CN104199087B - 水陆检波器数据海水深度反演方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水陆检波器数据海水深度反演方法和装置，其中，该方法包括：采集水陆检波器数据，对水陆检波器数据进行分段，计算各段的上下行波场数据，对各段的上下行波场数据进行傅里叶变换，计算各段的自相关功率谱和各段的互相关功率谱，计算平均自相关功率谱和互相关功率谱。计算归一化相关功率谱，根据所述归一化相关功率谱计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度。本发明解决了现有技术计算得到的海水深度数值的误差比较大的技术问题，达到了有效提高海水深度计算精度的技术效果。

Description

水陆检波器数据海水深度反演方法和装置

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，特别涉及一种水陆检波器数据海水深度反演方法和装置。

背景技术

随着地震勘探技术的发展，海上油气勘探的难度和深度也越来越大，对地震资料的信噪比和分辨率要求也越来越高。三维地震可以精确地描述储层。海底电缆(OceanBottom Cable，OBC)是一种联合海上和陆地地震数据采集技术，把检波器固定在海底的装置，通过海底电缆可以获得高分辨率三维地震数据。它使用一个固定的排列，把检波器固定在海底接收地震波，而一艘航船仅仅拖拽震源进行地震波激发。在OBC数据采集中，至少需要三艘船：一艘震源船，仅仅用于拖拽着气枪震源排列，进行地震波激发，一艘接收船，是固定不动的，连接着海底电缆，用于接收地震波，一艘船或者几艘船，用于铺设海底电缆和回收海底电缆。OBC目前仅仅局限于水深不超过150米的海域，但是随着电缆和电缆回收系统的改进，OBC技术正在向更深的海域推进。在一些特殊的地区，为了方便油藏监控试验，设计试验系统，把接收电缆保留在海底多年，以方便多次数据采集。为了得到地下介质高精度的三维图像，必须精确地知道所有炮点和接收点的位置，全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)数据或者基于海岸的无线电定位，提供炮船的精确位置，同时也要精确定位电缆船，把每一个检波器放置到预先设计的位置上。

在OBC数据采集时，由于海底和海面都是较强的反射界面，随着震源激发的一个地震子波从震源位置达到海底，或者一个反射地震子波从地下达到海底，海底电缆中的检波器，感应并记录下这个地震子波。这个反射子波继续向上前进达到海面，受到海面的反射，然后改变方向向下传播，达到海底。海底电缆中的检波器，再一次感应并记录下这个地震子波，同时这个地震子波受到海底的反射，然后改变方向向上传播，达到海面，受到海面的反射，然后改变方向向下传播，达到海底。这个过程循环重复进行，而这些原始反射地震子波不希望的二次和后续达到，就是海水鸣震多次波(交混回响)。海水鸣震多次波是海上地震勘探数据中最大的噪声干扰，如何有效消除海水鸣震多次波噪声干扰，是海上地震数据处理中最为重要的步骤。

在浅水区，使用反褶积方法，可以有效消除海水鸣震多次波干扰，以恢复一次反射地震子波，但是对于海水深度超过10米的地区，原始反射地震子波与后续海水鸣震多次波干扰之间的时差很大，使得反褶积算法不能有效去除海水鸣震多次波干扰产生的同相轴。如果不能有效地从地震数据中去除海水鸣震多次波干扰，那么几个子波代表着一个反射界面，这样就会模糊地质断层界面。因此，在OBC数据采集的过程中，如何有效去除海水鸣震多次波干扰显得尤为重要。

目前存在一种OBC数据的采集方法，可以去除海水鸣震多次波干扰，所依据的原理是：在OBC数据采集的过程中，同一位置有水中检波器数据和陆地检波器数据两种数据，这两种数据分别使用水中检波器和陆地检波器记录，其中，水中检波器是一种压力检波器，记录的是地震波产生的压力变化，陆地检波器是一种质点速度检波器，记录的是质点的速度变化。由于这两种检波器的记录机理不同，对于同一位置处海水鸣震多次波干扰，表现出不同特征，与水中检波器记录的海水鸣震多次波干扰相比，陆地检波器记录的海水鸣震多次波干扰表现出极性和振幅特征差异，两种检波器记录的海水鸣震多次波干扰，其极性是相反的，振幅是不同的，且相差一个与海底反射系数成比例的常数，这个常数值就是标定因子。因此利用这种振幅和极性特征差异，可以有效消除海水鸣震多次波干扰。

具体的，消除海水鸣震多次波干扰可以包括：

步骤1：在每一个接收点位置处，记录水中检波器数据和陆地检波器数据两种数据；

步骤2：利用两种检波器的传感器灵敏度(传导常数)，调整陆地检波器数据的振幅，以匹配水中检波器数据的振幅；

步骤3：计算确定标定因子、海水深度、海底反射系数等参数；

步骤4：利用标定因子，标定调整振幅后的陆地检波器数据；

步骤5：把标定后的陆地检波器数据，与对应的水中检波器数据相加，得到水陆地检波器标定数据；

步骤6：利用海水深度、海底反射系数参数，消除海水鸣震多次波干扰。

由此可见，在这个过程中，计算海水深度，构成了室内海上地震数据处理消除海水鸣震多次波干扰方法的根本方法和关键步骤。

目前，常用的确定海水深度的方法是：采用上行波场与下行波场数据互相关方法计算确定海水深度，在计算的过程中，使用水中检波器数据和陆地检波器数据，计算上行波场与下行波场数据，然后计算上行波场与下行波场数据互相关，由互相关函数最大值，确定出海水深度值。

然而，实际的水中检波器数据和陆地检波器数据中，包含着各种噪声干扰，特别是由于水陆检数据(即，水中检波器数据和陆地检波器数据)有效频带范围不同，低频噪声(例如：面波等)和无用的高频分布也不同，特别是陆检数据，包含着比较强的面波干扰。另外，叠前水陆检数据上还包含强振幅能量干扰，这样使用水中检波器数据和陆地检波器数据直接计算互相关所得到的互相关函数，也包含着各种噪声成分，使用包含噪声的互相关函数，确定出的海水深度也必然会存在很大的误差，难以满足实际的数据处理要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种水陆检波器数据海水深度反演方法，以达到提高海水深度的计算精度的目的，该方法包括：

采集水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；

对所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据进行分段；

根据分段后各段的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算各段的上行波场数据和下行波场数据；

对各段的上行波场数据和各段的下行波场数据分别进行傅里叶变换；

根据各段的上行波场数据的傅里叶变换计算各段的上行波场的自相关功率谱，根据各段的下行波场数据的傅里叶变换计算各段的下行波场的自相关功率谱，根据各段的上行波场数据的傅里叶变换和下行波场数据的傅里叶变化计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱；

根据各段的上行波场的自相关功率谱计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱，根据各段的下行波场自相关功率谱计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱，根据各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱；

根据上行波场的平均自相关功率谱、下行波场的平均自相关功率谱以及上行波场和下行波场的平均互相关功率谱，计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱；

根据所述归一化相关功率谱计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度。

在一个实施例中，对所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据进行据分段，包括；

按照以下公式计算分段的总段数：

$\mathrm{IL}=\left[\frac{\mathrm{NN}}{\mathrm{NL}}\right]+1$

其中，IL表示总段数，[·]表示取整运算，NN表示共检波点道集数据的样点总数，NL表示每段的样点总数；

按照以下公式计算每段重叠的数据样点总数：

$\mathrm{NQ}=\left[\frac{\mathrm{NL}\·\mathrm{IL}-\mathrm{NN}}{\mathrm{IL}-1}\right]+1$

其中，NQ表示每段重叠的样点总数；

按照以下公式抽取第i段水中检波器地震数据h_j,i[n]：

h_j,i[n]＝H_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

按照以下公式抽取第i段陆地检波器地震数据g_j,i[n]：

g_j,i[n]＝G_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

其中，H_j[m]表示每一道的水中检波器地震数据，G_j[m]表示每一道的陆地检波器地震数据，m表示数据样点的顺序号，m＝1,2,3,…,NN，n表示道集数据分段样点顺序号，n＝1,2,3,…,NL，j表示数据道的顺序号，j＝1,2,3,…,JL，i表示共检波点道集数据分段顺序号，i＝1,2,3,…,IL，h_j,i[n]表示第j道第i段的水中检波器地震数据，g_j,i[n]表示第j道第i段的陆地检波器地震数据。

在一个实施例中，根据分段后各段的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算各段的上行波场数据和下行波场数据，包括：

按照以下公式计算上行波场数据：

u_j,i[n]＝h_j,i[n]+g_j,i[n]

其中，u_j,i[n]表示第j道第i段的上行波场数据；

按照以下公式计算下行波场数据：

d_j,i[n]＝h_j,i[n]-g_j,i[n]

其中，d_j,i[n]表示第j道第i段的下行波场数据。

在一个实施例中，按照以下公式计算各段的上行波场的自相关功率谱：

$P_{j,i}\left[k\right]=U_{j,i}\left[k\right]U_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，P_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场的自相关功率谱，U_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场傅里叶变换，符号“*”表示复共轭运算，k＝1,2,3,…,IL；

按照以下公式计算各段的下行波场数据的自相关功率谱：

$Q_{j,i}\left[k\right]=D_{j,i}\left[k\right]D_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，Q_j,i[k]表示第j道第i段的下行波场的自相关功率谱；

按照以下公式计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱：

$B_{j,i}\left[k\right]=D_{j,i}\left[k\right]U_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，B_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场和下行波场的互相关功率谱。

在一个实施例中，按照以下公式计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱：

$P\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{j,i}\left[k\right]$

其中，P[k]表示所有段的上行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱：

$Q\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{j,i}\left[k\right]$

其中，Q[k]表示所有段的下行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱：

$B\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{j,i}\left[k\right]$

其中，B[k]表示所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱。

在一个实施例中，按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱：

$R\left[k\right]=\frac{B\left[k\right]}{\sqrt{P\left[k\right]Q\left[k\right]}}$

其中，R[k]表示所述归一化相关功率谱。

在一个实施例中，按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

$r\left[n\right]=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\Σ}}}R\left[k\right]W_{\mathrm{NL}}^{-(k-1)(n-1)}$

其中，r[n]表示水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数。

在一个实施例中，确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度，包括：

按照以下公式确定所述互相关函数的最大值：

$m=\underset{m\∈[1,\mathrm{NL}]}{\mathrm{Max}}\left\{r\right[1],r[2],...,r[\mathrm{NL}\left]\right\}$

其中，m表示最大值；

根据所述最大值，按照以下公式计算海水双程旅行时间τ：

τ＝mΔt

其中，τ表示海水双程旅行时间，Δt表示地震数据时间采样间隔，单位为s；

根据所述海水双程旅行时间，按照以下公式计算海水深度：

$H=\frac{1}{2}\mathrm{V\τ}$

其中，H表示海水深度，单位为m，V表示海水速度，单位为m/s。

在一个实施例中，所述检波器地震数据和陆地检波器地震数据是共检波点道集的检波器地震数据和陆地检波器地震数据。

本发明实施例还提供了一种水陆检波器数据海水深度反演装置，以达到提高海水深度的计算精度的目的，该装置包括：

采集单元，用于采集水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；

分段单元，用于对所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据进行分段；

上下行波场数据计算单元，用于根据分段后各段的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算各段的上行波场数据和下行波场数据；

傅里叶变换单元，用于对各段的上行波场数据和各段的下行波场数据分别进行傅里叶变换；

功率谱计算单元，用于根据各段的上行波场数据的傅里叶变换计算各段的上行波场的自相关功率谱，根据各段的下行波场数据的傅里叶变换计算各段的下行波场的自相关功率谱，根据各段的上行波场数据的傅里叶变换和下行波场数据的傅里叶变化计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱；

平均功率谱计算单元，用于根据各段的上行波场的自相关功率谱计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱，根据各段的下行波场自相关功率谱计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱，根据各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱；

归一化相关功率谱计算单元，用于根据上行波场的平均自相关功率谱、下行波场的平均自相关功率谱以及上行波场和下行波场的平均互相关功率谱，计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱；

互相关函数计算单元，用于根据所述归一化相关功率谱计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

海水深度确定单元，确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度。

在一个实施例中，所述分段单元包括：

段数确定子单元，用于按照以下公式计算分段的总段数：

$\mathrm{IL}=\left[\frac{\mathrm{NN}}{\mathrm{NL}}\right]+1$

其中，IL表示总段数，[·]表示取整运算，NN表示共检波点道集数据的样点总数，NL表示每段的样点总数；

重叠样点数确定子单元，用于按照以下公式计算每段重叠的数据样点总数：

$\mathrm{NQ}=\left[\frac{\mathrm{NL}\·\mathrm{IL}-\mathrm{NN}}{\mathrm{IL}-1}\right]+1$

其中，NQ表示每段重叠的样点总数；

水检数据抽取子单元，用于按照以下公式抽取第i段水中检波器地震数据h_j,i[n]：

h_j,i[n]＝H_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

陆检数据抽取子单元，用于按照以下公式抽取第i段陆地检波器地震数据g_j,i[n]：

g_j,i[n]＝G_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

其中，H_j[m]表示每一道的水中检波器地震数据，G_j[m]表示每一道的陆地检波器地震数据，m表示数据样点的顺序号，m＝1,2,3,…,NN，n表示道集数据分段样点顺序号，n＝1,2,3,…,NL，j表示数据道的顺序号，j＝1,2,3,…,JL，i表示共检波点道集数据分段顺序号，i＝1,2,3,…,IL，h_j,i[n]表示第j道第i段的水中检波器地震数据，g_j,i[n]表示第j道第i段的陆地检波器地震数据。

在一个实施例中，所述上下行波场数据计算单元具体用于按照以下公式计算上行波场数据：

u_j,i[n]＝h_j,i[n]+g_j,i[n]

其中，u_j,i[n]表示第j道第i段的上行波场数据；

按照以下公式计算下行波场数据：

d_j,i[n]＝h_j,i[n]-g_j,i[n]

其中，d_j,i[n]表示第j道第i段的下行波场数据。

在一个实施例中，所述功率谱计算单元具体用于：

按照以下公式计算各段的上行波场的自相关功率谱：

$P_{j,i}\left[k\right]=U_{j,i}\left[k\right]U_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，P_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场的自相关功率谱，U_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场傅里叶变换，符号“*”表示复共轭运算，k＝1,2,3,…,IL；

按照以下公式计算各段的下行波场数据的自相关功率谱：

$Q_{j,i}\left[k\right]=D_{j,i}\left[k\right]D_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，Q_j,i[k]表示第j道第i段的下行波场的自相关功率谱；

按照以下公式计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱：

$B_{j,i}\left[k\right]=D_{j,i}\left[k\right]U_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，B_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场和下行波场的互相关功率谱。

在一个实施例中，所述平均功率谱计算单元具体用于：

按照以下公式计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱：

$P\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{j,i}\left[k\right]$

其中，P[k]表示所有段的上行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱：

$Q\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{j,i}\left[k\right]$

其中，Q[k]表示所有段的下行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱：

$B\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{j,i}\left[k\right]$

其中，B[k]表示所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱。

在一个实施例中，所述归一化相关功率谱计算单元具体用于按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱：

$R\left[k\right]=\frac{B\left[k\right]}{\sqrt{P\left[k\right]Q\left[k\right]}}$

其中，R[k]表示所述归一化相关功率谱。

在一个实施例中，所述互相关函数计算单元具体用于按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

$r\left[n\right]=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\Σ}}}R\left[k\right]W_{\mathrm{NL}}^{-(k-1)(n-1)}$

其中，r[n]表示水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数。

在一个实施例中，所述海水深度确定单元包括：

最大值确定子单元，用于按照以下公式确定所述互相关函数的最大值：

$m=\underset{m\∈[1,\mathrm{NL}]}{\mathrm{Max}}\left\{r\right[1],r[2],...,r[\mathrm{NL}\left]\right\}$

其中，m表示最大值；

双程旅行时间确定子单元，用于根据所述最大值，按照以下公式计算海水双程旅行时间τ：

τ＝mΔt

其中，τ表示海水双程旅行时间，Δt表示地震数据时间采样间隔，单位为s；

海水深度计算子单元，用于根据所述海水双程旅行时间，按照以下公式计算海水深度：

$H=\frac{1}{2}\mathrm{V\τ}$

其中，H表示海水深度，单位为m，V表示海水速度，单位为m/s。

在一个实施例中，所述检波器地震数据和陆地检波器地震数据是共检波点道集的检波器地震数据和陆地检波器地震数据。

在本发明实施例中，采用对水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据分段计算归一化相关功率谱的方法来计算海水深度，由于分段计算归一化相关功率谱方法具有较强的抗噪能力，因此通过该方法计算确定的海水深度精度比较高，有效解决了现有技术计算得到的海水深度数值的误差比较大的技术问题，达到了有效提高海水深度计算精度的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的水陆检波器数据海水深度反演方法的方法流程图；

图2是本发明实施例的共检波点道集的水检数据示意图；

图3是本发明实施例的共检波点道集的陆检数据示意图；

图4是现有的水陆检合并共检波点道集数据示意图；

图5是本发明实施例的水陆检合并共检波点道集数据示意图；

图6是本发明实施例的共检波点道集水检数据的频谱示意图；

图7是本发明实施例的共检波点道集陆检数据的频谱示意图；

图8是现有的水陆检合并共检波点道集数据频谱对比示意图；

图9是本发明实施例的水陆检合并共检波点道集数据频谱对比示意图；

图10是本发明实施例的共炮点道集数据的水检数据示意图；

图11是本发明实施例的共炮点道集数据的陆检数据示意图；

图12是现有的水陆检合并共炮点道集数据示意图；

图13是本发明实施例的水陆检合并共炮点道集数据示意图；

图14是本发明实施例的共炮点道集水检数据的频谱示意图；

图15是本发明实施例的共炮点道集陆检数据的频谱示意图；

图16是现有的水陆检合并共炮点道集数据频谱对比示意图；

图17是本发明实施例的水陆检合并共炮点道集数据频谱对比示意图；

图18是本发明实施例的水检数据示意图；

图19是本发明实施例的陆检数据示意图；

图20是现有的水陆检合并叠加数据对比示意图；

图21是本发明实施例的水陆检合并叠加数据对比示意图；

图22是本发明实施例的水检数据示意图；

图23是本发明实施例的陆检数据示意图；

图24是现有的水陆检合并叠加数据频谱对比示意图；

图25是本发明实施例的水陆检合并叠加数据频谱对比示意图；

图26是本发明实施例的水陆检波器数据海水深度反演装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明实施例中，考虑到，在海底电缆数据采集中，可以在同一位置同时记录水中检波器数据与陆地检波器数据两种数据，两种数据位于相同的位置，它们同时记录到海水鸣震产生的多次波，通过两种数据的合理组合，可以有效地消除地震数据中海水鸣震产生的多次波，从而提出了一种水陆检波器数据海水深度反演的方法，采用对水中检波器数据和陆地检波器数据分段计算归一化相关功率谱方法，计算确定海水深度，首先对对水中检波器数据和陆地检波器数据进行分段，计算每段的上行波场与下行波场数据和傅立叶变换，然后计算上行波场与下行波场的数据功率谱以及其互相关功率谱和平均互相关功率谱，由平均互相关功率谱计算平均互相关函数，最后再由平均互相关函数最大值，确定出海水深度值，对水中检波器数据和陆地检波器数据进行合并处理，消除了海水鸣震多次波干扰，从而提高了地震数据的信噪比和分辨率，进一步的，使用水中检波器数据和陆地检波器数据分段计算相关功率谱方法，计算确定海水深度，提高了海水深度的计算精度，可以快速、准确地进行水中检波器数据和陆地检波器数据的合并处理，达到消除地震数据中海水鸣震多次波干扰，计算精确、省时、快捷，计算效率高的目的。

具体的，该水陆检波器数据海水深度反演方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：采集水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；

步骤102：对所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据进行分段；

步骤103：根据分段后各段的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算各段的上行波场数据和下行波场数据；

步骤104：对各段的上行波场数据和各段的下行波场数据分别进行傅里叶变换；

步骤105：根据各段的上行波场数据的傅里叶变换计算各段的上行波场的自相关功率谱，根据各段的下行波场数据的傅里叶变换计算各段的下行波场的自相关功率谱，根据各段的上行波场数据的傅里叶变换和下行波场数据的傅里叶变化计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱；

步骤106：根据各段的上行波场的自相关功率谱计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱，根据各段的下行波场自相关功率谱计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱，根据各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱；

步骤107：根据上行波场的平均自相关功率谱、下行波场的平均自相关功率谱以及上行波场和下行波场的平均互相关功率谱，计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱；

步骤108：根据所述归一化相关功率谱计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

步骤109：确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度。

在上述实施例中，采用对水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据分段计算归一化相关功率谱的方法来计算海水深度，由于分段计算归一化相关功率谱方法具有较强的抗噪能力，因此通过该方法计算确定的海水深度精度比较高，有效解决了现有技术计算得到的海水深度数值的误差比较大的技术问题，达到了有效提高海水深度计算精度的技术效果。

下面对上述的水陆检波器数据海水深度反演方法进行具体描述：

在步骤101中，通过地震人工震源激发和采集水中检波器与陆地检波器地震数据并对采集到的地震数据进行预处理，其中，所谓的预处理可以包括：对地震数据置标签、定义观测系统、水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的分离、速度分析、叠加等操作，然而值得注意的是，上述列举的预处理操作仅是为了更好地说明本发明，还可以采用其它的预处理方式进行处理，本申请对此不作限定。

在步骤102中，对水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据进行分段可以包括：将一个共检波点道集的每一道的水中检波器地震数据表示为H_j[m]，陆地检波器地震数据表示为G_j[m]，其中，m表示共检波点道集数据样点的顺序号，m＝1,2,3,…,NN，NN表示共检波点道集数据的样点总数，j表示共检波点道集数据道的顺序号，j＝1,2,3,…,JL，JL表示共检波点道集数据道的总道数，其中，每段样点总数为NL，按照公式1计算总段数IL：

$\mathrm{IL}=\left[\frac{\mathrm{NN}}{\mathrm{NL}}\right]+1$ (公式1)

其中，[·]表示取整运算。

按照公式2计算每段重叠的数据样点总数NQ：

$\mathrm{NQ}=\left[\frac{\mathrm{NL}\·\mathrm{IL}-\mathrm{NN}}{\mathrm{IL}-1}\right]+1$ (公式2)

按照公式3抽取第一段水陆数据h_j,1[n]和g_j,1[n]，其中，水陆数据是水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的简称：

h_j,1[n]＝H_j[n]，g_j,1[n]＝G_j[n]，n＝1,2,3,…,NL (公式3)

按照公式4抽取第i段水中检波器数据h_j,i[n]，其中，水中检波器数据是水中检波器地震数据的简称：

h_j,i[n]＝H_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL (公式4)

按照公式5抽取第i段陆地检波器数据g_j,i[n]，其中，陆地检波器数据是陆地检波器地震数据的简称：

g_j,i[n]＝G_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL (公式5)

其中，h_j,i[n]表示第j道第i段水中检波器数据，g_j,i[n]表示第j道第i段陆地检波器数据，j表示共检波点道集数据道的顺序号，j＝1,2,3,…,JL，JL表示共检波点道集数据道的总道数，i表示共检波点道集数据分段顺序号，i＝1,2,3,…,IL，IL表示共检波点道集数据分段总段数，n表示共检波点道集数据分段样点顺序号，n＝1,2,3,…,NL，NL表示共检波点道集数据每段的样点总数。

在上述步骤103中，计算上行波场和下行波场数据具体可以包括：

按照公式6计算上行波场数据u_j,i[n]：

u_j,i[n]＝h_j,i[n]+g_j,i[n] (公式6)

按照公式7计算下行波场数据d_j,i[n]：

d_j,i[n]＝h_j,i[n]-g_j,i[n] (公式7)

其中，j＝1,2,3,…,JL，i＝1,2,3,…,IL，n＝1,2,3,…,NL。

在上述步骤104中，对上行波场和下行波场进行傅立叶变换具体可以包括：

按照公式8计算上行波场数据的傅立叶变换U_j,i[k]：

$U_{j,i}\left[k\right]=\underset{n=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{j,i}\left[n\right]W_{\mathrm{NL}}^{(k-1)(n-1)}$ (公式8)

其中，j＝1,2,3,…,JL，i＝1,2,3,…,IL，n＝1,2,3,…,NL，且：

$W_{\mathrm{NL}}^{(k-1)(n-1)}=e^{-l2\mathrm{\π}(k-1)(n-1)/\mathrm{NL}}$ (公式9)

其中，l表示虚数单位，且l²＝-1。

按照公式10计算下行波场数据的傅立叶变换D_j,i[k]：

$D_{j,i}\left[k\right]=\underset{n=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{j,i}\left[n\right]W_{\mathrm{NL}}^{(k-1)(n-1)}$ (公式10)

在上述步骤105中，计算相关功率谱，具体可以包括：

按照公式11计算上行波场数据的自相关功率谱P_j,i[k]：

$P_{j,i}\left[k\right]=U_{j,i}\left[k\right]U_{j,i}^{*}\left[k\right]$ (公式11)

按照公式12计算下行波场数据的自相关功率谱Q_j,i[k]：

$Q_{j,i}\left[k\right]=D_{j,i}\left[k\right]D_{j,i}^{*}\left[k\right]$ (公式12)

按照公式13计算上行波场与下行波场数据间的互相关功率谱B_j,i[k]：

$B_{j,i}\left[k\right]=D_{j,i}\left[k\right]U_{j,i}^{*}\left[k\right]$ (公式13)

其中，符号“*”表示复共轭运算，j＝1,2,3,…,JL，i＝1,2,3,…,IL，n＝1,2,3,…,NL；

在上述步骤106中，计算平均相关功率谱具体可以包括：

按照公式14计算上行波场数据的平均自相关功率谱P[k]：

$P\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{j,i}\left[k\right]$ (公式14)

按照公式15计算下行波场数据的平均自相关功率谱Q[k]：

$Q\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{j,i}\left[k\right]$ (公式15)

按照公式16计算上行波场与下行波场数据间的平均互相关功率谱B[k]：

$B\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{j,i}\left[k\right]$ (公式16)

其中，k＝1,2,3,…,NL。

在上述步骤107中，计算水陆数据归一化相关功率谱，具体可以包括：

按照公式17计算水陆数据归一化相关功率谱R[k]：

$R\left[k\right]=\frac{B\left[k\right]}{\sqrt{P\left[k\right]Q\left[k\right]}}$ (公式17)

其中，k＝1,2,3,…,NL。

在上述步骤108中，计算水陆数据互相关函数，具体可以包括：

按照公式18计算水陆数据互相关函数r[n]：

$r\left[n\right]=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\Σ}}}R\left[k\right]W_{\mathrm{NL}}^{-(k-1)(n-1)},$ (公式18)

其中，n＝1,2,3,…,NL。

在上述步骤109中，确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度，具体可以包括：

步骤1：计算海水双程旅行时间，具体的：

按照公式19确定水陆数据相关函数最大值位置：

$m=\underset{m\∈[1,\mathrm{NL}]}{\mathrm{Max}}\left\{r\right[1],r[2],...,r[\mathrm{NL}\left]\right\}$ (公式19)

按照公式20计算海水双程旅行时间τ：

τ＝mΔt (公式20)

其中，Δt表示地震数据时间采样间隔，单位为秒。

步骤2：计算海水深度，具体的：

按照公式21计算海水深度：

$H=\frac{1}{2}\mathrm{V\τ}$ (公式21)

其中，H表示海水深度，单位为m，V表示海水速度，单位为m/s。

在得到海水深度之后，就可以绘制海水深度剖面和存储海水深度于地震数据道头中。

在上述实施例中，提供了一种水陆检波器数据海水深度反演的方法，可以实现水中检波器数据与陆地检波器数据的合并处理，以消除地震数据中海水鸣震多次波干扰的影响，有效提高地震数据信噪比和分辨率，具体的：采用对水中检波器数据和陆地检波器数据分段计算归一化相关功率谱的方法来计算确定海水深度。由于分段计算归一化相关功率谱方法具有较强的抗噪能力，因此计算确定海水深度精度高，相对于常规的直接计算互相关的方法，有效降低了海水深度数值的误差。

进一步的，该方法相对于常规的处理方法还具有计算量小、计算速度快、稳定性好、计算精度高、可以满足实际数据处理需要的特点。本例中的反演的海水双程旅行时间和海水深度参数，主要应用于随后海底反射系数参数计算和水陆检数据合并处理。

如图2至5所示，是水陆检合并共检波点道集数据对比示意图，其中，图2是水检数据示意图，图3是陆检数据示意图，图4是现有的水陆检合并数据示意图，图5是本发明实施例的水陆检合并数据示意图。如图6至9所示，是水陆检合并共检波点道集数据频谱对比示意图，其中，图6是水检数据示意图，图7是陆检数据示意图，图8是现有的水陆检合并数据示意图，图9是本发明实施例的水陆检合并数据示意图。如图10至13所示，是水陆检合并共炮点道集数据对比示意图，其中，图10是水检数据示意图，图11是陆检数据示意图，图12是现有的水陆检合并数据示意图，图13是本发明实施例的水陆检合并数据示意图。如图14至17所示是水陆检合并共炮点道集数据频谱对比示意图，其中，图14是水检数据示意图，图15是陆检数据示意图，图16是现有的水陆检合并数据示意图，图17是本发明实施例的水陆检合并数据示意图。如图18至21所示，是水陆检合并叠加数据对比示意图，其中，图18是水检数据示意图，图19是陆检数据示意图，图20是现有的水陆检合并数据示意图，图21是本发明实施例的水陆检合并数据示意图。如图22至25所示是水陆检合并叠加数据频谱对比示意图，其中，图22是水检数据示意图，图23是陆检数据示意图，图24是现有的水陆检合并数据示意图，图25是本发明实施例的水陆检合并数据示意图。由上述。由图2至图25可以看出：利用本例中的方法来反演海水深度，有效消除了水层产生的多次波干扰，提高了OBC数据信噪比，由图6至9、图14至17、图22至25可以看出利用本例中的方法来反演海水深度，有效拓宽了海底电缆数据的有效频带，提高了OBC数据的分辨率，通过本例的方式反演出的海水深度和实测的海水深度之间的绝对误差小于1.5米，相对误差小于9％，使得反演得到的海水深度可以有效满足实际的数据处理需求。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种水陆检波器数据海水深度反演装置，如下面的实施例所述。由于水陆检波器数据海水深度反演装置解决问题的原理与水陆检波器数据海水深度反演方法相似，因此水陆检波器数据海水深度反演装置的实施可以参见水陆检波器数据海水深度反演方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图26是本发明实施例的水陆检波器数据海水深度反演装置的一种结构框图，如图26所示，包括：采集单元2601、分段单元2602、上下行波场数据计算单元2603、傅里叶变换单元2604、功率谱计算单元2605、平均功率谱计算单元2606、归一化相关功率谱计算单元2607、互相关函数计算单元2608和海水深度确定单元2609，下面对该结构进行说明。

采集单元2601，用于采集水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；

分段单元2602，用于对所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据进行分段；

上下行波场数据计算单元2603，用于根据分段后各段的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算各段的上行波场数据和下行波场数据；

傅里叶变换单元2604，用于对各段的上行波场数据和各段的下行波场数据分别进行傅里叶变换；

功率谱计算单元2605，用于根据各段的上行波场数据的傅里叶变换计算各段的上行波场的自相关功率谱，根据各段的下行波场数据的傅里叶变换计算各段的下行波场的自相关功率谱，根据各段的上行波场数据的傅里叶变换和下行波场数据的傅里叶变化计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱；

平均功率谱计算单元2606，用于根据各段的上行波场的自相关功率谱计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱，根据各段的下行波场自相关功率谱计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱，根据各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱；

归一化相关功率谱计算单元2607，用于根据上行波场的平均自相关功率谱、下行波场的平均自相关功率谱以及上行波场和下行波场的平均互相关功率谱，计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱；

互相关函数计算单元2608，用于根据所述归一化相关功率谱计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

海水深度确定单元2609，确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度。

在一个实施例中，分段单元2602包括：

段数确定子单元，用于按照以下公式计算分段的总段数：

$\mathrm{IL}=\left[\frac{\mathrm{NN}}{\mathrm{NL}}\right]+1$

其中，IL表示总段数，[·]表示取整运算，NN表示共检波点道集数据的样点总数，NL表示每段的样点总数；

重叠样点数确定子单元，用于按照以下公式计算每段重叠的数据样点总数：

$\mathrm{NQ}=\left[\frac{\mathrm{NL}\·\mathrm{IL}-\mathrm{NN}}{\mathrm{IL}-1}\right]+1$

其中，NQ表示每段重叠的样点总数；

水检数据抽取子单元，用于按照以下公式抽取第i段水中检波器地震数据h_j,i[n]：

h_j,i[n]＝H_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

陆检数据抽取子单元，用于按照以下公式抽取第i段陆地检波器地震数据g_j,i[n]：

g_j,i[n]＝G_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

其中，H_j[m]表示每一道的水中检波器地震数据，G_j[m]表示每一道的陆地检波器地震数据，m表示数据样点的顺序号，m＝1,2,3,…,NN，n表示道集数据分段样点顺序号，n＝1,2,3,…,NL，j表示数据道的顺序号，j＝1,2,3,…,JL，i表示共检波点道集数据分段顺序号，i＝1,2,3,…,IL，h_j,i[n]表示第j道第i段的水中检波器地震数据，g_j,i[n]表示第j道第i段的陆地检波器地震数据。

在一个实施例中，上下行波场数据计算单元2603具体用于按照以下公式计算上行波场数据：

u_j,i[n]＝h_j,i[n]+g_j,i[n]

其中，u_j,i[n]表示第j道第i段的上行波场数据；

按照以下公式计算下行波场数据：

d_j,i[n]＝h_j,i[n]-g_j,i[n]

其中，d_j,i[n]表示第j道第i段的下行波场数据。

在一个实施例中，功率谱计算单元2605具体用于：按照以下公式计算各段的上行波场的自相关功率谱：

$P_{j,i}\left[k\right]=U_{j,i}\left[k\right]U_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，P_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场的自相关功率谱，U_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场傅里叶变换，符号“*”表示复共轭运算，k＝1,2,3,…,IL；

按照以下公式计算各段的下行波场数据的自相关功率谱：

$Q_{j,i}\left[k\right]=D_{j,i}\left[k\right]D_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，Q_j,i[k]表示第j道第i段的下行波场的自相关功率谱；

按照以下公式计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱：

$B_{j,i}\left[k\right]=D_{j,i}\left[k\right]U_{j,i}^{*}\left[k\right]$

其中，B_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场和下行波场的互相关功率谱。

在一个实施例中，平均功率谱计算单元2606具体用于：按照以下公式计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱：

$P\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{j,i}\left[k\right]$

其中，P[k]表示所有段的上行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱：

$Q\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{j,i}\left[k\right]$

其中，Q[k]表示所有段的下行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱：

$B\left[k\right]=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{JL}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{IL}}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{j,i}\left[k\right]$

其中，B[k]表示所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱。

在一个实施例中，归一化相关功率谱计算单元2607具体可以用于按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱：

$R\left[k\right]=\frac{B\left[k\right]}{\sqrt{P\left[k\right]Q\left[k\right]}}$

其中，R[k]表示所述归一化相关功率谱。

在一个实施例中，互相关函数计算单元2608具体可以用于按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

$r\left[n\right]=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\Σ}}}R\left[k\right]W_{\mathrm{NL}}^{-(k-1)(n-1)}$

其中，r[n]表示水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数。

在一个实施例中，海水深度确定单元2609可以包括：

最大值确定子单元，用于按照以下公式确定所述互相关函数的最大值：

$m=\underset{m\∈[1,\mathrm{NL}]}{\mathrm{Max}}\left\{r\right[1],r[2],...,r[\mathrm{NL}\left]\right\}$

其中，m表示最大值；

双程旅行时间确定子单元，用于根据所述最大值，按照以下公式计算海水双程旅行时间τ：

τ＝mΔt

其中，τ表示海水双程旅行时间，Δt表示地震数据时间采样间隔，单位为s；

海水深度计算子单元，用于根据所述海水双程旅行时间，按照以下公式计算海水深度：

$H=\frac{1}{2}\mathrm{V\τ}$

其中，H表示海水深度，单位为m，V表示海水速度，单位为m/s。

在一个实施例中，所述检波器地震数据和陆地检波器地震数据是共检波点道集的检波器地震数据和陆地检波器地震数据。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：采用对水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据分段计算归一化相关功率谱的方法来计算海水深度，由于分段计算归一化相关功率谱方法具有较强的抗噪能力，因此通过该方法计算确定的海水深度精度比较高，有效解决了现有技术计算得到的海水深度数值的误差比较大的技术问题，达到了有效提高海水深度计算精度的技术效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种水陆检波器数据海水深度反演方法，其特征在于，包括：

采集水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；

对所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据进行分段；

根据分段后各段的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算各段的上行波场数据和下行波场数据；

对各段的上行波场数据和各段的下行波场数据分别进行傅里叶变换；

根据各段的上行波场数据的傅里叶变换计算各段的上行波场的自相关功率谱，根据各段的下行波场数据的傅里叶变换计算各段的下行波场的自相关功率谱，根据各段的上行波场数据的傅里叶变换和下行波场数据的傅里叶变化计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱；

根据各段的上行波场的自相关功率谱计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱，根据各段的下行波场自相关功率谱计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱，根据各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱；

根据上行波场的平均自相关功率谱、下行波场的平均自相关功率谱以及上行波场和下行波场的平均互相关功率谱，计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱；

根据所述归一化相关功率谱计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据进行据分段，包括；

按照以下公式计算分段的总段数：

$IL=\[\frac{NN}{NL}\]+1$

其中，IL表示总段数，[·]表示取整运算，NN表示共检波点道集数据的样点总数，NL表示每段的样点总数；

按照以下公式计算每段重叠的数据样点总数：

$NQ=\[\frac{NL\·IL-NN}{IL-1}\]+1$

其中，NQ表示每段重叠的样点总数；

按照以下公式抽取第i段水中检波器地震数据h_j,i[n]：

h_j,i[n]＝H_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

按照以下公式抽取第i段陆地检波器地震数据g_j,i[n]：

g_j,i[n]＝G_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

其中，H_j[m]表示每一道的水中检波器地震数据，G_j[m]表示每一道的陆地检波器地震数据，m表示数据样点的顺序号，m＝1,2,3,…,NN，n表示道集数据分段样点顺序号，n＝1,2,3,…,NL，j表示数据道的顺序号，j＝1,2,3,…,JL，i表示共检波点道集数据分段顺序号，i＝1,2,3,…,IL，h_j,i[n]表示第j道第i段的水中检波器地震数据，g_j,i[n]表示第j道第i段的陆地检波器地震数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据分段后各段的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算各段的上行波场数据和下行波场数据，包括：

按照以下公式计算上行波场数据：

u_j,i[n]＝h_j,i[n]+g_j,i[n]

其中，u_j,i[n]表示第j道第i段的上行波场数据；

按照以下公式计算下行波场数据：

d_j,i[n]＝h_j,i[n]-g_j,i[n]

其中，d_j,i[n]表示第j道第i段的下行波场数据。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

按照以下公式计算各段的上行波场的自相关功率谱：

$P_{j,i}\[k\]=U_{j,i}\[k\]U_{j,i}^{*}\[k\]$

其中，P_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场的自相关功率谱，U_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场傅里叶变换，符号“*”表示复共轭运算，k＝1,2,3,…,IL；

按照以下公式计算各段的下行波场数据的自相关功率谱：

$Q_{j,i}\[k\]=D_{j,i}\[k\]D_{j,i}^{*}\[k\]$

其中，Q_j,i[k]表示第j道第i段的下行波场的自相关功率谱；

按照以下公式计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱：

$B_{j,i}\[k\]=D_{j,i}\[k\]U_{j,i}^{*}\[k\]$

其中，B_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场和下行波场的互相关功率谱。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

按照以下公式计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱：

$P\[k\]=\underset{j=1}{\overset{JL}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{IL}{\Σ}}{P}_{j,i}\[k\]$

其中，P[k]表示所有段的上行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱：

$Q\[k\]=\underset{j=1}{\overset{JL}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{IL}{\Σ}}{Q}_{j,i}\[k\]$

其中，Q[k]表示所有段的下行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱：

$B\[k\]=\underset{j=1}{\overset{JL}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{IL}{\Σ}}{B}_{j,i}\[k\]$

其中，B[k]表示所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱：

$R\[k\]=\frac{B\[k\]}{\sqrt{P\[k\]Q\[k\]}}$

其中，R[k]表示所述归一化相关功率谱。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

$r\[n\]=\underset{k=1}{\overset{NL}{\Σ}}R\[k\]W_{NL}^{-(k-1)(n-1)}$

其中，r[n]表示水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度，包括：

按照以下公式确定所述互相关函数的最大值：

$m=\underset{m\∈\[1,NL\]}{Max}\{r\[1\],r\[2\],...,r\[NL\]\}$

其中，m表示最大值；

根据所述最大值，按照以下公式计算海水双程旅行时间τ：

τ＝mΔt

其中，τ表示海水双程旅行时间，Δt表示地震数据时间采样间隔，单位为s；

根据所述海水双程旅行时间，按照以下公式计算海水深度：

$H=\frac{1}{2}V\mathrm{\τ}$

其中，H表示海水深度，单位为m，V表示海水速度，单位为m/s。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据是共检波点道集的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据。

10.一种水陆检波器数据海水深度反演装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；

分段单元，用于对所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据进行分段；

上下行波场数据计算单元，用于根据分段后各段的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算各段的上行波场数据和下行波场数据；

傅里叶变换单元，用于对各段的上行波场数据和各段的下行波场数据分别进行傅里叶变换；

功率谱计算单元，用于根据各段的上行波场数据的傅里叶变换计算各段的上行波场的自相关功率谱，根据各段的下行波场数据的傅里叶变换计算各段的下行波场的自相关功率谱，根据各段的上行波场数据的傅里叶变换和下行波场数据的傅里叶变化计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱；

平均功率谱计算单元，用于根据各段的上行波场的自相关功率谱计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱，根据各段的下行波场自相关功率谱计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱，根据各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱；

归一化相关功率谱计算单元，用于根据上行波场的平均自相关功率谱、下行波场的平均自相关功率谱以及上行波场和下行波场的平均互相关功率谱，计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱；

互相关函数计算单元，用于根据所述归一化相关功率谱计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

海水深度确定单元，确定所述互相关函数的最大值，并根据所述最大值计算海水深度。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述分段单元包括：

段数确定子单元，用于按照以下公式计算分段的总段数：

$IL=\[\frac{NN}{NL}\]+1$

其中，IL表示总段数，[·]表示取整运算，NN表示共检波点道集数据的样点总数，NL表示每段的样点总数；

重叠样点数确定子单元，用于按照以下公式计算每段重叠的数据样点总数：

$NQ=\[\frac{NL\·IL-NN}{IL-1}\]+1$

其中，NQ表示每段重叠的样点总数；

水检数据抽取子单元，用于按照以下公式抽取第i段水中检波器地震数据h_j,i[n]：

h_j,i[n]＝H_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

陆检数据抽取子单元，用于按照以下公式抽取第i段陆地检波器地震数据g_j,i[n]：

g_j,i[n]＝G_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]，i＝2,3,4,…,IL

其中，H_j[m]表示每一道的水中检波器地震数据，G_j[m]表示每一道的陆地检波器地震数据，m表示数据样点的顺序号，m＝1,2,3,…,NN，n表示道集数据分段样点顺序号，n＝1,2,3,…,NL，j表示数据道的顺序号，j＝1,2,3,…,JL，i表示共检波点道集数据分段顺序号，i＝1,2,3,…,IL，h_j,i[n]表示第j道第i段的水中检波器地震数据，g_j,i[n]表示第j道第i段的陆地检波器地震数据。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述上下行波场数据计算单元具体用于按照以下公式计算上行波场数据：

u_j,i[n]＝h_j,i[n]+g_j,i[n]

其中，u_j,i[n]表示第j道第i段的上行波场数据；

按照以下公式计算下行波场数据：

d_j,i[n]＝h_j,i[n]-g_j,i[n]

其中，d_j,i[n]表示第j道第i段的下行波场数据。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述功率谱计算单元具体用于：

按照以下公式计算各段的上行波场的自相关功率谱：

$P_{j,i}\[k\]=U_{j,i}\[k\]U_{j,i}^{*}\[k\]$

其中，P_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场的自相关功率谱，U_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场傅里叶变换，符号“*”表示复共轭运算，k＝1,2,3,…,IL；

按照以下公式计算各段的下行波场数据的自相关功率谱：

$Q_{j,i}\[k\]=D_{j,i}\[k\]D_{j,i}^{*}\[k\]$

其中，Q_j,i[k]表示第j道第i段的下行波场的自相关功率谱；

按照以下公式计算各段的上行波场和下行波场的互相关功率谱：

$B_{j,i}\[k\]=D_{j,i}\[k\]U_{j,i}^{*}\[k\]$

其中，B_j,i[k]表示第j道第i段的上行波场和下行波场的互相关功率谱。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述平均功率谱计算单元具体用于：

按照以下公式计算所有段的上行波场的平均自相关功率谱：

$P\[k\]=\underset{j=1}{\overset{JL}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{IL}{\Σ}}{P}_{j,i}\[k\]$

其中，P[k]表示所有段的上行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的下行波场的平均自相关功率谱：

$Q\[k\]=\underset{j=1}{\overset{JL}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{IL}{\Σ}}{Q}_{j,i}\[k\]$

其中，Q[k]表示所有段的下行波场的平均自相关功率谱；

按照以下公式计算所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱：

$B\[k\]=\underset{j=1}{\overset{JL}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{IL}{\Σ}}{B}_{j,i}\[k\]$

其中，B[k]表示所有段的上行波场和下行波场的平均互相关功率谱。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述归一化相关功率谱计算单元具体用于按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的归一化相关功率谱：

$R\[k\]=\frac{B\[k\]}{\sqrt{P\[k\]Q\[k\]}}$

其中，R[k]表示所述归一化相关功率谱。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述互相关函数计算单元具体用于按照以下公式计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数；

$r\[n\]=\underset{k=1}{\overset{NL}{\Σ}}R\[k\]W_{NL}^{-(k-1)(n-1)}$

其中，r[n]表示水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的互相关函数。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述海水深度确定单元包括：

最大值确定子单元，用于按照以下公式确定所述互相关函数的最大值：

$m=\underset{m\∈\[1,NL\]}{Max}\{r\[1\],r\[2\],...,r\[NL\]\}$

其中，m表示最大值；

双程旅行时间确定子单元，用于根据所述最大值，按照以下公式计算海水双程旅行时间τ：

τ＝mΔt

其中，τ表示海水双程旅行时间，Δt表示地震数据时间采样间隔，单位为s；

海水深度计算子单元，用于根据所述海水双程旅行时间，按照以下公式计算海水深度：

$H=\frac{1}{2}V\mathrm{\τ}$

其中，H表示海水深度，单位为m，V表示海水速度，单位为m/s。

18.如权利要求10至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据是共检波点道集的水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据。