CN105319576B - 一种凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，属于地震勘探与开发领域。本方法包括：(1)建立单元模版：所述单元模版是由以下参数构成的：检波线数、检波点数、道距、检波线距、检波点起始坐标、炮线数、炮点数、炮点距、炮线距、炮点起始坐标；(2)建立滚动参数及凹多边形部署边界：所述滚动参数包括：滚动方位角、inline方向滚动距、x‑line方向滚动距；所述部署边界是由一个一维数组组成，包括该边界所有拐点坐标，即(x，y)；(3)计算最小满覆盖区域矩形：通过单元模版的参数以及滚动参数，计算单元模版滚动布设达到满覆盖所需的inline方向最小滚动次数和x‑line方向最小滚动次数。
Description
技术领域
本发明属于地震勘探与开发领域，具体涉及一种凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法。
背景技术
随着石油勘探开发技术的快速发展，高密度大道数三维地震勘探的应用日益增多,国内勘探区块逐渐从地表条件简单向山前带等复杂地表条件下过渡，同时目标工区的地质任务中所提供的部署边界情况变得越来越复杂，例如中石化2011-2012年在成都地区部署并实施的成都三维地震勘探项目中部署边界呈凹多边形状(如图3)，拐点坐标多达50个，满覆盖面积达到1千多平方公里。面对如此复杂的布设边界情况下，如何快速的设计出符合设计要求的三维观测系统并能有效提供边界拐点的控制精度，就成为了三维观测系统设计人员所迫切关注的问题。
传统设计时技术人员通常采用手工方式根据计算，分别计算每一束检波线的起始位置和检波点数，这种方式只适合简单的部署边界。面对复杂的部署边界，尤其是在凹多边形部署边界的滚动布设过程中，由于凹多边形区域的自动布设，会导致在边界拐点处相邻两条检波线的点数不同，在这种情况下排列片的起始道号和终止道号就与已有排列片不同，这就需要技术人员手工重新设置每炮的排列片，这样就会花费大量的时间和人力来参与观测系统设计工作。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，解决复杂部署边界情况下的三维观测系统自动满覆盖快速布设的问题，使技术人员摆脱手工分别设计每一束检波线位置带来的不便，提高复杂边界单元模板滚动布设效率及拐点精度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，包括：
(1)建立单元模版：
所述单元模版是由以下参数构成的：检波线数、检波点数、道距、检波线距、检波点起始坐标、炮线数、炮点数、炮点距、炮线距、炮点起始坐标；这些参数的值由使用者进行参数输入。以上参数就构成所述单元模板。
(2)建立滚动参数及凹多边形部署边界：
所述滚动参数包括：滚动方位角、inline(沿测线)方向滚动距、x-line(沿垂直测线)方向滚动距(这些参数的值由使用者(软件用户)进行参数输入)；
所述部署边界由一个一维数组组成，包括该边界所有拐点坐标(只包含(x，y)坐标，不包含z坐标，一个元素即(x，y))。成都三维工区如图6所示。
(3)计算最小满覆盖区域矩形：
通过单元模版的参数以及滚动参数，计算单元模版滚动布设达到满覆盖所需的inline方向最小滚动次数和x-line方向最小滚动次数，以及最小满覆盖区域矩形边界；
(4)计算炮检点滚动相对位置
根据单元模板的参数、滚动参数和inline方向最小滚动次数和x-line方向最小滚动次数，计算达到满覆盖次数的条件下炮检点滚动的相对位置坐标。
(5)利用最小满覆盖区域矩形对部署边界进行填充，获得填充数组；
(6)分别计算滚动后炮检点的线数和点数：
根据步骤(5)获得的填充数组，分别计算炮检集合在inline方向和x-line方向的点数以及线数，再根据步骤(4)中的滚动相对位置和单元模板的参数生成滚动后炮检点及相应的坐标值，这样就得到自动布设后的所有炮检点坐标值；
(7)计算炮点的关系排列片：
关系排列片由起始道号、终止道号、起始线号、终止线号和通道增量组成。它决定当前炮点由哪些检波点接收其激发的地震信号。
记录下滚动过程中每一炮所对应的关系排列片索引号，当自动滚动结束后对所有关系排列片进行合并；
(8)计算整个工区面元覆盖次数
根据步骤(6)、(7)滚动出炮检点集合和关系排列片，计算整个工区面元覆盖次数，并绘制出来与部署边界进行对比，验证滚动布设的正确性。
所述步骤(2)中，inline方向滚动距是道距的整数倍，x-line方向滚动距是检波线距整数倍。
所述部署边界是指：部署边界是由一个一维数组组成，包括该边界所有拐点坐标。
所述步骤(3)是这样实现的：
inline方向最小滚动次数＝检波点数*道距/(2*炮线距)；
x-line方向最小滚动次数＝检波线数/2；
所述最小满覆盖区域矩形是指：将单元模板的CMP点最小矩形包含区域分别沿inline和x-line方向进行滚动，滚动步长分别为步骤(2)所述的inline方向滚动距和x-line方向滚动距；当叠加的覆盖次数不再增加时，其重叠的矩形是最小满覆盖区域矩形。
通常情况下最小满覆盖区域矩形宽度＝inline滚动距，高度＝x-line滚动距，即通常情况下叠加的覆盖次数不再增加时，其重叠的矩形就是宽度＝inline滚动距，高度＝x-line滚动距；
所述CMP点最小矩形包含区域是指：宽度＝检波点数*道距/2、高度＝检波线距*检波线数/2的区域；
所述覆盖次数是指：inline方向最小滚动次数和x-line方向最小滚动次数。
所述步骤(4)中计算达到满覆盖次数的条件下炮检点滚动的相对位置坐标是这样实现的：
所述炮检点滚动的相对位置是指：假设最小满覆盖区域矩形左下角坐标为(0,0)，计算该矩形达到满覆盖时炮检点滚动的起始位置坐标，具体如下：
OffsetX＝(炮点起始x值-检波点起始x值)/2+沿测线最小滚动次数*沿测线滚动距；
OffsetY＝(炮点起始y值-检波点起始y值)/2+垂直测线最小滚动次数*垂直测线滚动距。
所述步骤(5)包括：
将部署边界所有拐点按顺时针方向旋转为水平方向，旋转角度为滚动参数中指定的滚动方位角；
计算旋转后的部署边界左下角和右上角坐标；
以左下角坐标为起始坐标，利用步骤(3)得到的最小满覆盖区域矩形对设计边界进行填充，沿inline和x-line方向依次进行遍历，判断最小满覆盖区域矩形与部署边界是否相交，如果是，则记录下相交的位置，如果否，则不进行处理；
利用最小满覆盖区域矩形填充部署边界后，记录下所有利用最小满覆盖区域矩形与部署边界相交的矩形位置，这些填充矩形参数即为填充数组，该数组元素的数据结构包括：最小满覆盖区域矩形左下角坐标、inline方向的矩形个数、x-line方向的矩形个数。这三个参数构成数组存储的一个元素。
所述步骤(5)中计算旋转后的部署边界左下角和右上角坐标是这样实现的：
将旋转后的所有拐点坐标中的x和y的最小值作为左下角坐标、x和y的最大值作为右上角坐标；
最小满覆盖区域矩形与部署边界相交是指：最小满覆盖矩形的四个顶点中至少有一个包含于部署边界中。
所述步骤(5)中沿inline和x-line方向依次进行遍历是这样实现的：
以inline方向滚动距和x-line方向滚动距为增量，将最小满覆盖区域矩形在两个方向上偏移。
所述步骤(6)中计算炮检集合在inline方向和x-line方向的点数以及线数是这样实现的：
利用步骤(5)获得的填充数组，计算自动滚动布设后检波点和炮点在x-line方向的滚动线数、滚动起始坐标，以及在inline方向每条线上的滚动点数和起始坐标值：
检波点滚动点数＝(填充数组inline矩形个数+inline最小滚动次数-1)*检波点数；
炮点滚动点数＝(填充数组inline矩形个数+inline最小滚动次数-1)*炮点数)
起始坐标值：
检波点起始坐标x值＝填充数组矩形左下角x值-OffsetX+单元模板检波点起始x值；
检波点起始坐标y值＝填充数组矩形左下角y值-OffsetY+单元模板检波点起始y值；
炮点起始坐标x值＝填充数组矩形左下角x值-OffsetX+单元模板炮点起始x值；
炮点起始坐标y值＝填充数组矩形左下角y值-OffsetY+单元模板炮点起始y值)。此步骤完成即得到自动布设后的所有炮检点坐标值。
所述步骤(7)中的对所有关系排列片进行合并具体如下：
对于整个工区滚动后的炮点来说，接收某一炮激发信号的检波点集合是一样的，唯一区别就是检波点接收集合的偏移量不同，所以在炮检点滚动完成后需要对所有具有相同关系排列片的炮点进行合并，即在内存中删除具有相同信息的关系排列片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明创新性地实现对凹多边形部署边界的自动炮检点布设；
(2)本发明方法通过精确计算每条检波线数和点数，提高自动滚动布设的速度；
(3)应用本发明方法可以提高复杂部署边界单元模板滚动布设效率及拐点精度，并提高技术人员观测系统设计效率。
附图说明
图1是本发明方法的步骤框图。
图2是单元模板。
图3是凹多边形部署边界。
图4是自动布设后的炮检点集合。
图5是整工区覆盖次数图。
图6是成都三维工区自动布设后的炮检点集合。
图7是成都工区覆盖次数图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本方法具体如下：
(1)建立单元模版
在三维观测系统设计之前，需要根据工区勘探地质任务定义单元模板参数，即定义炮点对应的关系排列片。单元模版定义参数包括：检波线数、检波点数、道距、检波线距、检波点起始坐标、炮线数、炮点数、炮点距、炮线距、炮点起始坐标。(如图2所示)
(2)建立滚动参数及凹多边形部署边界
滚动参数包括：滚动方位角、沿测线方向滚动距、垂直测线方向滚动距。部署边界由一个一维数组组成，包括该边界所有拐点坐标。滚动方位角和部署边界为甲方在勘探任务明确指定。滚动距则是施工设计人员根据勘探地质任务设计出来。
(3)计算最小满覆盖区域矩形
为了满足炮检点滚动布设后使部署边界中覆盖次数能够达到满覆盖次数，就需要根据单元模板及滚动参数计算该模板滚动所能达到的最大覆盖次数，即满覆盖次数。该满覆盖次数是由沿测线方向和垂直测线方向的覆盖次数组成的，以两个方向上的滚动距作为最小满覆盖区域矩形宽和高，为后续步骤提供计算参数。
(4)计算炮检点滚动相对位置
炮检点滚动相对位置作为一个在测线方向和垂直测线方向的距离偏移值，用于计算滚动布设过程中炮点和检波点集合中的每一条炮线和检波线的起始坐标值。在得到满覆盖区域的起始坐标的情况下，通过炮检点滚动相对位置可以很容易的计算出炮点和检波点实际坐标值。
(5)利用最小满覆盖区域矩形对部署边界进行填充
以最小满覆盖区域矩形作为一个单元对整个部署边界进行填充，即将部署边界划分成数个小矩形，并将这些小矩形整理记录为填充矩形数组中。
(6)分别计算滚动后炮检点的线数和点数
根据填充矩形数组分别计算滚动后的检波点和炮点滚动起始坐标、线数以及每条线上的滚动点数。(如图3所示，为滚动布设后的炮点和检波点集合)
(7)计算炮点的关系排列片
对于整个工区滚动后的炮点来说，接收某一炮激发信号的检波点集合是一样的，唯一区别就是检波点接收集合的偏移量不同，所以在炮检点滚动完成后需要对所有具有相同关系排列片的炮点进行合并，即在内存中删除具有相同信息的关系排列片。
(8)计算整个工区面元覆盖次数
根据步骤(6)、(7)滚动出炮检点集合和关系排列片，计算整个工区面元覆盖次数，并绘制出来与部署边界进行对比，验证滚动布设的正确性。如图4、图5、图6和图7所示。
本发明方法结合地球物理勘探行业标准及生产实际，采用C++、QT计算机编程语言，创新的实现了一种凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，使技术人员摆脱手工分别设计每一束检波线位置带来的不便，提高复杂边界单元模板滚动布设效率及拐点精度。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (10)
1.一种凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述方法包括：
(1)建立单元模版：
所述单元模版是由以下参数构成的：检波线数、检波点数、道距、检波线距、检波点起始坐标、炮线数、炮点数、炮点距、炮线距、炮点起始坐标；
(2)建立滚动参数及凹多边形部署边界：
所述滚动参数包括：滚动方位角、inline方向滚动距、x-line方向滚动距；
所述部署边界是由一个一维数组组成，包括该边界所有拐点坐标，即(x，y)；
(3)计算最小满覆盖区域矩形：
通过单元模版的参数以及滚动参数，计算单元模版滚动布设达到满覆盖所需的inline方向最小滚动次数和x-line方向最小滚动次数，以及最小满覆盖区域矩形边界；
(4)计算炮检点滚动相对位置：
根据单元模板的参数、滚动参数和inline方向最小滚动次数和x-line方向最小滚动次数，计算达到满覆盖次数的条件下炮检点滚动的相对位置坐标；
(5)利用最小满覆盖区域矩形对部署边界进行填充，获得填充数组；
(6)分别计算滚动后炮检点的线数和点数：
根据步骤(5)获得的填充数组，分别计算炮检集合在inline方向和x-line方向的点数以及线数，再根据步骤(4)中的滚动相对位置和单元模板的参数生成滚动后炮检点及相应的坐标值，这样就得到自动布设后的所有炮检点坐标值；
(7)计算炮点的关系排列片：
记录下滚动过程中每一炮所对应的关系排列片索引号，当自动滚动结束后对所有关系排列片进行合并；
(8)计算整个工区面元覆盖次数：
根据步骤(6)、(7)滚动后炮检点集合和关系排列片，计算整个工区面元覆盖次数，并绘制出来与部署边界进行对比，验证滚动布设的正确性。
2.根据权利要求1所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述步骤(2)中，inline方向滚动距是道距的整数倍，x-line方向滚动距是检波线距整数倍。
3.根据权利要求2所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述步骤(3)是这样实现的：
inline方向最小滚动次数＝检波点数*道距/(2*炮线距)；
x-line方向最小滚动次数＝检波线数/2；
所述最小满覆盖区域矩形是指：将单元模板的CMP点最小矩形包含区域分别沿inline和x-line方向进行滚动，滚动步长分别为步骤(2)所述的inline方向滚动距和x-line方向滚动距；当叠加的覆盖次数不再增加时，其重叠的矩形是最小满覆盖区域矩形。
4.根据权利要求3所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述CMP点最小矩形包含区域是指：宽度＝检波点数*道距/2、高度＝检波线距*检波线数/2的区域；
所述覆盖次数是指：inline方向最小滚动次数和x-line方向最小滚动次数。
5.根据权利要求4所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述步骤(4)中计算达到满覆盖次数的条件下炮检点滚动的相对位置坐标是这样实现的：
所述炮检点滚动的相对位置是指：假设最小满覆盖区域矩形左下角坐标为(0,0)，计算该矩形达到满覆盖时炮检点滚动的起始位置坐标，具体如下：
OffsetX＝(炮点起始x值-检波点起始x值)/2+沿测线最小滚动次数*沿测线滚动距；
OffsetY＝(炮点起始y值-检波点起始y值)/2+垂直测线最小滚动次数*垂直测线滚动距。
6.根据权利要求5所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述步骤(5)包括：
将部署边界所有拐点按顺时针方向旋转为水平方向，旋转角度为滚动参数中指定的滚动方位角；
计算旋转后的部署边界左下角和右上角坐标；
以左下角坐标为起始坐标，利用步骤(3)得到的最小满覆盖区域矩形对设计边界进行填充，沿inline和x-line方向依次进行遍历，判断最小满覆盖区域矩形与部署边界是否相交，如果是，则记录下相交的位置，如果否，则不进行处理；
利用最小满覆盖区域矩形填充部署边界后，记录下所有利用最小满覆盖区域矩形与部署边界相交的矩形位置，这些填充矩形参数即为填充数组，该数组元素的数据结构包括：最小满覆盖区域矩形左下角坐标、inline方向的矩形个数、x-line方向的矩形个数；这三个参数构成数组存储的一个元素。
7.根据权利要求6所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述步骤(5)中计算旋转后的部署边界左下角和右上角坐标是这样实现的：
将旋转后的所有拐点坐标中的x和y的最小值作为左下角坐标、x和y的最大值作为右上角坐标；
最小满覆盖区域矩形与部署边界相交是指：最小满覆盖矩形的四个顶点中至少有一个包含于部署边界中。
8.根据权利要求7所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述步骤(5)中沿inline和x-line方向依次进行遍历是这样实现的：
以inline方向滚动距和x-line方向滚动距为增量，将最小满覆盖区域矩形在两个方向上偏移。
9.根据权利要求8所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述步骤(6)中计算炮检集合在inline方向和x-line方向的点数以及线数是这样实现的：
利用步骤(5)获得的填充数组，计算自动滚动布设后检波点和炮点在x-line方向的滚动线数、滚动起始坐标，以及在inline方向每条线上的滚动点数和起始坐标值：
检波点滚动点数＝(填充数组inline矩形个数+inline最小滚动次数-1)*检波点数；
炮点滚动点数＝(填充数组inline矩形个数+inline最小滚动次数-1)*炮点数；
起始坐标值：
检波点起始坐标x值＝填充数组矩形左下角x值-OffsetX+单元模板检波点起始x值；
检波点起始坐标y值＝填充数组矩形左下角y值-OffsetY+单元模板检波点起始y值；
炮点起始坐标x值＝填充数组矩形左下角x值-OffsetX+单元模板炮点起始x值；
炮点起始坐标y值＝填充数组矩形左下角y值-OffsetY+单元模板炮点起始y 值。
10.根据权利要求9所述的凹多边形区域的观测系统自动满覆盖快速布设方法，其特征在于：所述步骤(7)中的对所有关系排列片进行合并具体如下：
对所有具有相同关系排列片的炮点进行合并，即在内存中删除具有相同信息的关系排列片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |