CN105572742A - 一种确定海水深度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种确定海水深度的方法和装置。该方法包括：通过对水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以分段处理的方式得到分段水检数据和分段陆检数据，根据通过对水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以分段处理的方式得到分段水检数据和分段陆检数据计算得到上行波场数据和下行波场数据；然后，可以基于分段后频域上行波场数据和频域下行波场数据以互双谱的方法确定出海水深度。利用本申请实施例提供的技术方案可以得到高精度的海水深度，从而可以有效消除地震数据中海水鸣震多次波干扰影响，提高地震数据信噪比和分辨率。

Description

一种确定海水深度的方法和装置

技术领域

本发明涉及海上油气勘探技术领域，尤其涉及一种确定海水深度的方法和装置。

背景技术

OBC(OceanBottomCable，海底电缆)，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，可以获得高分辨率三维地震数据。在OBC数据采集时，初始反射地震子波从地下达到海底，海底电缆中的检波器，感应并记录下所述初始反射地震子波。由于海底和海面都是较强的反射界面，所述初始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二次反射地震子波。同时所述二次反射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，导致检波器除初始反射地震子波外还记录了二次和后续达到的反射子波。所述二次和后续达到的反射子波就是海水鸣震多次波。海水鸣震多次波是海上地震勘探数据中最大的噪声干扰。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。

现有技术中消除海水鸣震多次波噪声干扰是利用同一位置水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据间振幅和极性特征差异，具体的步骤包括：获取水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；利用水中检波器和陆地检波器的传感器灵敏度(传导常数)，调整陆地检波器地震数据的振幅，使所述陆地检波器地震数据的振幅与所述水中检波器地震数据的振幅相匹配；根据所述陆地检波器地震数据的振幅与所述水中检波器地震数据的振幅的差异确定海底反射系数参数；利用所述海底反射系数参数和计算得到的海水深度标定调整振幅后的陆地检波器地震数据；将标定后的陆地检波器地震数据与对应的水中检波器地震数据相加，得到消除了海水鸣震多次波噪声干扰的水陆地检波器标定地震数据。上述步骤中利用海水深度、海底反射系数参数可以消除海水鸣震多次波干扰。这里计算海水深度是海上地震数据处理消除海水鸣震多次波干扰方法关键步骤。通常采用扫描方法计算确定海水深度。采用预先设定一个海水深度范围值和扫描步长，采用扫描方法给出一系列的反射系数值，计算标定因子，然后计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的数据和，再对所述数据和计算自相关函数，由自相关函数计算最大方差模，最后由最大的最大方差模值，确定出海水深度。

但现有技术的海水深度确定方法需要大量的自相关计算和最大方差模计算，计算量大。同时，由于在实际水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据中，包含着各种噪声干扰。特别是，由于水陆检波器地震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，水陆检波器地震数据包含强振幅能量干扰陆，且地检波器地震数据包含着比较强的面波干扰。这就导致使用水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据计算的互相关函数，也包含着各种噪声成分。利用包含噪声的互相关函数确定出的海水深度存在很大的误差。因此，利用现有技术中的海水深度计算方法，无法有效消除水陆检波器地震数据中海水鸣震产生的多次波干扰影响。

发明内容

本申请的目的是提供一种确定海水深度的方法和装置，可以准确的确定出海水深度，以快速、准确地进行水中检波器地震数据和陆地检地震波器数据的合并处理，实现消除水陆检波器地震数据中海水鸣震产生的多次波干扰影响，提高地震数据信噪比和分辨率。

本申请提供的确定海水深度的方法和装置是这样实现的：

一种确定海水深度的方法，所述方法包括：

分别将水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以预设段样点数进行分段处理，得到分段水检数据和分段陆检数据；

根据所述分段水检数据和所述分段陆检数据计算得到上行波场数据和下行波场数据；

分别对所述上行波场数据和所述下行波场数据进行傅里叶变换得到频域上行波场数据和频域下行波场数据；

根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均功率谱，以及根据所述频域下行波场数据确定下行波场数据的平均功率谱；

根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均自双谱，以及根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据确定所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱；

根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱；

根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱；

对所述水陆数据互相关谱进行傅里叶反变换得到水陆数据互相关函数；

确定出所述水陆数据互相关函数中的最大值，根据所述最大值和采样间隔计算得到海水双程旅行时间；

根据所述海水双程旅行时间和海水速度计算得到海水深度。

在一个优选的实施例中，所述方法还包括：

根据所述海水深度进行消除海水鸣震多次波噪声干扰的处理。

一种确定海水深度的装置，所述装置包括：

分段处理模块，用于分别将水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以预设段样点数进行分段处理，得到分段水检数据和分段陆检数据；

第一计算模块，用于根据所述分段水检数据和所述分段陆检数据计算得到上行波场数据和下行波场数据；

第一时频转换模块，用于分别对所述上行波场数据和所述下行波场数据进行傅里叶变换得到频域上行波场数据和频域下行波场数据；

第一数据处理模块，用于根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均功率谱，以及根据所述频域下行波场数据确定下行波场数据的平均功率谱；

第二数据处理模块，用于根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均自双谱，以及根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据确定所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱；

第二计算模块，用于根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱；

第三计算模块，用于根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱；

第二时频转换模块，用于对所述水陆数据互相关谱进行傅里叶反变换得到水陆数据互相关函数；

第三数据处理模块，用于确定出所述水陆数据互相关函数中的最大值，根据所述最大值和采样间隔计算得到海水双程旅行时间；

第四计算模块，用于根据所述海水双程旅行时间和海水速度计算得到海水深度。

在一个优选的实施例中，所述装置还包括：

第四数据处理模块，用于根据所述海水深度进行消除海水鸣震多次波噪声干扰的处理。

由此可见，本申请通过对水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以分段处理的方式得到分段水检数据和分段陆检数据；得到高精度的海水深度，从而可以有效消除地震数据中海水鸣震多次波干扰影响，提高地震数据信噪比和分辨率。由于这种分段计算互双谱方法具有较强的抗噪能力，与现有技术相比，通过本申请实施例提供的技术方案可以有效消除地震数据中海水鸣震多次波干扰影响，得到高精度的海水深度，从而可以提高地震数据信噪比和分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的确定海水深度的方法的一种实施例的流程图；

图2是本申请实施例中计算得到的海水深度的部分示意图；

图3是实际测得的海水深度的部分示意图；

图4是本申请提供的确定海水深度的装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面以几个具体的例子详细说明本申请实施例的具体实现。

在实际应用中可以通过地震人工震源激发后从水中检波器和陆地检波器采集获取水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；优选的，所述水中检波器地震数据和所述陆地检波器地震数据可以包括进行预处理后的地震数据。具体的，所述预处理可以包括对地震数据置标签、定义观测系统、水中检波器与陆地检波器地震数据分离、速度分析、叠加等操作。

以下首先介绍本申请一种确定海水深度的方法的一种实施例。图1是本申请提供的确定海水深度的方法的一种实施例的流程图，本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不表示唯一的执行顺序。在实际中的系统或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图1所示，所述方法可以包括：

S110：分别将水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以预设段样点数进行分段处理，得到分段水检数据和分段陆检数据。

在本申请实施例中，可以分别将水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以预设段样点数进行分段处理，得到分段水检数据和分段陆检数据。具体的，所述预设段样点数可以预先根据所述水中检波器地震数据和所述陆地检波器地震数据的每道的共检波点数量预先设置。

具体的，所述分段水检数据可以如下所示：上式中，h_j,i[n]

h_j,i[n]＝H_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]

上式中，h_j,i[n]表示第j道第i段的水检数据；H_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]表示第j道第i段的水检数据；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；NQ表示每段重叠的样点总数，符号“[·]”表示取整运算符；n表示共检波点道集数据分段样点顺序号，n＝1,2,3,…,NL。

具体的，所述分段水检数据可以如下所示：上式中，g_j,i[n]

g_j,i[n]＝G_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]

上式中，g_j,i[n]表示第j道第i段的陆检数据；G_j[(i-1)·(NL-NQ)+n]表示第j道第i段的陆检数据；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；NQ表示每段重叠的样点总数，符号“[·]”表示取整运算符；n表示共检波点道集数据分段样点顺序号，n＝1,2,3,…,NL。

S120：根据所述分段水检数据和所述分段陆检数据计算得到上行波场数据和下行波场数据。

在本申请实施例中，在步骤S110得到分段水检数据和分段陆检数据之后，可以根据所述分段水检数据和所述分段陆检数据计算得到上行波场数据和下行波场数据。

具体的，所述上行波场数据包括采用下述公式计算所示：

u_j,i[n]＝h_j,i[n]+g_j,i[n]

上式中，u_j,i[n]表示第j道第i段上行波场数据；h_j,i[n]表示第j道第i段的水检数据；g_j,i[n]表示第j道第i段的陆检数据；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数。

具体的，所述下行波场数据包括采用下述公式计算所示：

u_j,i[n]＝h_j,i[n]-g_j,i[n]

上式中，u_j,i[n]表示第j道第i段上行波场数据；h_j,i[n]表示第j道第i段的水检数据；g_j,i[n]表示第j道第i段的陆检数据；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数。

S130：分别对所述上行波场数据和所述下行波场数据进行傅里叶变换得到频域上行波场数据和频域下行波场数据。

在本申请实施例中，在步骤S120得到上行波场数据和下行波场数据之后，分别对所述上行波场数据和所述下行波场数据进行傅里叶变换得到频域上行波场数据和频域下行波场数据。

S140：根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均功率谱，以及根据所述频域下行波场数据确定下行波场数据的平均功率谱。

在本申请实施例中，在步骤S130得到频域上行波场数据和频域下行波场数据之后，可以根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均功率谱，以及根据所述频域下行波场数据确定下行波场数据的平均功率谱。具体的，可以包括：根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的功率谱，计算所述分段的上行波场数据的功率谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据的平均功率谱；根据所述频域下行波场数据计算得到分段的下行波场数据的功率谱，计算所述分段的下行波场数据的功率谱的平均值，将所述平均值作为所述下行波场数据的平均功率谱。

具体的，所述频域上行波场数据计算得到上行波场数据的功率谱包括采用下述公式计算：

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

上式中，P_j,i[k]表示第j道第i段上行波场数据的功率谱；U_j,i[k]表示第j道第i段频率上行波场数据；表示第j道第i段频率复共轭上行波场数据；k表示样点顺序号，k＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数。

具体的，所述频域下行波场数据计算得到下行波场数据的功率谱包括采用下述公式计算：

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

上式中，Q_j,i[k]表示第j道第i段下行波场数据的功率谱；D_j,i[k]表示第j道第i段频率上行波场数据；表示第j道第i段频率复共轭下行波场数据；k表示样点顺序号，k＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数。

S150：根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均自双谱，以及根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据确定所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱。

在本申请实施例中，在本申请实施例中，在步骤S130得到频域上行波场数据和频域下行波场数据之后，可以根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均自双谱，以及根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据确定所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱。具体的，可以包括：

根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的自双谱，计算所述分段的上行波场数据的自双谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据的平均自双谱；

根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据计算得到所述上行波场数据与所述下行波场数据间的分段互双谱，计算所述分段互双谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱。

根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的自双谱可以包括采用下述公式计算：

$A_{j,i}\[k_1,k_2\]=\left\{\begin{array}{cc}{U}_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1\],& 2\≤k_1+k_2\≤NL+1\\ U_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1-NL\],& NL+1\≤k_1+k_2\≤2NL\end{array}\right.$

上式中，A_j,i[k₁,k₂]表示第j道第i段上行波场数据的自双谱；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；k₁、k₂表示样点顺序号；U_j,i[k₁]表示第j道第i段频域上行波场数据；U_j,i[k₂]表示第j道第i段频域上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据。

所述根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据计算得到所述上行波场数据与所述下行波场数据间的分段互双谱包括采用下述公式计算：

$B_{j,i}\[k_1,k_2\]=\left\{\begin{array}{cc}{D}_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1\],& 2\≤k_1+k_2\≤NL+1\\ D_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1-NL\],& NL+1\≤k_1+k_2\≤2NL\end{array}\right.$

上式中，B_j,i[k₁,k₂]表示第j道第i段上行波场数据与下行波场数据间的互双谱；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；k₁、k₂表示样点顺序号；D_j,i[k₁]表示第j道第i段频域下行波场数据；U_j,i[k₂]表示第j道第i段频域上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据。

S160：根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱。

在本申请实施例中，在步骤S150之后，可以根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱。

具体的，所述根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱可以包括采用下述公式计算：

$C\[k_1,k_2\]=\frac{B\[k_1,k_2\]}{A\[k_1,k_2\]}$

上式中，C[k₁,k₂]表示水陆数据相干互双谱；A[k₁,k₂]表示上行波场数据的平均自双谱；B[k₁,k₂]表示上行波场数据与下行波场数据间的平均互双谱；k₁，k₂表示样点顺序号k₁＝1,2,3,…,NL，k₂＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数。

S170：根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱。

在本申请实施例中，可以根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱。具体的可以包括采用下述公式计算：

$R\[k\]=\sqrt{\frac{P\[k\]}{Q\[k\]}}\underset{l=1}{\overset{NL}{\Σ}}C\[k,l\]$

上式中，R[k]表示水陆数据互相关谱；C[k,l]表示水陆数据相干互双谱，k，l表示样点顺序号，k＝1,2,3,…,NL，l＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数；P[k]表示上行波场数据的平均功率谱；Q[k]表示下行波场数据的平均功率谱。

S180：对所述水陆数据互相关谱进行傅里叶反变换得到水陆数据互相关函数。

在本申请实施例中，在步骤S170得到水陆数据互相关谱之后，可以对所述水陆数据互相关谱进行傅里叶反变换得到水陆数据互相关函数。

S190：确定出所述水陆数据互相关函数中的最大值，根据所述最大值和采样间隔计算得到海水双程旅行时间。

在本申请实施例中，可以确定出所述水陆数据互相关函数中的最大值，根据所述最大值和采样间隔计算得到海水双程旅行时间。具体的所述海水双程旅行时间可以包括采用下述公式计算：

τ＝mΔt

上式中，τ表示海水双程旅行时间，单位为秒；Δt表示采样间隔，单位为秒；m表示水陆数据互相关函数中的最大值。具体的，所述采样间隔可以根据实际施工应用中的情况确定。

S200：根据所述海水双程旅行时间和海水速度计算得到海水深度。

在本申请实施例中，在步骤S190可以根据所述海水双程旅行时间和海水速度计算得到海水深度。具体的，所述海水深度可以包括采用下述公式计算：

$H=\frac{1}{2}V\mathrm{\τ}$

上式中，H表示海水深度，单位为米；τ表示海水双程旅行时间，单位为秒；V表示海水速度，单位为米/秒。具体的，所述海水速度可以根据实际施工应用中的情况确定。

如图2所示的是本申请实施例中计算得到的海水深度的部分示意图，图中横坐标表示检波器顺序号，纵坐标表示海水深度，单位为米。如图3所示的是实际测得的海水深度的部分示意图，图中横坐标表示检波器顺序号，纵坐标表示海水深度，单位为米。从图2和图3中可见，利用本申请实施例提供的技术方案可以准确的确定出海水深度。

在一些实施例中，在步骤S200之后，所述方法还可以包括：根据所述海水深度进行消除海水鸣震多次波噪声干扰的处理。

由此可见，本申请一种确定海水深度的方法的实施例中提供的计算方案通过对水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以分段处理的方式得到分段水检数据和分段陆检数据；得到高精度的海水深度，从而可以有效消除地震数据中海水鸣震多次波干扰影响，提高地震数据信噪比和分辨率。由于这种分段计算互双谱方法具有较强的抗噪能力。与现有技术相比，通过本申请实施例提供的技术方案可以得到高精度的海水深度，从而可以有效消除地震数据中海水鸣震多次波干扰影响，提高地震数据信噪比和分辨率。

本申请另一方面还提供一种确定海水深度的装置，图4是本申请提供的确定海水深度的装置的示意图，如图4所示，所述装置400可以包括：

分段处理模块401，可以用于分别将水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以预设段样点数进行分段处理，得到分段水检数据和分段陆检数据；

第一计算模块402，可以用于根据所述分段水检数据和所述分段陆检数据计算得到上行波场数据和下行波场数据；

第一时频转换模块403，可以用于分别对所述上行波场数据和所述下行波场数据进行傅里叶变换得到频域上行波场数据和频域下行波场数据；

第一数据处理模块404，可以用于根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均功率谱，以及根据所述频域下行波场数据确定下行波场数据的平均功率谱；

第二数据处理模块405，可以用于根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均自双谱，以及根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据确定所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱；

第二计算模块406，可以用于根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱；

第三计算模块407，可以用于根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱；

第二时频转换模块408，可以用于对所述水陆数据互相关谱进行傅里叶反变换得到水陆数据互相关函数；

第三数据处理模块409，可以用于确定出所述水陆数据互相关函数中的最大值，根据所述最大值和采样间隔计算得到海水双程旅行时间；

第四计算模块410，可以用于根据所述海水双程旅行时间和海水速度计算得到海水深度。

在一个优选的实施例中，所述装置400还可以包括：

第四数据处理模块，可以用于根据所述海水深度进行消除海水鸣震多次波噪声干扰的处理。

在一个优选的实施例中，所述第一数据处理模块404可以包括：

第一计算单元，可以用于根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的功率谱，计算所述分段的上行波场数据的功率谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据的平均功率谱；

第二计算单元，可以用于根据所述频域下行波场数据计算得到分段的下行波场数据的功率谱，计算所述分段的下行波场数据的功率谱的平均值，将所述平均值作为所述下行波场数据的平均功率谱。

在一个优选的实施例中，所述第二数据处理模块405可以包括：

第三计算单元，可以用于根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的自双谱，计算所述分段的上行波场数据的自双谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据的平均自双谱；

第四计算单元，可以用于根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据计算得到所述上行波场数据与所述下行波场数据间的分段互双谱，计算所述分段互双谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱。

在一个优选的实施例中，所述根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的自双谱可以包括采用下述公式计算：

$A_{j,i}\[k_1,k_2\]=\left\{\begin{array}{cc}{U}_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1\],& 2\≤k_1+k_2\≤NL+1\\ U_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1-NL\],& NL+1\≤k_1+k_2\≤2NL\end{array}\right.$

上式中，A_j,i[k₁,k₂]表示第j道第i段上行波场数据的自双谱；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；k₁、k₂表示样点顺序号；U_j,i[k₁]表示第j道第i段频域上行波场数据；U_j,i[k₂]表示第j道第i段频域上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据。

在一个优选的实施例中，所述根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据计算得到所述上行波场数据与所述下行波场数据间的分段互双谱可以包括采用下述公式计算：

$B_{j,i}\[k_1,k_2\]=\left\{\begin{array}{cc}{D}_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1\],& 2\≤k_1+k_2\≤NL+1\\ D_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1-NL\],& NL+1\≤k_1+k_2\≤2NL\end{array}\right.$

上式中，B_j,i[k₁,k₂]表示第j道第i段上行波场数据与下行波场数据间的互双谱；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；k₁、k₂表示样点顺序号；D_j,i[k₁]表示第j道第i段频域下行波场数据；U_j,i[k₂]表示第j道第i段频域上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据。

在一个优选的实施例中，所述根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱可以包括采用下述公式计算：

$C\[k_1,k_2\]=\frac{B\[k_1,k_2\]}{A\[k_1,k_2\]}$

上式中，C[k₁,k₂]表示水陆数据相干互双谱；A[k₁,k₂]表示上行波场数据的平均自双谱；B[k₁,k₂]表示上行波场数据与下行波场数据间的平均互双谱；k₁，k₂表示样点顺序号k₁＝1,2,3,…,NL，k₂＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数。

在一个优选的实施例中，所述根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱可以包括采用下述公式计算：

$R\[k\]=\sqrt{\frac{P\[k\]}{Q\[k\]}}\underset{l=1}{\overset{NL}{\Σ}}C\[k,l\]$

上式中，R[k]表示水陆数据互相关谱；C[k,l]表示水陆数据相干互双谱，k，l表示样点顺序号，k＝1,2,3,…,NL，l＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数；P[k]表示上行波场数据的平均功率谱；Q[k]表示下行波场数据的平均功率谱。

由此可见，本申请一种确定海水深度的方法和装置的实施例中提供的计算方案通过对水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以分段处理的方式得到分段水检数据和分段陆检数据；得到高精度的海水深度，从而可以有效消除地震数据中海水鸣震多次波干扰影响，提高地震数据信噪比和分辨率。由于这种分段计算互双谱方法具有较强的抗噪能力。与现有技术相比，通过本申请实施例提供的技术方案可以得到高精度的海水深度，从而可以有效消除地震数据中海水鸣震多次波干扰影响，提高地震数据信噪比和分辨率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (16)

1.一种确定海水深度的方法，其特征在于，所述方法包括：

分别将水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以预设段样点数进行分段处理，得到分段水检数据和分段陆检数据；

根据所述分段水检数据和所述分段陆检数据计算得到上行波场数据和下行波场数据；

分别对所述上行波场数据和所述下行波场数据进行傅里叶变换得到频域上行波场数据和频域下行波场数据；

根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均功率谱，以及根据所述频域下行波场数据确定下行波场数据的平均功率谱；

根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均自双谱，以及根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据确定所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱；

根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱；

根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱；

对所述水陆数据互相关谱进行傅里叶反变换得到水陆数据互相关函数；

确定出所述水陆数据互相关函数中的最大值，根据所述最大值和采样间隔计算得到海水双程旅行时间；

根据所述海水双程旅行时间和海水速度计算得到海水深度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述海水深度进行消除海水鸣震多次波噪声干扰的处理。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均功率谱，以及根据所述频域下行波场数据确定下行波场数据的平均功率谱包括：

根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的功率谱，计算所述分段的上行波场数据的功率谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据的平均功率谱；

根据所述频域下行波场数据计算得到分段的下行波场数据的功率谱，计算所述分段的下行波场数据的功率谱的平均值，将所述平均值作为所述下行波场数据的平均功率谱。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均自双谱，以及根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据确定所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱包括：

根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的自双谱，计算所述分段的上行波场数据的自双谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据的平均自双谱；

根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据计算得到所述上行波场数据与所述下行波场数据间的分段互双谱，计算所述分段互双谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的自双谱包括采用下述公式计算：

$A_{j,i}\[k_1,k_2\]=\left\{\begin{array}{cc}{U}_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1\],& 2\≤k_1+k_2\≤NL+1\\ U_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1-NL\],& NL+1\≤k_1+k_2\≤2NL\end{array}\right.$

上式中，A_j,i[k₁,k₂]表示第j道第i段上行波场数据的自双谱；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；k₁、k₂表示样点顺序号；U_j,i[k₁]表示第j道第i段频域上行波场数据；U_j,i[k₂]表示第j道第i段频域上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据计算得到所述上行波场数据与所述下行波场数据间的分段互双谱包括采用下述公式计算：

$B_{j,i}\[k_1,k_2\]=\left\{\begin{array}{cc}{D}_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1\],& 2\≤k_1+k_2\≤NL+1\\ D_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1-NL\],& NL+1\≤k_1+k_2\≤2NL\end{array}\right.$

上式中，B_j,i[k₁,k₂]表示第j道第i段上行波场数据与下行波场数据间的互双谱；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；k₁、k₂表示样点顺序号；D_j,i[k₁]表示第j道第i段频域下行波场数据；U_j,i[k₂]表示第j道第i段频域上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱包括采用下述公式计算：

$C\[k_1,k_2\]=\frac{B\[k_1,k_2\]}{A\[k_1,k_2\]}$

上式中，C[k₁,k₂]表示水陆数据相干互双谱；A[k₁,k₂]表示上行波场数据的平均自双谱；B[k₁,k₂]表示上行波场数据与下行波场数据间的平均互双谱；k₁，k₂表示样点顺序号k₁＝1,2,3,…,NL，k₂＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱包括采用下述公式计算：

$R\[k\]=\sqrt{\frac{P\[k\]}{Q\[k\]}}\underset{l=1}{\overset{NL}{\Σ}}C\[k,l\]$

上式中，R[k]表示水陆数据互相关谱；C[k,l]表示水陆数据相干互双谱，k，l表示样点顺序号，k＝1,2,3,…,NL，l＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数；P[k]表示上行波场数据的平均功率谱；Q[k]表示下行波场数据的平均功率谱。

9.一种确定海水深度的装置，其特征在于，所述装置包括：

分段处理模块，用于分别将水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据以预设段样点数进行分段处理，得到分段水检数据和分段陆检数据；

第一计算模块，用于根据所述分段水检数据和所述分段陆检数据计算得到上行波场数据和下行波场数据；

第一时频转换模块，用于分别对所述上行波场数据和所述下行波场数据进行傅里叶变换得到频域上行波场数据和频域下行波场数据；

第一数据处理模块，用于根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均功率谱，以及根据所述频域下行波场数据确定下行波场数据的平均功率谱；

第二数据处理模块，用于根据所述频域上行波场数据确定上行波场数据的平均自双谱，以及根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据确定所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱；

第二计算模块，用于根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱；

第三计算模块，用于根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱；

第二时频转换模块，用于对所述水陆数据互相关谱进行傅里叶反变换得到水陆数据互相关函数；

第三数据处理模块，用于确定出所述水陆数据互相关函数中的最大值，根据所述最大值和采样间隔计算得到海水双程旅行时间；

第四计算模块，用于根据所述海水双程旅行时间和海水速度计算得到海水深度。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第四数据处理模块，用于根据所述海水深度进行消除海水鸣震多次波噪声干扰的处理。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述第一数据处理模块包括：

第一计算单元，用于根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的功率谱，计算所述分段的上行波场数据的功率谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据的平均功率谱；

第二计算单元，用于根据所述频域下行波场数据计算得到分段的下行波场数据的功率谱，计算所述分段的下行波场数据的功率谱的平均值，将所述平均值作为所述下行波场数据的平均功率谱。

12.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述第二数据处理模块包括：

第三计算单元，用于根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的自双谱，计算所述分段的上行波场数据的自双谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据的平均自双谱；

第四计算单元，用于根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据计算得到所述上行波场数据与所述下行波场数据间的分段互双谱，计算所述分段互双谱的平均值，将所述平均值作为所述上行波场数据与所述下行波场数据间的平均互双谱。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述根据所述频域上行波场数据计算得到分段的上行波场数据的自双谱包括采用下述公式计算：

$A_{j,i}\[k_1,k_2\]=\left\{\begin{array}{cc}{U}_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1\],& 2\≤k_1+k_2\≤NL+1\\ U_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1-NL\],& NL+1\≤k_1+k_2\≤2NL\end{array}\right.$

上式中，A_j,i[k₁,k₂]表示第j道第i段上行波场数据的自双谱；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；k₁、k₂表示样点顺序号；U_j,i[k₁]表示第j道第i段频域上行波场数据；U_j,i[k₂]表示第j道第i段频域上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述根据所述频域上行波场数据和所述频域下行波场数据计算得到所述上行波场数据与所述下行波场数据间的分段互双谱包括采用下述公式计算：

$B_{j,i}\[k_1,k_2\]=\left\{\begin{array}{cc}{D}_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1\],& 2\≤k_1+k_2\≤NL+1\\ D_{j,i}\[k_1\]U_{j,i}\[k_2\]U_{j,i}^{*}\[k_1+k_2-1-NL\],& NL+1\≤k_1+k_2\≤2NL\end{array}\right.$

上式中，B_j,i[k₁,k₂]表示第j道第i段上行波场数据与下行波场数据间的互双谱；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，NN表示共检波点道集数据样点总数；NL表示预设段样点数；k₁、k₂表示样点顺序号；D_j,i[k₁]表示第j道第i段频域下行波场数据；U_j,i[k₂]表示第j道第i段频域上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据；表示第j道第i段频域复共轭上行波场数据。

15.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述根据所述上行波场数据的平均自双谱和所述平均互双谱计算得到水陆数据相干互双谱包括采用下述公式计算：

$C\[k_1,k_2\]=\frac{B\[k_1,k_2\]}{A\[k_1,k_2\]}$

上式中，C[k₁,k₂]表示水陆数据相干互双谱；A[k₁,k₂]表示上行波场数据的平均自双谱；B[k₁,k₂]表示上行波场数据与下行波场数据间的平均互双谱；k₁，k₂表示样点顺序号k₁＝1,2,3,…,NL，k₂＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数。

16.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述根据所述水陆数据相干互双谱、所述上行波场数据的平均功率谱以及所述下行波场数据的平均功率谱计算得到水陆数据互相关谱包括采用下述公式计算：

$R\[k\]=\sqrt{\frac{P\[k\]}{Q\[k\]}}\underset{l=1}{\overset{NL}{\Σ}}C\[k,l\]$

上式中，R[k]表示水陆数据互相关谱；C[k,l]表示水陆数据相干互双谱，k，l表示样点顺序号，k＝1,2,3,…,NL，l＝1,2,3,…,NL；NL表示预设段样点数；P[k]表示上行波场数据的平均功率谱；Q[k]表示下行波场数据的平均功率谱。