CN106570040A - 基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法及系统 - Google Patents

基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法及系统 Download PDF

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Abstract

公开了一种基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法及系统，该方法可以包括：基于单炮数据的多级数据索引标识，从地震数据中获得多个单炮数据；分别对每个单炮数据进行叠前逆时偏移成像，获得每个单炮数据的成像道集数据体；以及基于成像道集的多级数据索引标识输出成像道集数据体，获得多个共偏移距成像道集。

Description

基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法及系统
技术领域
本发明涉及地震勘探领域，更具体地，涉及一种基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法及系统。
背景技术
在地震勘探领域，随着勘探对象变得日趋复杂，地震成像技术正在朝着适应起伏地表、高陡构造、复杂速度分布和复杂储层的方向不断发展。叠前逆时偏移(RTM)是一项计算密集型和数据密集型的地震偏移成像方法。RTM成像方法可以处理强速度变化情况，能够对常规成像方法无法准确成像的复杂区域，如岩体及强断裂带区域进行较准确的成像。而且，由于RTM能够对回转波或棱柱波进行成像，因此可以更好地对复杂速度场进行更细化、更精确的估计。RTM适用于陆上、海上、海底电缆、海底测站、VSP、宽方位角采集和各向异性数据。近年来快速发展的GPU(Graphic Processing Unit)以及其编程架构CUDA(Computing Unified Device Architecture)，为叠前深度偏移计算提供强有力的工具，大大提高了RTM计算效率。
发明人发现，目前的采集数据包括高密度采集、宽方位角采集和全方位采集等等，数据量均以TB为单位，读取和存储一遍数据需要一天甚至几天的时间，海量地震数据的IO存取是制约软件性能的重要因素。因此，有必要开发一种能够大幅提高数据的存取效率的数据索引方法及系统。
公开于本公开背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本公开提出了一种基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法及系统，其能够通过对单炮数据和成像道集建立多级数据索引，实现了大幅提高地震数据和成像数据的存取效率的效果。
根据本公开的一方面，提出了一种基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法，该方法可以包括：基于单炮数据的多级数据索引标识，从地震数据中获得多个单炮数据；分别对每个单炮数据进行叠前逆时偏移成像，获得每个单炮数据的成像道集数据体；以及基于成像道集的多级数据索引标识输出成像道集数据体，获得多个共偏移距成像道集。
根据本公开的另一方面，提出了一种基于叠前逆时偏移的多级数据索引系统，该系统可以包括：用于基于单炮数据的多级数据索引标识，从地震数据中获得多个单炮数据的单元；用于分别对每个单炮数据进行叠前逆时偏移成像，获得每个单炮数据的成像道集数据体的单元；以及用于基于成像道集的多级数据索引标识输出成像道集数据体，获得多个共偏移距成像道集的单元。
本公开的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本公开的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本公开的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的步骤的流程图。
图2示出了根据本公开的一个实施例的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的单炮数据的多级数据索引的示意图。
图3示出了根据本公开的一个实施例的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的输出共偏移距成像道集的示意图。
图4示出了根据本公开的一个实施例的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的成像道集的多级数据索引的示意图。
图5a和5b示出了常规道集归约与根据本公开的多级数据索引归约的流程比较的示意图。
图6示出了常规道集归约与根据本公开的多级数据索引归约的读/写(I/O)性能测试的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
图1示出了根据本公开的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的步骤的流程图。
在该实施例中，根据本公开的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法可以包括：步骤101，基于地震数据和单炮数据的多级数据索引标识，获得多个单炮数据；步骤102，基于多个单炮数据进行叠前逆时偏移成像，获得多个单炮数据的成像道集数据体；以及步骤103，基于所述成像道集数据体和成像道集的多级数据索引标识，获得偏移距成像道集。
该实施例通过对单炮数据和成像道集建立多级数据索引，实现了大幅提高地震数据和成像数据的存取效率的效果。
下面详细说明根据本公开的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的具体步骤。
获得单炮数据
在一个示例中，可以基于单炮数据的多级数据索引标识，从地震数据中获得多个单炮数据。
在叠前逆时偏移成像中，尤其是基于GPU的叠前逆时偏移(GPU-RTM)成像中，叠前逆时偏移的计算效率很大程度上受到地震数据读取速度的影响。图2示出了根据本公开的一个实施例的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的单炮数据的多级数据索引的示意图。如图2所示，针对地震数据中的海量的地震单炮数据，本公开的多级数据索引方法通过建立单炮数据的多级数据索引标识以快速查找、定位并读取单炮数据。
在一个示例中，单炮数据的多级数据索引标识可以包括：单炮数据的起始地址和数据长度、炮编号以及道序号。由于单炮数据在文件中的位置相对集中，因此只需存储单炮的起始地址与数据长度，炮编号及道序号等信息，形成多级别的数据地址标识(多级数据索引标识)，在GPU-RTM运行过程中快速找到需要的数据，可大幅减少数据等待时间。如图2所示，在地震数据体中，可以首先以数据道头进行区分，然后基于炮编号确定炮道集数据和单道集数据，然后基于道序号确定单道数据，最后基于单炮数据的起始地址和数据长度确定单点采样数据地址和地震数据振幅值，从而可以完成单炮数据的多级数据索引。
在一个示例中，获得多个单炮数据可以包括：在整个工区范围内随机读取不同位置的单炮数据。在实践中，随机单炮数据读取可以实现任务分配的空间负载均衡。与现有技术的顺序读取数据体中的单炮数据不同，随机单炮数据读取是在主进程分配任务的时候并非顺序读取数据体中的单炮数据，而是在整个工区范围内随机读取不同位置的单炮数据分配给空闲的从进程，其优点在于避免炮点集中计算，造成多节点同时读取相同数据体的情况，减少磁盘读写(IO)阻塞，增加并行磁盘文件系统的均衡访问和网络带宽均匀空间分布。同时，随机读取不同位置的单炮数据，还可以在未完成整个工区范围的所有单炮数据的成像的情况下，提前查看整个工区范围大致结构，并在存在问题时及时进行调整，从而节省时间，大大提高工作效率。
如上所述，可以获得多个单炮数据。
获得成像道集数据体
在一个示例中，可以分别对每个单炮数据进行叠前逆时偏移成像，获得每个单炮数据的成像道集数据体。
本领域技术人员应当理解，可以采用本领域已知的各种常规的叠前逆时偏移成像方法进行叠前逆时偏移成像，获得多个单炮数据的成像道集数据体。
获得共偏移距成像道集
在一个示例中，可以基于成像道集的多级数据索引标识输出所述成像道集数据体，获得多个共偏移距成像道集。
通常，RTM的单炮数据的成像输出结果为一个三维体数据，其大小通常为1GB左右，高密度采集成像输出的单炮偏移体能达到4GB左右，若每个单炮输出一个数据体，那么10000炮的工区将产生40TB的数据。因此，存在道集数据量巨大与读写速度有限的矛盾，需要提高数据的存取效率。
在一个示例中，成像道集的多级数据索引标识可以包括：线号、点号以及偏移距。图4示出了根据本公开的一个实施例的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的成像道集的多级数据索引的示意图。如图4所示，可以基于成像道集的多级数据索引标识，保存成像道集数据体。
在一个示例中，基于成像道集的多级数据索引标识输出所述成像道集数据体包括：基于成像道集的多级数据索引标识，将每个单炮数据的成像道集数据体归约在偏移距成像道集数据体的物理地址处。图3示出了根据本公开的一个实施例的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法的输出共偏移距成像道集的示意图。如图3所示，根据本公开的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法可以基于所述成像道集数据体和成像道集的多级数据索引标识，从不同的进程(例如，进程2-进程NP)输出成像道集数据，从而获得多个共偏移距成像道集。
具体地，首先建立成像道集的多级索引数据和道集数据体。用线(Inline)号、点(Crossline)号、偏移距(Offset)确定偏移距道集数据体的磁盘地址(物理地址)，可以实现快速存取功能。如图4所示，在确定道集数据体的磁盘地址时，可以首先在地震数据体中以数据道头进行区分，然后基于线号确定线方向道集数据，然后基于点号确定点方向道集数据，然后基于偏移距确定单偏移距道集数据(共偏移距成像道集)，最后确定单点采样数据地址和地震成像振幅值，从而可以完成成像道集的多级数据索引，并根据线号、点号以及偏移距将相应的道集数据分配到相应的磁盘地址进行储存。
然后，每次将单炮成像结果的数据归约在磁盘的物理地址处，实现以磁盘为缓存的实时归约。
最后，将多炮的成像结果(成像道集数据体)累加为一个以线号、点号、偏移距为多级索引的地震数据体，作为最终的共偏移距成像道集。
应用示例
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
图5a和5b示出了常规道集归约与根据本公开的多级数据索引归约的流程比较的示意图。图6示出了常规道集归约与根据本公开的多级数据索引归约的读/写(I/O)性能测试的示意图。
对比常规方法与多级数据索引道集归约的实际运行时间，以某工区的单炮成像数据体为测试数据。实现流程图如5所示。测试结果如图6所示，15m面元单炮成像数据体为72TB左右，常规方法道集归约需要2天以上时间，多级数据索引仅消耗10小时完成归约，I/O性能明显提高。7.5m面元单炮成像数据体预计共288TB左右，常规方法预计需要8天完成道集输出，多级数据索引技术仅消耗2天完成归约。软件总体I/O性能提升4.5倍左右。
可见，与常规的道集归约相比，根据本公开的多级数据索引方法的多级数据索引归约的读/写速度具有明显提高。
本领域技术人员应理解，上面对本公开的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本公开的实施例的有益效果，并不意在将本公开的实施例限制于所给出的任何示例。
实施例2
根据本公开的实施例，提供了一种基于叠前逆时偏移的多级数据索引系统，所述系统可以包括：用于基于单炮数据的多级数据索引标识，从地震数据中获得多个单炮数据的单元；用于分别对每个单炮数据进行叠前逆时偏移成像，获得每个单炮数据的成像道集数据体的单元；以及用于基于成像道集的多级数据索引标识输出成像道集数据体，获得多个共偏移距成像道集的单元。
该实施例通过对单炮数据和成像道集建立多级数据索引，实现了大幅提高地震数据和成像数据的存取效率的效果。
在一个示例中，单炮数据的多级数据索引标识可以包括：单炮数据的起始地址和数据长度、炮编号以及道序号。
在一个示例中，成像道集的多级数据索引标识可以包括：线号、点号以及偏移距。
在一个示例中，获得多个单炮数据可以包括：在整个工区范围内随机读取不同位置的单炮数据。
在一个示例中，基于成像道集的多级数据索引标识输出所述成像道集数据体可以包括：基于成像道集的多级数据索引标识，将每个单炮数据的成像道集数据体归约在偏移距成像道集数据体的物理地址处。
本领域技术人员应理解，上面对本公开的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本公开的实施例的有益效果，并不意在将本公开的实施例限制于所给出的任何示例。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法，包括：
基于单炮数据的多级数据索引标识，从地震数据中获得多个单炮数据；
分别对每个单炮数据进行叠前逆时偏移成像，获得每个单炮数据的成像道集数据体；以及
基于成像道集的多级数据索引标识输出所述成像道集数据体，获得多个共偏移距成像道集。
2.根据权利要求1所述的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法，其中，单炮数据的多级数据索引标识包括：单炮数据的起始地址和数据长度、炮编号以及道序号。
3.根据权利要求1所述的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法，其中，成像道集的多级数据索引标识包括：线号、点号以及偏移距。
4.根据权利要求1所述的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法，其中，获得多个单炮数据包括：在整个工区范围内随机读取不同位置的单炮数据。
5.根据权利要求1所述的基于叠前逆时偏移的多级数据索引方法，其中，基于成像道集的多级数据索引标识输出所述成像道集数据体包括：基于成像道集的多级数据索引标识，将每个单炮数据的成像道集数据体归约在偏移距成像道集数据体的物理地址处。
6.一种基于叠前逆时偏移的多级数据索引系统，包括：
用于基于单炮数据的多级数据索引标识，从地震数据中获得多个单炮数据的单元；
用于分别对每个单炮数据进行叠前逆时偏移成像，获得每个单炮数据的成像道集数据体的单元；以及
用于基于成像道集的多级数据索引标识输出所述成像道集数据体，获得多个共偏移距成像道集的单元。
7.根据权利要求6所述的基于叠前逆时偏移的多级数据索引系统，其中，单炮数据的多级数据索引标识包括：单炮数据的起始地址和数据长度、炮编号以及道序号。
8.根据权利要求6所述的基于叠前逆时偏移的多级数据索引系统，其中，成像道集的多级数据索引标识包括：线号、点号以及偏移距。
9.根据权利要求6所述的基于叠前逆时偏移的多级数据索引系统，其中，获得多个单炮数据包括：在整个工区范围内随机读取不同位置的单炮数据。
10.根据权利要求6所述的基于叠前逆时偏移的多级数据索引系统，其中，基于成像道集的多级数据索引标识输出所述成像道集数据体包括：基于成像道集的多级数据索引标识，将每个单炮数据的成像道集数据体归约在偏移距成像道集数据体的物理地址处。
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