CN108732619A - 一种海底地球物理数据采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种海底地球物理数据采集方法,该方法包括：在目标区随机选取采样点位，根据采集点位确定观测系统，结合目标区地质模型，通过评价不同观测系统的精确性确定采集方法；本发明所述方法可有效提高数据采集效率、降低实际采集成本。

Description

一种海底地球物理数据采集方法
技术领域
本发明属于海底地球物理探测与勘探技术领域，尤其涉及一种海底地球物理数据采集方法，其实质为海底地震、电磁、重力、磁力等数据采集方法。
背景技术
70％的地球表面为海洋，人类对海洋资源、能源勘查需求巨大，而海洋地球物理探测尤其是海底地球物理探测是最为直接和有效的方式。
现有海底地球物理探测及勘探采集方法主要是以规则(等间隔)布放海底地球物理仪器进行数据采集。例如用海底地震仪为海底地震传感器，等间隔布放构成观测系统进行数据采集。
由于海底地球物理仪器价值较高，且用于海洋探测受海洋影响大，面临仪器布放和回收的多重风险，传统数据采集成本和风险巨大。在满足探测要求的情况下，降低采集成本和风险成为了海底地球物理探测的基本要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种海底地球物理数据采集的方法，通过该方法有效降低海底地球物理数据采集的成本和风险，同时保证采集数据的准确性和可靠性，可为海洋结构探测、海底矿产油气资源等勘探和资源评价提供支持。
依据本发明的技术方案，海底地球物理数据采集方法包括以下步骤：
第一步，根据目标区范围及地球物理数据采集精度需求，按照传统规则采样方式，设计规则采样观测网，总采样点数为N，采样间隔为Δx；
第二步，利用随机采样，以一定比例(例如50％)进行随机采样，随机采样采样点总数为M(M<N)，随机采样可利用Gauss、泊松、最远点及Jitter等采样方法形成不同的随机采样观测系统，建立随机采样算子R：{n1Δx,n2Δx,n3Δx,...,niΔx,...,nMΔx}，其中ni为随机整数，且0<n1<n2<...<ni<...<nM；
第三步，对不同的采样因子进行评价对比，测试其观测系统是否满足稀疏采样条件，选取满足条件的观测系统进行下一步评价；
第四步，根据目标区地质特点评价观测系统：即根据先验地质模型构建的理论地球物理数据，按照所设计的观测系统进行采集，利用该采集数据恢复重建原整体数据，如能重构数据，则该观测系统可行，若不能则回到第一步重新设计，直至满足。
其中，第三步包括以下步骤：
(1)计算规则采样算子和各种随机采样算子频谱，在谱图上进行对比；
(2)计算采样算子频谱波数k关于振幅谱的方差Var(k)，用方差Var(k)除以规则网格点数与波数k平方和的乘积，得到观测系统评价因子(噪声信号比)，即：式中k表示波数，||Sj(k)||noise表示采样算子中噪声的能量， ||Sj(k)||signal表示采样算子中信号的能量，Var(k)表示波数的方差，N表示总的采样点数；
(3)选取评价因子最小的观测系统进行下一步处理。
本发明海底地球物理数据采集方法采用随机采样进行随机采样点位设计，构建观测系统，进行数据采集，通过采集方案评价和地质模型验证，形成合理的海底地球物理采集方案，是一种有效压缩采样成本的海底地球物理方法，并且随着采样点个数较常规采集的减小，仪器投放回收风险降低，是更适合海洋探测的数据采集方法。
附图说明
图1为依据本发明的海底地球物理数据采集方法的流程图；
图2实例1地质模型展示；
图3实例1第四步满足探测要求的结果展示。
图4所示为渤海海域海底地震仪随机观测记录及重构效果展示图。
具体实施方式
下面对本发明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发明的一部分实施例，而不实全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。另外地，所描述的实施例仅是对本发明的进一步阐述，而非对本发明的限制。
本发明的目的是以本发明所述海底地球物理数据采集方法进行海底地球物理数据采集，提高数据采集效率、降低实际采集成本。
下面对本发明给予详细说明。基于随机采样的海底地球物理数据采集系统设计方法，包括以下步骤：
第一步，根据目标区范围及地球物理数据采集精度需求，按照传统规则采样方式，设计规则采样观测网，总采样点数为N，采样间隔为Δx；
第二步，利用随机采样，以一定比例(例如50％)进行随机采样，随机采样采样点总数为M(M<N)，随机采样可利用Gauss、泊松、最远点及Jitter等采样方法形成不同的随机采样观测系统，建立随机采样算子R：{n1Δx,n2Δx,n3Δx,...,niΔx,...,nMΔx}，其中ni为随机整数，且0<n1<n2<...<ni<...<nM，Δx为理想均匀采样网格间距；
第三步，对不同的采样因子进行评价对比，测试其观测系统是否满足稀疏采样条件，选取满足条件的观测系统进行下一步评价；
第四步，根据目标区地质特点评价观测系统：即根据先验地质模型构建的理论地球物理数据，按照所设计的观测系统进行采集，利用该采集数据恢复重建原整体数据，如能重构数据，则该观测系统可行，若不能则回到第一步重新设计，直至满足。
其中，第二步中涉及到的四种随机采样方式为：
Gauss采样，采样点按照Gauss分布，随机分布于规则网格，证采样点间隔难以保证，往往导致采样过密或采样稀疏；
泊松采样，选取等半径的圆(一维采样系统上表现为等长线段)，Gauss随机分布与采样区域，只在该圆圆心处采样(线段中点采样)，且圆与圆(线段与线段)之间不能重叠，这样使得采样点不至于离得太近，同时也保证了采样的随机性，但是对半径或者险段长度选择要求较高，如果半径(线段长)选择较短，也会出现采样点过于密集导致数据冗余，或者采样点过于稀疏导致采样不足；
最远点采样，其选点准则为下一个点离之前所有采样点最远的位置，如此循环下去，该采样方法同样能够保证采样点分布相对均匀，但该采样方式严重依赖与距离的设置，设置较短的距离容易造成采样点集中，剩余测区无采样；
Jitter采样，首先将整个测区等分为若干个区域，然后在每个测区内随机取若干个采样点，采样点之间的位置和采样点的随机性都得到了保证，相较其他三种方式具有一定优势。
其中，第三步包括以下步骤：
(1)计算规则采样算子和各种随机采样算子频谱，在谱图上进行对比；
(2)计算采样算子频谱波数k关于振幅谱的方差Var(k)，用方差Var(k)除以规则网格点数与波数k平方和的乘积，得到观测系统评价因子(噪声信号比)，即：式中k表示波数，||Sj(k)||noise表示采样算子中噪声的能量， ||Sj(k)||signal表示采样算子中信号的能量，Var(k)表示波数的方差，N表示总的采样点数；
(3)选取评价因子最小的观测系统进行下一步处理。
下面通过实例1给予进一步说明。
实例1：以100km海底地震数据采集为例，常规采集以200m点距为采样间隔进行采集，需要500台仪器进行作业，以本发明方法进行压缩采样，由以下步骤实现：
第一步，根据目标区范围，满足探测分辨率要求的前提下设计规则采样网格，即每隔200m采样，需500台仪器；
第二步，根据采样点数确定观测系统，现取规则采样点数一半250台作为随机采样点数分，别利用Gauss采样、泊松采样、最远点采样和Jitter采样设计不同的采样系统；
第三步，对不同的采样系统进行评价对比，测试其是否存在假频，并对比不同采样方式的观测系统评价因子，计算得到Jitter采样算子评价系数最小；
第四步，根据目标区地质特点评价观测系统：根据先验地质模型(图2)构建的理论地球物理数据，按照所设计的观测系统进行采集，利用该采集数据恢复重建原整体数据，图3所示a为250台仪器Jitter随机采样数据，b为重建500台仪器数据，图中横轴代表海底仪器编号(0-499，共500台)，纵轴代表仪器所记录的数据(长度为 5s)，结果显示，有效地震信息得到了恢复，证明了该采集方法的可行性。
本发明有益效果在于，通过设计适当的随机采样观测系统，能够达到常规采样的探测目的，进而减少仪器投放，提高了工作效率，降低了采集成本。图4(a)所示为某次海底地震仪实测地震记录，利用43台组合式海底地震仪(GOBS)按照本发明方法进行采集，对采集后数据进行重构，获得图4(b)结果，该结果与60台仪器采样相同。通过本发明方法节省了17台仪器开支，同时在作业时间方面也减少了将近30％，大大提高了生产效率。
显然上述实施例仅为清楚的描述了本发明的具体实施过程。本实施例仅为说明本发明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上，还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。由此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种海底地球物理数据采集方法，其特征在于，其包括以下步骤：
第一步，根据目标区范围及地球物理数据采集精度需求，按照现有技术规则采样方式，设计规则采样观测网；
第二步，利用随机采样，以一定比例(例如50％)进行随机采样，随机采样形成不同的随机采样观测系统，建立随机采样算子；
第三步，对不同的采样因子进行评价对比，测试其观测系统是否满足稀疏采样条件，选取满足条件的观测系统进行下一步评价；
第四步，根据目标区地质特点评价观测系统：即根据先验地质模型构建的理论地球物理数据，按照所设计的观测系统进行采集，利用该采集数据恢复重建原整体数据，如能重构数据，则该观测系统可行，若不能则回到第一步重新设计，直至满足。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的数据采集点位由随机采样方式确定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的采集点位置构成目标区观测系统。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的海底地球物理数据采集，包括但不等于海底地震数据采集、海底磁场数据采集、海底电磁数据采集、海底重力数据采集。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采样点随机确定方法包含但不限于采样Gauss随机采样、泊松点采样、最远距离采样、Jitter采样等随机采样方法。
6.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，采样间距为随机非规则；或者随机采样确定的随机采样算子需要满足稀疏性条件，其主要能量要集中在直流分量上。
7.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，随机采样的最小采样间隔为x，随机采样点数小于以x为采样间隔进行目标区规则采样的采样数；或者采样方法满足目标区地质模型数据测试应用需求。
8.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，采集方法获取的数据，具有以最小采样x为间隔进行规则采样的数据精确度；或者该方法可用评价因子描述其合理性。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，评价因子形式可为波数k关于振幅谱的方差Var(k)，用方差Var(k)除以规则网格点数与波数k平方和的乘积，得到观测系统评价因子(噪声信号比)。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102169187A (zh) * 2010-12-01 2011-08-31 中国科学院地质与地球物理研究所 三维地震观测系统整体均衡性定量分析方法
US20120243373A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Changsoo Shin Seismic imaging apparatus utilizing macro-velocity model and method for the same
CN104142518A (zh) * 2013-10-29 2014-11-12 中国石油化工股份有限公司 一种地震观测系统叠前时间偏移响应的分析方法
CN104345340A (zh) * 2013-07-29 2015-02-11 中国石油化工股份有限公司 一种地震数据规则化中抖动稀疏采样方法
CN104422954A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 中国石油化工股份有限公司 一种地震数据规则化中稀疏采样方法
CN106019360A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 吉林大学 一种信息驱动的三维地震观测系统的优化方法
CN106291678A (zh) * 2015-05-27 2017-01-04 中国石油化工股份有限公司 一种地震数据采集方法及系统
CN107561574A (zh) * 2017-07-20 2018-01-09 中国石油天然气集团公司 炮点位置、接收点位置的检测方法和装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102169187A (zh) * 2010-12-01 2011-08-31 中国科学院地质与地球物理研究所 三维地震观测系统整体均衡性定量分析方法
US20120243373A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Changsoo Shin Seismic imaging apparatus utilizing macro-velocity model and method for the same
CN104345340A (zh) * 2013-07-29 2015-02-11 中国石油化工股份有限公司 一种地震数据规则化中抖动稀疏采样方法
CN104422954A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 中国石油化工股份有限公司 一种地震数据规则化中稀疏采样方法
CN104142518A (zh) * 2013-10-29 2014-11-12 中国石油化工股份有限公司 一种地震观测系统叠前时间偏移响应的分析方法
CN106291678A (zh) * 2015-05-27 2017-01-04 中国石油化工股份有限公司 一种地震数据采集方法及系统
CN106019360A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 吉林大学 一种信息驱动的三维地震观测系统的优化方法
CN107561574A (zh) * 2017-07-20 2018-01-09 中国石油天然气集团公司 炮点位置、接收点位置的检测方法和装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
南方舟等: "基于稀疏表达的OBS去噪方法", 《地球物理学报》 *
李鹏等: "基于jittered采样的浅层三维地震数据处理及应用", 《地球物理学进展》 *
王新全等: "基于压缩感知的Dreamlet域数据重构方法及应用", 《石油地球物理勘探》 *
王茂林等: "基于压缩感知的语音信号编码算法", 《桂林电子科技大学学报》 *

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