CN110095810A - 地面分布式光纤三分量地面地震数据采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开分布式光纤三分量地面地震数据采集系统及方法，应用于地球物理或地球物理勘探技术领域或地震勘探领域，针对现有的三分量检波器的布设成本高、施工时间过长、作业效率低的问题；本发明以正交方式埋设在浅地表下面的按照螺旋形绕制的铠装光缆，替代按照检波器测线设计的要求在每个检波点布设的价格昂贵的有线或无线三分量检波器，地面DAS调制解调仪器采集从螺旋形绕制的光纤里反射回来的瑞利散射光的相位数据进行调制解调处理，获得沿螺旋形绕制的铠装光缆分布的三分量地震数据；本发明的系统能实现快速高效低成本的采集沿铠装光缆的分布式三分量地面地震数据；并提供了针对所采集的分布式三分量地面地震数据的处理方法。
Description
技术领域
本发明属于应用地球物理、地球物理勘探技术领域、地震勘探领域，特别涉及一种分布式光纤三分量地面地震数据采集技术。
背景技术
地震波(Seismic Wave)是由地震震源向四处传播的振动，指从震源产生向四周辐射的弹性波。按传播方式可分为纵波(P波)、横波(S波)(纵波和横波均属于体波)和面波(L波)三种类型。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。地震波的传播速度都因传播介质不同而有差异，通常与岩石类型、围限压力、岩石结构以及其他地质因素有关。
地震勘探是指人工激发所引起的弹性波利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是地球物理勘探中最重要、解决油气勘探问题最有效的一种方法。它是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。
地震勘探则是利用人工的方法引起地壳振动(如雷管或炸药爆炸、重锤下落或敲击、可控震源振动)，再用精密仪器按一定的观测方式记录爆炸后地面上各接收点的振动信息，利用对原始记录信息经一系列加工处理后得到的成果资料推断地下地质构造的特点。在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。
在对地震勘探所获取的地震数据进行处理和解释的过程中，计算出各种地震波在地层中传播的速度和地下介质(地层或岩层)的弹性或粘弹性参数是必须和非常重要的步骤之一。如果不能准确的获取地下浅部地层的地震波速度和地下介质(地层或岩层)的弹性或粘弹性参数，则会非常不利于或者无法进行后续的地震数据的处理和解释。因此，准确的测量和计算地下地层的地震波速度和地下介质(地层或岩层)的弹性或粘弹性参数，是进行地震勘探数据处理解释的首要任务之一。
地震波从本质上而言是弹性波，包括纵波和横波。因此，利用地震波了解地下介质状况的地震勘探应该是联合纵波和横波的多波勘探。尽管早在1828年左右泊松等人就已经从理论上证明了横波的存在，但由于种种原因，长期以来地震勘探一直只利用纵波进行。然而，对多波勘探的研究从未中断。近年来，随着人们认识水平的提高、勘探难度的加大和技术水平及装备的发展，多波地震勘探越来越受到重视，已经初步开始了实际应用。与三维勘探取代二维勘探一样，多波(多分量)勘探也将会逐渐取代单纯的纵波勘探。未来的地震勘探必将是多维多分量的勘探。应用纵横波资料进行综合解释可获得很多有用信息，那么，怎样进行纵横波联合地震勘探呢？最好的办法是做三分量地震勘探。
怎样进行三分量地震勘探呢？以往常规地震勘探是接收垂直地面振动的纵波(用P表示)，仅得到一个方向的资料—纵波剖面。而横波(用S表示)不像纵波那样简单，它有两个分量，一个是沿测线方向振动向地下传播的分量，用SV表示；另一个是垂直测线方向振动向地下传播的分量，用SH表示。简单地说，就是同时接收纵波和两个横波分量的勘探叫三分量地震勘探，所得到的记录叫三分量记录。三分量地震勘探需要有专用设备。
接收三个方向的波的接收装置称三分量检波器。为便于操作，通常将三个方向的检波器装在一个外壳内，称三分量检波器。其中，有一个是垂直方向的(接收P波)，两个是水平方向的(分别接收SV波和SH波)，且要求三个检波器的特性一致。
三分量震源可以用垂直可控震源和水平可控震源分别激发，在不能使用可控震源的地区，常用炸药或重锤作为P波和SV波勘探的震源。
综合应用地震纵波、横波(及转换波)所提供的与目的层相关的地质特征信息对寻找复杂的隐蔽性圈闭、构造有着十分重要的意义。目前油气勘探已转入到以复杂断块和隐蔽性油气藏为主的勘探阶段，应用三分量地震勘探技术，一是可以得到地下地层的横波信息，二是发挥三分量勘探技术优势，进行纵、横波联合勘探。
申请号：201710519284.9、201410283668.1、201810499456.5、200710141556.2、201711453533.5、200810138351.3、201110436378.2、200820026051.1、201010134001.7、201611224463.1、201510673600.9、201420694552.2、201811088989.0、201280044880.1、201711066824.9、201511001188.2、201280061525.5等专利中均公开了采用检波器采集三分量地震数据；但是布设检波器存在布设成本高、施工时间过长、作业效率低的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种分布式光纤三分量地面地震数据采集系统和方法，利用以正交方式埋设在浅地表下面的按照螺旋形绕制的铠装光缆以及地面上均匀或非均匀布设的震源信号，通过分布式声波光纤传感(Distributed Acoustic Sensing－DAS)调制解调系统快速高效低成本的采集沿铠装光缆的二维或三维分布式三分量地面地震数据。
本发明采用的技术方案之一为：分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，包括：人工震源、按照螺旋形绕制的铠装光缆以及DAS调制解调仪器；所述按照螺旋形绕制的铠装光缆以正交方式埋设在浅地表下面采集三分量地面地震数据；按照螺旋形绕制的铠装光缆与DAS调制解调仪器相连。
所述按照螺旋形绕制的铠装光缆结构为：包括圆柱形结构，光纤按照一定角度螺旋形缠绕于圆柱形结构表面，在缠绕了光纤后的圆柱形结构外面套上保护套。
所述光纤缠绕的角度范围为20度到70度。
所述按照螺旋形绕制的铠装光缆沿二维检波点测线或三维检波点测网埋置在浅地表下面。
所述保护套至少为一层，且最外层保护套为抗压抗拉伸的金属或复合材料铠装。
所述人工震源为沿二维布设的人工震源线或沿三维布设的人工震源测网。
所述人工震源的触发信号与启动DAS调制解调仪器的触发信号一致。
本发明采用的技术方案之二为：基于上述的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统的数据处理方法，包括：
A1、沿二维检波点测线或三维检波点测网埋置在地表以下的按照螺旋形绕制的铠装光缆；
A2、沿震源线上的预先设计震源点依次激发人工震源，并将激发人工震源的触发信号同步用有线或无线的方式发射到地面上连接按照螺旋形绕制的铠装光缆的DAS调制解调仪器的触发端口里；
A3、触发DAS调制解调仪器在地面震源激发的同时开始同步采集三分量地面地震数据。
所述步骤A3具体为：
A31、DAS调制解调仪器采集从螺旋形绕制的光纤里反射回来的瑞利散射光信号；
A32、通过对瑞利散射光信号的相位数据进行调制解调处理，获得沿螺旋形绕制的铠装光缆分布的三分量地震数据。
步骤A32所述三分量地震数据获取过程为：根据按照螺旋形绕制的铠装光缆上任意一个检波点到每个震源点的距离，以及从该检波点检测到的从该震源点沿地下介质传播到该检波点的直达纵波走时、直达横波走时、面波走时、沿地下波阻抗界面折射到该检波点的折射波走时和从地下波阻抗界面反射到该检波点的反射波走时等数据，反演计算出地下介质的纵波速度、横波速度、面波速度、纵波速度在不同方位上的速度各向异性、横波速度在不同方位上的速度各向异性，纵波在地下介质中传播的衰减系数、横波在地下介质中传播的衰减系数。
本发明的有益效果：本发明用以正交方式埋设在浅地表下面的按照螺旋形绕制的铠装光缆，替代按照检波器测线设计的要求在每个检波点布设的价格昂贵的有线或无线三分量检波器，通过对在地面DAS调制解调仪器采集的从螺旋形绕制的光纤里反射回来的瑞利散射光的相位数据进行调制解调处理，获得沿按照螺旋形绕制的铠装光缆分布的三分量地震数据；具有以下优点：
1、极大的降低采集二维或三维三分量地震数据的设备成本；
2、加快施工进度、提高作业效率；
3、可以采集超高密度(米级或亚米级)或极高空间分辨率(米级或亚米级)的三分量地面地震数据；
4、可以在主测线和联络线上同时采集同样超高密度(米级或亚米级)或极高空间分辨率(米级或亚米级)的三分量地面地震数据。
附图说明
图1是本发明所针对的地面三维分布式光纤三分量地面地震数据采集系统平面布设示意图；
图2是本发明所针对的地面局部放大三维分布式光纤三分量地面地震数据采集系统平面布设示意图；
图3是本发明所针对的埋设在浅地表下面的按照螺旋形绕制的铠装光缆和从地面向下与向上传播的下行直达波和上行反射波示意图；
图4：水平方向布设的在圆柱状结构AB上按螺旋形绕制的光纤和垂直于光缆延伸方向(AB方向)传播到光缆的地震波；
图5：垂直方向布设的在圆柱状结构AB上按螺旋形绕制的光纤和垂直于光缆延伸方向(AB方向)传播到光缆的地震波；
图6：在平面上展开的在圆柱状结构AB上按螺旋形绕制的光纤和垂直于光缆延伸方向(AB方向)传播到光缆的地震波；
附图标记：8-进行野外地面地震数据采集的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器；9-地表面；10-地面布设的震源点；11-绕制螺旋形光纤的圆柱体结构；12-绕制在圆柱体结构上的螺旋管形态的普通光纤；13-从地面震源传播到圆柱体结构的下行直达波；13-从震源位置下行到基岩顶面或地下波阻抗界面的直达波；14-从基岩顶面或地下波阻抗界面向上传播的反射波；15-地表下面的基岩顶面或地下波阻抗界面。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
本实施方案在实施时，利用正交方式埋设在浅地表下面的按照螺旋形绕制的铠装光缆，直接测量地面以下介质的二维或三维地震波速度和计算地下介质(地层或岩层)的弹性或粘弹性参数，可以精细准确的建立地表以下介质的二维或三维地震波速度模型和地下介质的二维或三维弹性或粘弹性参数模型，用于对地面地震资料进行静校正处理和后续的地面地震数据处理及成像，比如各向同性波动方程或逆时深度偏移，各向异性波动方程或逆时深度偏移，Q补偿或Q偏移等。
主控装置可以为一个计算机控制的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器，该计算机控制系统实时控制所有(DAS)三分量地面地震数据的采集和存储，即采集数据装置与主控装置相连接，通过主控装置对采集数据装置的控制操作，完成(DAS)三分量地面地震数据的采集和存储。三分量地面地震信号的传感是通过埋设在地表下的按照螺旋形绕制的铠装光缆来实现的，此系统可以直接测量地表以下介质的二维或三维地震波速度并计算出地下介质(地层或岩层)的弹性或粘弹性参数。
本发明的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，包括：人工震源、按照螺旋形绕制的铠装光缆以及DAS调制解调仪器；所述按照螺旋形绕制的铠装光缆以正交方式埋设在浅地表下面；按照螺旋形绕制的铠装光缆与DAS调制解调仪器相连。
所述按照螺旋形绕制的铠装光缆沿二维检波点测线或三维检波点测网埋置，其内部为直径在数毫米到数厘米的圆柱形结构，圆柱形结构由可卷曲的实心或空心的复合材料制成，或者由可卷曲的空心金属管材制成，在圆形结构上按照一定的角度缠绕单模或多模光纤，光纤缠绕的角度在20度到70度之间，缠绕了螺旋形光纤的圆柱形结构外面套上一层或数层保护套，最外层是抗压抗拉伸的金属或复合材料铠装，用于保护铠装光缆里面螺旋形绕制的光纤在埋设和回收过程中不受损坏。埋置按照螺旋形绕制的铠装光缆时，先在地面上沿预先设计好的检波点测线用小型挖沟机或人工挖掘出一条数十厘米深的浅沟，将螺旋形绕制的铠装光缆铺设到沟底，然后回填浅沟里挖出的泥土或砂石，压实地面即可。埋设在地表下的按照螺旋形绕制的铠装光缆感应地面震源激发的直达地震波、折射地震波、反射地震波、面波和多次波信号；
所述地面震源可以是沿二维布设的人工震源线或沿三维布设的人工震源测网，人工震源可以是井炮炸药震源、或地面重锤震源、或可控震源、或水中气枪震源或电火花震源等构成的人工震源。
所述地面DAS调制解调仪器是基于高性能相位解调的时域光反射仪Φ-OTDR技术。并且采用了在光纤中注入副载波、高能量、高消光比、高光学信噪比、高相干光脉冲来实现高性能Φ-OTDR技术，以便从极弱的瑞利散射干涉信号中精确地提取相位变化信息。另外在掺铒光纤放大器中引入新型长周期光纤光栅滤波器来实现低噪声光放大技术，有效降低DAS调制解调仪器系统中光信号放大的噪声以提升光学信噪比。同时采用了多频、高相干、低噪声探测光脉冲来实现多频光脉冲抗衰技术，以便有效抑制瑞利散射信号随机衰落对系统性能的劣化影响。最后引入反馈控制电路，进行反馈控制，使干涉仪始终工作在稳定的光程差状态，利用干涉仪主动稳定技术有效抑制外界干扰信号对系统稳定性和信号保真度的影响。
所述用于触发DAS调制解调仪器在地面震源激发的同时开始同步采集三分量地面地震数据的触发信号，是与地面人工震源触发信号一致的信号，可以通过有线或无线的方式发送到地面的DAS调制解调仪器的触发端口里作为启动DAS仪器采集地震数据的触发信号。
在工区地面上连接按照螺旋形绕制的铠装光缆首端的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器接收铠装光缆中因地震波的波动传播引起的光纤上各点的背向瑞利散射波的相位变化信息，通过仪器内的调制解调电路和数据处理软件，将接收到的光纤背向瑞利散射波的相位变化信息转换成地震波的实际震动信号，并将此模拟震动信号通过模数转换电路转换成数字地震信号，然后将数字地震信号存储到计算机中用于后续的数据处理工作。
具体为，如图1和图2所示，施工队事先在工区内按照施工设计用小型挖沟机或人工沿检波点测线挖出过所有检波点的相互正交的几十公分深的连续浅沟，在浅沟里面布设按照螺旋形绕制的铠装光缆12，然后将布设在浅沟里面的铠装光缆12用泥沙掩埋起来，最后将铠装光缆12的尾端做一个特殊的技术处理，比如安装消光器或者把光纤打一个结，用以消除光纤在该尾端点的强反射信号。在工区地面上均匀或非均匀布设好震源点10。把铠装光缆12的首端连接到安置在工区地面上的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器8。
随后在二维或三维地震勘探作业时，用重锤、雷管、小剂量炸药包、气枪震源、电火花震源或可控震源分别在工区内布设的震源点10上进行激发，连接铠装光缆12首端的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器8则同步记录在每个震源点激发的地震波信号。
具体为，如图3所示，地面震源10在地面激发的地震波从地面向地下传播的直达下行波13，会被埋设在地表下连续浅沟里面的按照螺旋形绕制的铠装光缆12感应到。由于基岩或波阻抗界面15上方的地层与基岩或波阻抗界面15下覆地层的波阻抗有差异，从地面下行的直达地震波13在遇到地下基岩界面或波阻抗界面15后，会根据菲涅尔定律从基岩界面或波阻抗界面15向上反射回地面，反射回地面的上行反射波14会被埋设在地面以下浅沟里面的按照螺旋形绕制的铠装光缆12感应到。当铠装光缆12感应到下行的直达地震波13和上行的反射地震波14时，铠装光缆12上各点(各位置)会随着地震波波动的传播而产生相同频率的应变(拉伸或压缩)，此应变会造成铠装光缆12内各点(各位置)的背向瑞利散射波的相位发生相应的变化，连接铠装光缆12首端的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器8可以检测到此相位的变化，通过仪器内的调制解调电路和数据处理软件，将接收到的铠装光缆12内各点(各位置)的背向瑞利散射波的相位变化信息转换成同频率的地震波的实际震动信号，并将此模拟震动信号通过模数转换电路转换成数字地震信号，然后将数字地震信号存储到计算机中用于后续的数据处理工作。
图4是按照螺旋形绕制的铠装光缆12在水平方向(或东西方向)上的示意图，此按照螺旋形绕制的铠装光缆由圆柱形的结构件11和按照一定角度α绕制的光纤12组成，外面加装保护按照螺旋形绕制的光缆的复合材料或钢质护套，最外层是耐磨抗压的非金属或金属材料编织的铠装。图5是螺旋形绕制的光缆在垂直方向(或南北方向)上的示意图。
图6是按照螺旋形绕制的光纤12沿圆柱形的结构件11的AB沿横向展开的示意图。在圆柱形的结构件11上按照一定角度α绕制的光纤12沿AB横向展开后变成了一段与圆柱体结构件11的端面展开线AA或BB成α角度的直光纤。如果在地表下面埋设的是直光纤，垂直向下传播的直达波13和垂直向上传播的反射波14在到达水平埋设的直光纤时，地震波向下或向上传播的波动无法引起直光纤沿其水平延伸方向上的应变，也不会引起光纤内各点(各位置)的背向瑞利散射波的相位发生相应的变化，连接直光纤的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器8就检测不到垂直入射到直光纤的地震波波动信号。根据理论分析可知，一段直光纤能够感应到的震动信号的灵敏度与震动信号传播的方向和光纤的延伸方向的夹角θ依从(存在)cosθ2的关系。即当地震波波动传播的方向与光纤延伸的方向平行(θ＝0°)时，cosθ2＝1，此时直光纤对此震动信号的敏感度达到最大值1；即当地震波波动传播的方向与光纤延伸的方向垂直(θ＝90°)时，cosθ2＝0，此时直光纤对此垂直于光纤延伸方向的震动信号的敏感度达到最小值0，因此直光纤无法检测到垂直于光纤延伸方向传播的震动信号。
图4、图5和图6中垂直于按照螺旋形绕制的铠装光缆12传播的震动信号13在到达铠装光缆后，由于按照螺旋形绕制的铠装光缆12上的光纤与该震动信号的入射角不是90°，而是α°，平行于地面布设的按照螺旋形绕制的铠装光缆12就能够探测到垂直或大入射角度向下传播的直达地震波13和垂直或大入射角度向上传播的反射地震波14，因此在地面以下铺设的按照螺旋形绕制的铠装光缆12可以检测到传播到按照螺旋形绕制的铠装光缆12的地震波的全波场信号，包括直达波、折射波、反射波、面波和多次波，因此本发明公开的分布式光纤地面地震数据采集系统可以采集到三分量地震数据。
对采集的三分量地面地震数据的处理过程为：
S1、对震源点10位置采集的地面地震数据进行处理；
S2、根据从震源点10到达每个沿检波点测线埋设的按照螺旋形绕制的铠装光缆12上的震动信号检测点的直达波走时和震源点10到每个已知的检波点的距离，可以非常准确容易的计算出从地面震源点10到达每个已知检波点的地震波平均速度。
S3、根据在震源位置激发的向下传播的直达波和向上传播的反射波到铠装光缆的走时和地下基岩面上或波阻抗界面上的反射点的埋深计算出地震波在此检波点位置的垂直纵波和垂直横波的速度；如果数据处理人员拾取的是直达纵波的走时，计算出的就是纵波的平均速度。如果拾取的是直达横波的走时，计算出的就是横波的平均速度。
S4、对于沿二维地震剖面的检波点测线采集的三分量地面地震数据，可以根据激发震源10到达检波点的地震波的走时和震源点10到检波点的距离计算出地震波在此检波点位置的纵波和横波的速度，也可以利用在激发震源10左右两侧的铠装光缆里接收到的直达纵波和直达横波的走时以及从震源点10到其左右两侧检波点的距离，计算出地震波(纵波和横波)从震源激发点10沿地震波的传播方向传播到其左右两侧检波点之间的速度。如果地下介质的地震波速度是均匀的，则垂直传播和沿不同水平方向传播的纵波或横波的速度就会是一样的，就没有速度的各向异性。如果地下介质的地震波速度是非均匀的，那么在检波点位置测量到的垂直地震波速度和不同水平方向或者接近水平方向或大角度入射的地震直达波的速度就不一样。根据这种在同一介质中沿不同方向传播的地震波的速度不一致现象，可以计算出地震波速度沿二维剖面的速度各向异性。
S5、对于在三维地震工区采集的三分量地面地震数据，可以根据震源10激发的下行直达波和从基岩面或波阻抗界面上行反射波到检波点的走时和震源点10到检波点的距离以及基岩面或波阻抗界面到检波点的距离，计算出地震波在此检波点位置的垂直纵波和垂直横波的速度，也可以利用在震源点10周围(前后左右)的铠装光缆里检测到的直达纵波和直达横波的走时以及震源点10到周围(前后左右)的铠装光缆里检波点的距离，计算出地震波(纵波和横波)从激发震源点10沿波的不同传播方向传播到周围铠装光缆里检波点的水平纵波和水平横波的速度。如果地下介质的地震波速度是均匀的，则垂直传播和沿周围水平方向传播的纵波或横波的速度就会是一样的，就没有速度的各向异性。如果地下介质的地震波速度是非均匀的，那么检波点位置测量到的垂直地震波速度和不同水平方向或者接近水平方向或大角度入射的地震波的速度就不一样。根据这种在同一介质中沿不同方向传播的地震波的速度不一致现象，可以计算出地震波速度在三维空间的速度各向异性及其分布特征。
S6、对于沿二维地震剖面的检波点测线采集的三分量地面地震数据或在三维地震工区采集的三分量地面地震数据，可以根据在不同检波点记录的三分量地面地震波的振幅和频谱变化的特征，用频谱比值法或质心频移法或频谱拟合法计算或提取地下介质的地震波衰减系数或Q值。
本发明实施例提供的利用地面以下连续浅沟里埋设的按照螺旋形绕制的铠装光缆12，均匀或非均匀布设在工区地面上的震源10，并利用分布式声波光纤传感(Distributed Acoustic Sensing－(DAS))调制解调仪器8直接测量三分量地面地震数据并计算地下介质(地层或岩层)的二维或三维地震波速度、地震波各向异性和地震波衰减系数或Q值，可以精细准确的建立地表以下介质的二维或三维地震波速度模型和地下介质的二维或三维弹性或粘弹性参数模型，用于对三分量地面地震资料进行静校正处理和后续的三分量地面地震数据处理和成像，比如各向同性波动方程或逆时深度偏移，各向异性波动方程或逆时深度偏移，Q补偿或Q偏移等。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明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权利要求范围之内。
Claims (10)
1.分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，其特征在于，包括：人工震源、按照螺旋形绕制的铠装光缆以及DAS调制解调仪器；所述螺旋形绕制的铠装光缆以正交方式埋设在浅地表下面采集三分量地面地震数据；螺旋形绕制的铠装光缆与DAS调制解调仪器相连。
2.根据权利要求1所述的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，其特征在于，所述按照螺旋形绕制的铠装光缆结构为：包括圆柱形结构，光纤按照一定角度螺旋形缠绕于圆柱形结构表面，在缠绕了光纤后的圆柱形结构外面套上保护套。
3.根据权利要求2所述的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，其特征在于，所述光纤缠绕角度范围为20度到70度。
4.根据权利要求3所述的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，其特征在于，所述按照螺旋形绕制的铠装光缆沿二维检波点测线或三维检波点测网埋置在浅地表下面。
5.根据权利要求2所述的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，其特征在于，所述保护套至少为一层，且最外层保护套为抗压抗拉伸的金属或复合材料铠装。
6.根据权利要求1所述的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，其特征在于，所述人工震源为沿二维布设的人工震源线或沿三维布设的人工震源测网。
7.根据权利要求1所述的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统，其特征在于，所述人工震源的触发信号与启动DAS调制解调仪器的触发信号一致。
8.基于权利要求1-6任一权利要求所述的分布式光纤三分量地面地震数据采集系统的数据处理方法，其特征在于，包括：
A1、沿二维检波点测线或三维检波点测网埋置在地表以下的按照螺旋形绕制的铠装光缆；
A2、沿震源线上的预先设计震源点依次激发人工震源，并将激发人工震源的触发信号同步用有线或无线的方式发射到地面上连接按照螺旋形绕制的铠装光缆的DAS调制解调仪器的触发端口里；
A3、触发DAS调制解调仪器在地面震源激发的同时开始同步采集三分量地面地震数据。
9.根据权利要求8所述的分布式光纤三分量地面地震数据处理方法，其特征在于，步骤A3具体为：
A31、DAS调制解调仪器采集从螺旋形绕制的光纤里反射回来的瑞利散射光信号；
A32、通过对瑞利散射光信号的相位数据进行调制解调处理，获得沿螺旋形绕制的铠装光缆分布的三分量地震数据。
10.根据权利要求9所述的分布式光纤三分量地面地震数据处理方法，其特征在于，步骤A32所述三分量地震数据获取过程为：根据螺旋形绕制的铠装光缆上任意一个检波点到每个震源点的距离，以及从该检波点检测到的从该震源点沿地下介质传播到该检波点的直达纵波走时、直达横波走时、面波走时、沿地下波阻抗界面折射到该检波点的折射波走时和从地下波阻抗界面反射到该检波点的反射波走时等数据，反演计算出地下介质的纵波速度、横波速度、面波速度、纵波速度在不同方位上的速度各向异性、横波速度在不同方位上的速度各向异性，纵波在地下介质中传播的衰减系数、横波在地下介质中传播的衰减系数。
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