CN110927777A

CN110927777A - 一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法及装置

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Publication number: CN110927777A
Application number: CN201811095530.3A
Authority: CN
Inventors: 魏长洲; 秦广胜; 蔡其新; 孟凡冰; 蒋先勇; 张德生; 王莉; 万龙
Original assignee: INSTITUTE OF GEOPHYSICAL PROSPECTING ZHONGYUAN OIL FIELD BRANCH CHINA PETROCHEMICAL Corp; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: INSTITUTE OF GEOPHYSICAL PROSPECTING ZHONGYUAN OIL FIELD BRANCH CHINA PETROCHEMICAL Corp; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2038-09-19
Also published as: CN110927777B

Abstract

本发明涉及一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法及装置，该方法包括：根据理论观测系统坐标数据，建立表征炮检点分布的理论炮点分布模型；根据理论炮点分布模型中的理论炮线距和理论炮点距构建网格控制参数；根据障碍区边界形成表征障碍区边界的多边形模型，多边形模型中覆盖的理论炮点数量为n；在多边形模型周围，根据网格控制参数形成m个空位网格，m≥n；将多边形模型中的n个炮点移动到n个空位网格中。本发明保持了炮线的圆滑性和炮点摆放的均匀性，提高了多个炮点的整体摆放合理性。

Description

一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法及装置

技术领域

本发明涉及一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法及装置，属于地震勘探采集设计技术领域。

背景技术

三维地震采集观测系统设计是地球物理勘探过程中的重要一环，当三维地震采集观测系统设计的目标施工区域遇到复杂地表环境时，比如在施工区域有城区、村镇、厂矿、河流、水库、湖泊沼泽等障碍区的时候，设计的理论三维地震采集观测系统中位于障碍区域内的炮点是无法进行施工的。这时候就需要进行过障碍区变观设计，设计过程中需要将障碍区内设计的理论炮点移到障碍区之外的合适位置，使得变观设计之后的观测系统既能避过障碍区又能满足获得目标层采集信号的要求。目前，现有移动炮点的方法有如下几种：

申请公布号为CN102236103A的中国发明专利申请文件公开了一种基于地理信息的三维地震勘探采集观测系统自动避障优化设计技术，该设计技术是一种以卫星遥感(RS)、全球定位(GPS)及地理信息系统(GIS)技术为基础的观测系统优化设计方法。针对炮点移动采用的是排列随炮点移动的方法，也就是说移动一个激发点，整个排列都要随之同步移动。这种优化设计方法的缺点是可能会失去最佳的炮点摆放位置，同时也会造成移动排列跟周围排列的冲突，缺乏炮点移动的灵活性。

申请公布号为CN103592676A的中国发明专利申请文件公开了一种基于地形因子的炮点偏移方法，该炮点偏移方法根据工区数字高程模型计算工区地形因子坡度值，得到工区坡度数字模型文件；根据工区坡度数字模型文件，使用双线性内插法得到每一炮点的坡度值；根据每一炮点的坡度值和设定的坡度限值，确定需要偏移的炮点；在需要偏移的炮点的纵向和横向偏移限制值范围内，选取满足设定的坡度限值的位置，对需要偏移的炮点进行偏移。该基于地形因子的炮点偏移方法的应用范围具有一定的局限性，对于非山地施工区域并不适用。

申请公布号为CN103605152A的中国发明专利申请文件公开了一种基于障碍物安全区的自动炮点偏移方法，该自动炮点偏移方法是按照采集设计炮点偏移的原则，将落在障碍物区内的炮点移出障碍区，所使用的移动方法是先沿着测线纵方向选位置，一旦不符合条件，然后再沿着垂直测线方向偏移。该基于障碍物安全区的自动炮点偏移方法存在两个问题：一是可能错过最好的偏移点位；二是没有整体考虑移出来的多个炮点的整体摆放合理性。

申请公布号为CN104502956A的中国发明专利申请文件公开了一种避开障碍物的处理方法，通过采用面元网格法对障碍物进行离散化处理，解决了判断炮点是否位于障碍区内的问题，并没有解决多个炮点如何移出以及移出之后整体如何摆放的问题。

申请公布号为CN104615860A的中国发明专利申请文件公开了一种激发点的自动避障方法，该自动避障方法需要人脑实时判断移出来的点是否符合要求，实现效率较低，而且第一个移动的点选择的存放位置虽然符合规则，但是可能占据了后续移动点的最佳位置。如果需要移动的炮点较多的话，后续的移动炮点就会越来越不合理。

通过分析，现有的移动炮点的方法存在以下问题：都是考虑单点是否符合要求，并没有整体考虑移出多个炮点的整体摆放合理性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法及装置，用于解决如何提高移出多个炮点的整体摆放合理性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法，步骤如下：

根据理论观测系统坐标数据，建立表征炮检点分布的理论炮点分布模型；根据理论炮点分布模型中的理论炮线距和理论炮点距构建网格控制参数；

根据障碍区边界形成表征障碍区边界的多边形模型，确定多边形模型中覆盖的理论炮点数量n，将多边形模型中覆盖的n个炮点移动到根据网格控制参数在多边形模型周围形成的m个空位网格中，m≥n。

本发明的有益效果是：根据障碍区边界形成表征障碍区边界的多边形模型，根据网格控制参数生成位于多边形模型周围的空位网格，通过将多边形模型覆盖的炮点批量移动到多边形模型周围的对应空位网格中，尽可能地保持了炮点整体移动距离较短，保持了炮线的圆滑性和炮点摆放的均匀性，提高了多个炮点的整体摆放合理性。

进一步，为了验证炮点调整的合理性，还包括：根据理论观测系统坐标数据，建立理论检波点分布模型；将多边形模型中覆盖的n个炮点移动到m个空位网格中以后，生成实际炮点分布模型；根据理论检波点分布模型对生成的实际炮点分布模型进行检验，若不符合理论检波点分布模型的要求，则改变网格控制参数或者改变多边形模型，迭代地生成实际炮点分布模型，直到生成的实际炮点分布模型符合理论检波点分布模型的要求为止。

进一步的，为了最大程度地均匀移动炮点，并使得炮点整体移动距离最短，按照均匀和移动距离最短的规则，将多边形模型中覆盖的n个炮点移动到m个空位网格中。

进一步的，为了生成位于多边形模型周围的空位网格，所述网格控制参数包括横向网格间距和纵向网格间距，所述横向网格间距为理论炮线距的1/2、1/4或1/8，所述纵向网格间距为理论炮点距的1/2、1/4或1/8。

本发明还提供了一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在存储器中的指令以实现如下方法：

附图说明

图1是本发明三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法的流程图；

图2是本发明方法实施例中的三维地震采集观测系统中炮点和检波点的分布图；

图3是本发明方法实施例中的障碍区边界的多边形模型的结构示意图；

图4是本发明方法实施例中的空位网格数据模型的结构示意图；

图5是本发明正向摆放多边形内的移动炮点排列模型及环绕多边形空位排列模型示意图；

图6是本发明方法实施例中的多边形内将要移动的移动炮点排列模型的结构示意图；

图7是本发明方法实施例中的环绕多边形空位排列模型的结构示意图；

图8是本发明正向摆放多边形内炮点移动位置选择示意图；

图9是本发明方法实施例中的新的炮检点分布模型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法实施例：

本实施例提供了一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法，该移动方法根据理论三维地震采集观测系统坐标数据，以及表征目标区域内障碍区边界的多边形坐标数据，通过设定空位网格的网格控制参数以及控制多边形模型的边界，批量将障碍区内设计的理论炮点移到多边形之外的合适位置，然后再统一进行属性分析，在保证多边形模型内的炮点移动距离最短的情况下，保证了移动的炮点与原来炮线走向尽量保持平滑，而且炮点分布均匀。

具体的，该三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：

(1)根据理论观测系统坐标数据，建立表征炮检点分布的理论炮点分布模型和理论检波点分布模型。

在本实施例中，选择的用于三维地震采集的理论观测系统是32炮16线排列，炮线距为400m，炮点距为50m。建立表征三维地震采集观测系统炮检点分布的理论炮点分布模型和理论检波点分布模型，如图2所示，其中的实心圆点表示炮点，十字点表示检波点。

(2)根据已经确定的障碍区边界的多边形坐标数据，建立表征障碍区边界的多边形模型；根据理论炮点分布模型中的理论炮线距和理论炮点距构建空位网格控制参数，并根据空位网格控制参数生成表征移动炮点存放位置的空位网格数据模型。

在本实施例中，表示障碍区边界的多边形共有10个点，覆盖了4条炮线，建立的表征障碍区边界的多边形模型如图3所示，该多边形倾斜摆放。

在构建空位网格控制参数(也可以简称为网格控制参数)时，根据理论炮线距建立横向网格间距，根据炮点距建立纵向网格间距。在本实施例中，横向网格间距可以设为理论炮线距的1/2、1/4或1/8即200m、100m或50m等，纵向网格间距可以设为理论炮点距的1/2、1/4或1/8即25m、22.5m或11.25m等。根据空位网格控制参数生成表征移动炮点存放位置的空位网格数据模型，如图4所示，图中横向网格间距为炮线距的1/8即50m，纵向网格间距为炮点距的1/4即22.5m，其中的实心圆点表示炮点，空心圆圈表示空位网格。

(3)根据表征观测系统炮点分布的炮点分布模型和表征障碍区边界的多边形模型生成表征位于多边形内的将要被移动的移动炮点排列模型，移动炮点排列模型中的理论炮点数目为n。

为了便于观察，图5给出了一个表征障碍区边界的正向摆放的多边形，该正向摆放多边形内用线连起来的黑色实心圆表示的就是将要被移动的移动炮点排列模型。在本实施例中，图6中所示的黑色实心椭圆即为被图3中多边形模型所覆盖的将要被移动的理论炮点，炮点的总数目为n。

(4)根据表征障碍区边界的多边形模型和表征未来移动炮点存放位置的空位网格数据模型生成表征存放移动炮点的环绕多边形空位排列模型，该环绕多边形空位排列模型中的空位网格位于多边形模型周围，环绕多边形空位排列模型中的空位网格的总数目为m，m≥n。

图5中正向摆放多边形外的空心圆圈表示的即为表征用于存放该多边形内黑色实心圆表示的移动炮点的环绕多边形空位排列模型。在本实施例中，表征用于存放图6中将要被移动的移动炮点排列模型的环绕多边形空位排列模型的排列示意图如图7所示。

(5)将移动炮点排列模型中的将要被移动的n个炮点放置在环绕多边形空位排列模型中的n个对应空位网格中。

具体的，将表征位于障碍区多边形内的移动炮点排列模型中的各个炮点，按环绕多边形空位排列由多边形向外由近及远的方向将移动炮点排列按顺序对应放置在表征存放移动炮点的环绕多边形空位排列模型的环绕多边形空位排列中，生成新的表征观测系统炮点分布的炮点分布模型。其中，在移动过程中，移动炮点排列在环绕多边形空位排列中按均匀和移动距离最短的规则进行放置。

具体的，以图8为例，其中图8中的B[0]-B[I-1]表示的是环绕多边形空位排列，I表示环绕多边形空位网格总个数m，B[j]表示索引号为j的环绕多边形空位网格，A[0]-A[K-1]表示的是移动炮点排列，K表示移动炮点总个数n，A[i]表示索引号为i的移动炮点，选择炮点移动位置的步骤如下：

1)首先，将环绕多边形空位排列尾部预留K-(i+2)个位置，然后在B[j+1]到B[I-(K-(i+2))-1]之间的位置选一个距离当前要移动的炮点A[i+1]距离最近的位置作为当前炮点要摆放的位置。

2)如图8所示，为了要把A[0]-A[K-1]共K个炮点移到B[0]-B[I-1]共I个位置中(I≥K)，移动是从A数组的两头分别对应B数组的两头进行排列的。在移动A[0]的时候，是从B[0]B[1]B[2]…的顺序放置的，A[K-1]是从B[I-1]B[I-2]B[I-3]…的顺序放置的。在移动A[i]的时候，在B数组的另一头给剩余的未移动炮点(数量是K-(i+2))留够位置的情况下，在剩余的位置内(B[j+1]到B[I-(K-(i+2))-1])，放置当前的炮点。B[j+1]的位置就是上一次移动到B数组里的从B[0]开始的最后一个炮点位置B[j]的下一个空位置。

3)然后以同样算法依次完成剩余炮点的移动。

(6)将多边形模型中的n个炮点移动到环绕多边形空位排列模型中的n个空位网格中以后，生成实际炮点分布模型。根据检波点分布模型和实际炮点分布模型进行观测系统属性分析，若符合设定要求，则炮点移动过程结束。若不符合设定要求，则调整网格控制参数，根据调整后的网格控制参数生成新的表征移动炮点存放位置的空位网格数据模型，并转入步骤(3)；或者是根据表征障碍区边界的多边形模型调整多边形边界，生成新的障碍区边界的多边形模型，并转入步骤(3)，直至属性符合设定要求。

需要说明的是，步骤(6)是为了验证炮点调整的合理性，通过采用理论检波点分布模型对生成的实际炮点分布模型进行检验，若不符合理论检波点分布模型的要求，则改变网格控制参数或者改变多边形模型，迭代地生成实际炮点分布模型，直到生成的实际炮点分布模型符合理论检波点模型的要求为止。

其中，网格控制参数的调整过程为步骤(2)中所说的根据炮点距的1/2、1/4、1/8、1/16等计算出纵向的网格距，根据炮线距的1/2、1/4、1/8、1/16等计算出横向的网格距作为网格控制参数选择。多边形边界的调整过程为直接修改某一个边界点的坐标，或者从软件界操作界面用鼠标拖动坐标点进行修改。属性分析有很多，可以包括覆盖次数、聚焦束、采集足迹、枚瑰图、蜘蛛图等等，但是属性分析属于现有技术，此处不再赘述。

当然，作为其他的实施方式，在步骤(6)中，在不符合设定要求的情况下，也可以同时对空位网格控制参数以及多边形边界进行调整，并转入步骤(3)，直至属性符合设定要求。

在本实施例中，将图6中的移动炮点按照均匀和最短距离的规则放置在图7中环绕多边形空位排列模型中的对应空位网格中，最终得到的新的炮点分布模型如图9所示。

三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动装置实施例：

本实施例提供了一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动装置，包括处理器和存储器，该处理器用于处理存储在存储器中的指令，以实现上述的三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法。例如，该指令可以在PC机、通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器上运行。

该三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法已经在上述的三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法实施例中进行了详细介绍，对于本领域内的技术人员，可以根据该三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法生成对应的计算机程序指令，进而得到三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动装置，此处不再赘述。

在本发明中，通过网格控制参数调节空位网格大小，可以对移动炮点的摆放位置进行调节；通过调整表征障碍区边界的多边形模型，可以对部分炮点移动的位置进行调节，通过两个调节可以提高批量移动炮点的速度，进而提高观测系统变观设计优化的效率。另外，采用围绕多边形边界生成空位排列的方法，扩大了移动炮点摆放的余地，尽可能地保持了移出炮点整体移动距离最短，保持了炮线的圆滑性和炮点摆放的均匀性，从整体上实现了摆放炮点的合理性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，本领域技术人员阅读本申请后依然可对本申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在本申请的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法，其特征在于，还包括：根据理论观测系统坐标数据，建立理论检波点分布模型；将多边形模型中覆盖的n个炮点移动到m个空位网格中以后，生成实际炮点分布模型；根据理论检波点分布模型对生成的实际炮点分布模型进行检验，若不符合理论检波点分布模型的要求，则改变网格控制参数或者改变多边形模型，迭代地生成实际炮点分布模型，直到生成的实际炮点分布模型符合理论检波点分布模型的要求为止。

3.根据权利要求1或2所述的三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法，其特征在于，按照均匀和移动距离最短的规则，将多边形模型中覆盖的n个炮点移动到m个空位网格中。

4.根据权利要求1或2所述的三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动方法，其特征在于，所述网格控制参数包括横向网格间距和纵向网格间距，所述横向网格间距为理论炮线距的1/2、1/4或1/8，所述纵向网格间距为理论炮点距的1/2、1/4或1/8。

5.一种三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在存储器中的指令以实现如下方法：

6.根据权利要求5所述的三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动装置，其特征在于，还包括：根据理论观测系统坐标数据，建立理论检波点分布模型；将多边形模型中覆盖的n个炮点移动到m个空位网格中以后，生成实际炮点分布模型；根据理论检波点分布模型对生成的实际炮点分布模型进行检验，若不符合理论检波点分布模型的要求，则改变网格控制参数或者改变多边形模型，迭代地生成实际炮点分布模型，直到生成的实际炮点分布模型符合理论检波点分布模型的要求为止。

7.根据权利要求5或6所述的三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动装置，其特征在于，按照均匀和移动距离最短的规则，将多边形模型中覆盖的n个炮点移动到m个空位网格中。

8.根据权利要求5或6所述的三维地震采集观测系统障碍区炮点的移动装置，其特征在于，所述网格控制参数包括横向网格间距和纵向网格间距，所述横向网格间距为理论炮线距的1/2、1/4或1/8，所述纵向网格间距为理论炮点距的1/2、1/4或1/8。