CN111337973A - 地震数据重建方法、系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种地震数据重建方法、系统，根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建所述待重建地震道的索引地震道；对筛选到的索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据，即：直接利用炮点坐标以及检波点(接收点)坐标实现地震数据重建，简化了重建过程中对所需原始数据的选取，提升运算效率，并且对原始数据的信噪比没有要求，无需在均匀、规则的网格下进行重建，适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探数据处理领域，尤其涉及一种地震数据重建方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
地震数据采集是油气地震勘探工程中第一道工序，也是最为重要的工序，是实现精确地震解释的基础。
地震数据处理(比如基于波动方程的偏移)通常需要有完整规则化的地震采集数据。但是，实际地震数据采集过程中，难免会存在一些缺失道、缺失炮的问题，因此，需要对地震数据进行规则化重建，进而为后续的地震数据处理提供规则的地震数据，以提高实际生产的效果。
目前的地震数据重建方法一般是在原始观测系统下对所有数据进行扫描，并根据偏移距、方位角等参数提取数据，再在一个高维的数据体下进行重建计算，此类地震数据重建方法虽然能够有效进行地震数据规则化重建，但是计算效率十分低下。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种地震数据重建方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，能够在非均匀、非规则的网格下进行重建，并且有效提高计算效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，提供一种地震数据重建方法，包括：
根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建该待重建地震道的索引地震道；
对索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据。
进一步地，该根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建该待重建地震道的索引地震道，包括：
根据该待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第一数据点；
循环读取每一地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第二数据点；
将与第一数据点的欧氏距离l小于第一预设阈值的第二数据点对应的地震道作为索引地震道。
进一步地，该对索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据，包括：
根据索引地震道的道编号提取索引地震道的道数据；
根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面；其中，索引地震道的权重等于1/(l+1)；
对该模型地震剖面进行压缩感知规则化重建，获得规则化后的地震剖面；
将该地震剖面的中心地震道的道数据输出，得到待重建地震道的道数据。
进一步地，该对该模型地震剖面进行压缩感知规则化重建，获得规则化后的地震剖面，包括：
执行如下迭代操作，获得收敛的中心地震道的道数据：
将该模型地震剖面的地震数据从时间-空间域变换到频率-波数域，得到第一复数矩阵；
将该第一复数矩阵中元素值小于第二预设阈值的元素设置为0，得到第二复数矩阵；
将该第二复数矩阵从频率-波数域变换到时间-空间域，得到重建后的地震数据；
判断重建后的地震数据的中心地震道的道数据是否收敛，若否，利用重建后的地震数据的中心地震道的道数据替换该模型地震剖面的地震数据的中心地震道的道数据。
进一步地，当索引地震道的权重均不等于1时，该根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面，包括：
判断索引地震道的数量是否为偶数；
若是，则根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
若否，则删除权重最小的索引地震道之后，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，该第一预设排列规则为：以一空道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
进一步地，当某一索引地震道的权重等于1时，该根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面，包括：
判断索引地震道的数量是否为偶数；
若否，则根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
若是，则删除权重最小的索引地震道之后，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，该第二预设排列规则为：以权重等于1的索引地震道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
第二方面，提供一种地震数据重建系统，包括：
筛选装置，根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建该待重建地震道的索引地震道；
重建装置，对索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据。
进一步地，该筛选装置包括：
第一读取模块，根据该待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第一数据点；
第二读取模块，循环读取每一地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第二数据点；
筛选模块，将与第一数据点的欧氏距离l小于第一预设阈值的第二数据点对应的地震道作为索引地震道。
进一步地，该重建装置包括：
提取模块，根据索引地震道的道编号提取索引地震道的道数据；
排列模块，根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面；其中，索引地震道的权重等于1/(l+1)；
重建模块，对该模型地震剖面进行压缩感知规则化重建，获得规则化后的地震剖面；
输出模块，将该地震剖面的中心地震道的道数据输出，得到待重建地震道的道数据。
进一步地，该重建模块包括：
第一变换单元，将该模型地震剖面的地震数据从时间-空间域变换到频率-波数域，得到第一复数矩阵；
矩阵变换单元，将该第一复数矩阵中元素值小于第二预设阈值的元素设置为0，得到第二复数矩阵；
第二变换单元，将该第二复数矩阵从频率-波数域变换到时间-空间域，得到重建后的地震数据；
第一判断单元，判断重建后的地震数据的中心地震道的道数据是否收敛；
替换单元，当判断出重建后的地震数据的中心地震道的道数据未收敛时，利用重建后的地震数据的中心地震道的道数据替换该模型地震剖面的地震数据的中心地震道的道数据。
进一步地，当索引地震道的权重均不等于1时，该排列模块包括：
第二判断单元，判断索引地震道的数量是否为偶数；
第一排列单元，当判断出索引地震道的数量为偶数时，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
第二排列单元，当判断出索引地震道的数量不为偶数时，删除权重最小的索引地震道之后，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，该第一预设排列规则为：以一空道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
进一步地，当某一索引地震道的权重等于1时，该排列模块包括：
第三判断单元，判断索引地震道的数量是否为偶数；
第三排列单元，当判断出索引地震道的数量不为偶数时，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
第四排列单元，当判断出索引地震道的数量为偶数时，删除权重最小的索引地震道之后，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，该第二预设排列规则为：以权重等于1的索引地震道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该程序时实现上述的地震数据重建方法的步骤。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的地震数据重建方法的步骤。
本发明提供的地震数据重建方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建所述待重建地震道的索引地震道；对筛选到的索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据，即：直接利用炮点坐标以及检波点(接收点)坐标实现地震数据重建，简化了重建过程中对所需原始数据的选取，提升运算效率，并且对原始数据的信噪比没有要求，无需在均匀、规则的网格下进行重建，适用性强。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明实施例地震数据重建方法的流程图一；
图2是本发明实施例地震数据重建方法的流程图二；
图3示出了图1和图2中步骤S200的具体步骤；
图4示出了图1和图2中步骤S300的具体步骤；
图5是本发明实施例中待重建数据道上没有数据的模型地震剖面示意图；
图6是本发明实施例中待重建数据道上有数据的模型地震剖面示意图；
图7示出了图4中步骤S303的具体步骤；
图8是本发明实施例地震数据重建的示意图；
图9是本发明实施例地震数据重建系统的结构图一；
图10是本发明实施例地震数据重建系统的结构图二；
图11是本发明实施例地震数据重建系统的结构图三；
图12是本发明实施例地震数据重建系统的结构图四；
图13示出了图12中重建模块230的具体结构；
图14示出适于用来实现本申请实施例的计算机设备的结构示意图。
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的实施例，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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
在进行陆上地震数据采集特别是山地地震数据采集的过程中，难免会存在一些缺失道、缺失炮的问题。开展地震资料的规则化重建技术的研究，形成相应的技术，能解决陆上地震数据采集特别是山地地震数据采集中数据不规则的问题，为后续的处理提供规则的地震数据，可以提高实际生产的效果。现有的地震数据规则化重建一般是在原始采集系统下对所有数据进行扫描，并根据偏移距、方位角等参数提取数据，再在一个高维的数据体下进行重建计算。此类方法虽然能够有效进行地震数据规则化重建，但计算效率十分低下，并且对原始数据的信噪比也有一定的要求。
为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供一种地震数据重建方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建所述待重建地震道的索引地震道；对筛选到的索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建，得到待重建地震道的道数据，即：直接利用炮点坐标以及检波点(接收点)坐标实现地震数据重建，简化了重建过程中对所需原始数据的选取，提升运算效率，并且对原始数据的信噪比没有要求，无需在均匀、规则的网格下进行重建，适用性强。
通过分析研究发现：地震资料的每一道数据，都由该道所对应的炮点和检波点(即“炮检对”)唯一确定，而当炮点坐标和检波点坐标确定以后，其坐标点周围的“炮检对”所对应的地震道与其具有相似的偏移距、方位角等信息。基于此，本发明实施例直接利用炮点检波点坐标来简化重建过程中对所需原始数据的选取，通过压缩感知技术重建地震数据，有效弥补采集中缺失的道和缺失的炮数据，从而改善地震资料的成像效果。
图1是本发明实施例地震数据重建方法的流程图一。如图1所示，该地震数据重建方法包括：
步骤S200：根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建待重建地震道的索引地震道。
值得说明的是，由于地震数据文件是由道头数据和道数据组成，因此，在处理前将地震数据文件抽取为道头数据文件和道数据文件，然后根据道头数据文件和道数据文件中的数据进行地震数据重建。在地震数据采集时，虽然待重建地震道的道数据丢失，但是该待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标存储在道头数据文件中，不会因缺失道、缺失炮等情况而丢失。
其中，地震叠前道集数据为三维数据，是对地震采集数据进行能量一直性补偿、动校正等预处理后得到的。
另外，该步骤在输入数据的道头数据文件对每一地震道均进行周边检测，以筛选用于重建待重建地震道的地震道，并将筛选到的地震道称为索引地震道，同时，建立一个临时索引文件，将索引地震道的相关信息均存储在该临时索引文件中。
步骤S300：对索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据。
具体地，以筛选到的索引地震道的道数据为原始数据，对待重建地震道进行重建。
值得说明的是，地震数据重建后需要建立输出数据文件并为其分配存储空间，并将输出数据文件抽取为道头数据文件和道数据文件，其中，重建后地震数据的道头数据存入道头数据文件中，重建后地震数据的道数据存入道数据文件中。
本发明实施例提供的地震数据重建方法直接利用炮点检波点坐标来简化重建过程中对所需原始数据的选取，提升了运算效率，并且对原始数据的信噪比没有要求，无需在均匀、规则的网格下进行重建，适用性强。
在一个可选的实施例中，该地震数据重建方法还可以包括(如图2所示)：
步骤S100：对地震叠前道集数据进行OVT(共方位角共偏移矢量距)道集抽取得到用于地震数据重建的数据。
其中，在进行地震资料压缩感知规则化重建的过程中，首先需要确定要在哪一个地震数据集(即规则化域)上进行处理，在不同的地震数据集上进行规则化重建处理直接影响到处理的效果，乃至有效性。本发明实施例通过对地震叠前道集数据进行OVT道集，在OVT道集下进行地震数据重建，有效利用了地震道的偏移距、方位角等信息，能够提高重建精度，为后续叠加、偏移处理打下坚实的基础。
图3示出了图1和图2中步骤S200的具体步骤。如图3所示，该步骤S200包括：
步骤S201：根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标，得到第一数据点。
其中，炮点坐标包括该炮点的x坐标sxi和y坐标syi，该检波点坐标包括该检波点的x坐标rxi和y坐标ryi，由该炮点的x坐标sxi和y坐标syi以及该检波点的x坐标rxi和y坐标ryi形成一个四维空间上的点p0，即第一数据点。
步骤S202：循环读取每一地震道的道头数据中的炮点坐标、检波点坐标，得到第二数据点。
具体地，循环读取输入数据的道头文件中每一地震道信息，以第j道为例，得到第j道的炮点x坐标sxj和y坐标syj，以及检波点x坐标rxj和y坐标ryj，由该炮点x坐标sxj和y坐标syj以及检波点x坐标rxj和y坐标ryj得到一个四维空间上的点p，即第二坐标点。
步骤S203：将与第一数据点的欧氏距离l小于第一预设阈值的第二数据点对应的地震道作为索引地震道。
具体地，采用如下公式计算计算四维空间上第一数据点p0到第二数据点p的欧氏距离lij：
若欧氏距离lij小于第一预设阈值，则将该地震道标记为索引地震道，并根据如下公式计算该索引地震道的权重值wij：
wij＝1/(lij+1)，
之后，将该索引地震道的道编号及其权重值储存到临时索引文件中。
然后，重复上述步骤，直到检测完输入数据的所有地震道。
图4示出了图1和图2中步骤S300的具体步骤。如图4所示，该步骤S300包括：
步骤S301：根据索引地震道的道编号提取索引地震道的道数据。
具体地，读取临时索引文件中所有的索引地震道的道编号及其权重值，根据索引地震道的道编号在输入数据的道数据文件中提取该索引地震道的道数据。
步骤S302：根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面。
其中，当临时索引文件中含有权重等于1的索引地震道时，则表明该待重建地震道的位置上有数据(即：若权重值等于1，根据上述权重公式可知，两道在四维空间中的欧氏距离为0，说明该权重等于1的索引地震道即为该待重建数据道)，此时模型地震剖面的中心道为该权重等于1的索引地震道(即待重建数据道)，模型地震剖面上的所有道皆为索引地震道。
此时，对该待重建地震道进行数据重建的意义在于可以通过其相邻地震道的数据对该待重建地震道的数据进行拟合，去除该待重建地震道的噪声，比如，当地震数据采集时，某一检波点突发对检测精度影响较大的高噪声事件时，可以对该检波点的数据进行重建。
具体地，首先判断索引地震道的数量是否为偶数。
若否，则根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面。
若是，则删除权重最小的索引地震道之后，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面。
其中，所述第二预设排列规则为：以权重等于1的索引地震道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道，形成中心对称的奇数道的模型地震剖面。
下面以图5所示模型地震剖面为例，说明当某一索引地震道的权重等于1时根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面的具体过程：
其中，11个索引地震道中，地震道x1的权重值为1，即该道为待重建数据道，地震道y1～y10的权重值从高到低依此减小，对索引地震道进行排列时，将地震道x1作为中心，右侧排列y1，左侧排列y2，y1的右侧排列y3，y2的左侧排列y4，依此类推，实现按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道，得到图5示出的模型地震剖面。
再者，当临时索引文件中的所有索引地震道的权重值均不等于1时，则表明该待重建地震道的位置上没有数据，此时模型地震剖面的中心道为空道(表征待重建数据道)，其余道为索引地震道。
此时，对该待重建地震道进行数据重建的意义在于通过其相邻地震道的数据对该待重建地震道的数据进行拟合，重建该待重建地震道的道数据，比如，当地震数据采集时，若存在缺失道或缺失炮等情况，可以对该地震道的数据进行重建，得到完整规则化的地震数据。
具体地，首先判断索引地震道的数量是否为偶数。
若是，则根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
若否，则删除权重最小的索引地震道之后，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，第一预设排列规则为：以一空道(表征待重建地震道)为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道，形成中心对称的奇数道的模型地震剖面。
下面以图6所示模型地震剖面为例，说明当临时索引文件中的所有索引地震道的权重值均不等于1时根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面的具体过程：
其中，10个索引地震道y1～y10的权重值从高到低依此减小，对索引地震道进行排列时，以空道x1作为中心，右侧排列y1，左侧排列y2，y1的右侧排列y3，y2的左侧排列y4，依此类推，实现按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道，得到图6示出的模型地震剖面。
步骤S303：对所述模型地震剖面进行压缩感知规则化重建，即变换到频率-波数域或曲波变换域，再通过凸投影方法获得规则化后的地震剖面。
具体地，该步骤S303包括(如图7所示)：
执行如下迭代操作，以获得收敛的中心地震道的道数据：
步骤S303a：将该模型地震剖面的地震数据从时间-空间域变换到频率-波数域，得到第一复数矩阵。
其中，设地震数据为d(x,t)，其中，x表示地震数据空间水平方向，t表示地震数据时间方向，将地震数据d(x,t)变换到频率-波数域得到一个复数矩阵m。
步骤S303b：将该第一复数矩阵中元素值小于第二预设阈值的元素设置为0，得到第二复数矩阵。
其中，对复数矩阵m中的元素进行阈值截取，将小于第二预设阈值的元素值填0。
步骤S303c：将该第二复数矩阵从频率-波数域变换到时间-空间域，得到重建后的地震数据。
步骤S303d：判断重建后的地震数据的中心地震道的道数据是否收敛，若是，执行步骤S303f，否则，执行步骤S303e。
其中，对模型地震剖面进行压缩感知规则化重建获得规则化后的地震剖面的过程为反复循环过程，包含多轮重建，每一轮重建后，利用重建后的地震数据的中心地震道的道数据替换该模型地震剖面的地震数据的中心地震道的道数据，然后进行下一轮重建，直至重建后的地震数据的中心地震道的道数据收敛。其中，判断重建后的地震数据的中心地震道的道数据是否收敛是指：将本轮重建后得到的中心地震道的道数据与上一轮重建后得到的中心地震道的道数据相比，改变较小或完全一样，则实现收敛。
步骤S303e：利用重建后的地震数据的中心地震道的道数据替换该模型地震剖面的地震数据的中心地震道的道数据，返回步骤S303a。
步骤S303f：得到重建后的地震数据。
步骤S304：将所述地震剖面的中心地震道的道数据输出，得到待重建地震道的道数据，如图8所示。
综上所述，本发明实施例提供的地震数据重建方法，通过将地震叠前道集数据进行OVT道集抽取，在每一个OVT道集上对待重建的地震道按坐标距离进行周边道索引，以此提升运算效率并得到重建剖面，对模型剖面进行数据规则化重建，并将剖面中心道作为输出道，实现基于坐标点的三维地震勘探叠前道集的五维数据规则化重建，能够快速得到规则化重建后的地震道，同时已有的地震道的信噪比将得到加强，地震剖面上同相轴的连续性也将得到加强，为后续叠加、偏移处理打下基础。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种地震数据重建系统，可以用于实现上述实施例所描述的方法，如下面的实施例所述。由于地震数据重建系统解决问题的原理与上述方法相似，因此地震数据重建系统的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图9是本发明实施例地震数据重建系统的结构图一。如图9所示，该地震数据重建系统1包括：筛选装置100以及重建装置200。
筛选装置100根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建该待重建地震道的索引地震道。
值得说明的是，由于地震数据文件是由道头数据和道数据组成，因此，在处理前将地震数据文件抽取为道头数据文件和道数据文件，然后根据道头数据文件和道数据文件中的数据进行地震数据重建。在地震数据采集时，虽然待重建地震道的道数据丢失，但是该待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标存储在道头数据文件中，不会因缺失道、缺失炮等情况而丢失。
其中，地震叠前道集数据为三维数据，是对地震采集数据进行能量一直性补偿、动校正等预处理后得到的。
另外，该步骤在输入数据的道头数据文件对每一地震道均进行周边检测，以筛选用于重建待重建地震道的地震道，并将筛选到的地震道称为索引地震道，同时，建立一个临时索引文件，将索引地震道的相关信息均存储在该临时索引文件中。
重建装置200对索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据。
具体地，以筛选到的索引地震道的道数据为原始数据，对待重建地震道进行重建。
值得说明的是，地震数据重建后需要建立输出数据文件并为其分配存储空间，并将输出数据文件抽取为道头数据文件和道数据文件，其中，重建后地震数据的道头数据存入道头数据文件中，重建后地震数据的道数据存入道数据文件中。
本发明实施例提供的地震数据重建系统直接利用炮点检波点坐标来简化重建过程中对所需原始数据的选取，提升了运算效率，并且对原始数据的信噪比没有要求，无需在均匀、规则的网格下进行重建，适用性强。
图10是本发明实施例地震数据重建系统的结构图二。如图10所示，该地震数据重建系统1在包含图9所示地震数据重建系统的基础上，还包括：抽取装置300。
抽取装置300用于对地震叠前道集数据进行OVT(共方位角共偏移矢量距)道集抽取得到用于地震数据重建的数据。
其中，在进行地震资料压缩感知规则化重建的过程中，首先需要确定要在哪一个地震数据集(即规则化域)上进行处理，在不同的地震数据集上进行规则化重建处理直接影响到处理的效果，乃至有效性。本发明实施例通过对地震叠前道集数据进行OVT道集，在OVT道集下进行地震数据重建，有效利用了地震道的偏移距、方位角等信息，能够提高重建精度，为后续叠加、偏移处理打下坚实的基础。
图11是本发明实施例地震数据重建系统的结构图三。如图11所示，该地震数据重建系统1的筛选装置100包括：第一读取模块110、第二读取模块120以及筛选模块130。
第一读取模块110根据该待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第一数据点。
其中，炮点坐标包括该炮点的x坐标sxi和y坐标syi，该检波点坐标包括该检波点的x坐标rxi和y坐标ryi，由该炮点的x坐标sxi和y坐标syi以及该检波点的x坐标rxi和y坐标ryi形成一个四维空间上的点p0，即第一数据点。
第二读取模块120循环读取每一地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第二数据点。
具体地，循环读取输入数据的道头文件中每一地震道信息，以第j道为例，得到第j道的炮点x坐标sxj和y坐标syj，以及检波点x坐标rxj和y坐标ryj，由该炮点x坐标sxj和y坐标syj以及检波点x坐标rxj和y坐标ryj得到一个四维空间上的点p，即第二坐标点。
筛选模块130将与第一数据点的欧氏距离l小于第一预设阈值的第二数据点对应的地震道作为索引地震道。
具体地，采用如下公式计算计算四维空间上第一数据点p0到第二数据点p的欧氏距离lij：
若欧氏距离lij小于第一预设阈值，则将该地震道标记为索引地震道，并根据如下公式计算该索引地震道的权重值wij：
wij＝1/(lij+1)，
之后，将该索引地震道的道编号及其权重值储存到临时索引文件中。
然后，重复上述步骤，直到检测完输入数据的所有地震道。
图12是本发明实施例地震数据重建系统的结构图四。如图12所示，该地震数据重建系统在图11所示的地震数据重建系统基础上，其重建装置200具体包括：提取模块210、排列模块220、重建模块230以及输出模块240。
提取模块210根据索引地震道的道编号提取索引地震道的道数据。
具体地，读取临时索引文件中所有的索引地震道的道编号及其权重值，根据索引地震道的道编号在输入数据的道数据文件中提取该索引地震道的道数据。
排列模块220根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面；其中，索引地震道的权重等于1/(l+1)。
其中，当某一索引地震道的权重等于1时，该排列模块包括：第三判断单元、第三排列单元以及第四排列单元。当索引地震道的权重均不等于1时，该排列模块包括：第二判断单元、第一排列单元以及第二排列单元。
第三判断单元判断索引地震道的数量是否为偶数。
第三排列单元在判断出索引地震道的数量不为偶数时，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面。
第四排列单元在判断出索引地震道的数量为偶数时，删除权重最小的索引地震道之后，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面。
其中，该第二预设排列规则为：以权重等于1的索引地震道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
第二判断单元用于判断索引地震道的数量是否为偶数。
第一排列单元在判断出索引地震道的数量为偶数时，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面。
第二排列单元在判断出索引地震道的数量不为偶数时，删除权重最小的索引地震道之后，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面。
其中，该第一预设排列规则为：以一空道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
值得说明的是，当临时索引文件中含有权重等于1的索引地震道时，则表明该待重建地震道的位置上有数据(即：若权重值等于1，根据上述权重公式可知，两道在四维空间中的欧氏距离为0，说明该权重等于1的索引地震道即为该待重建数据道)，此时模型地震剖面的中心道为该权重等于1的索引地震道(即待重建数据道)，模型地震剖面上的所有道皆为索引地震道。此时，对该待重建地震道进行数据重建的意义在于可以通过其相邻地震道的数据对该待重建地震道的数据进行拟合，去除该待重建地震道的噪声，比如，当地震数据采集时，某一检波点突发对检测精度影响较大的高噪声事件时，可以对该检波点的数据进行重建。
当临时索引文件中的所有索引地震道的权重值均不等于1时，则表明该待重建地震道的位置上没有数据，此时模型地震剖面的中心道为空道(表征待重建数据道)，其余道为索引地震道。此时，对该待重建地震道进行数据重建的意义在于通过其相邻地震道的数据对该待重建地震道的数据进行拟合，重建该待重建地震道的道数据，比如，当地震数据采集时，若存在缺失道或缺失炮等情况，可以对该地震道的数据进行重建，得到完整规则化的地震数据。
重建模块230对该模型地震剖面进行压缩感知规则化重建，即变换到频率-波数域或曲波变换域，再通过凸投影方法获得规则化后的地震剖面。
输出模块240将该地震剖面的中心地震道的道数据输出，得到待重建地震道的道数据。
图13示出了图12中重建模块230的具体结构。如图13所示，该重建模块230包括：第一变换单元231、矩阵变换单元232、第二变换单元233、第一判断单元234以及替换单元235。
第一变换单元231将该模型地震剖面的地震数据从时间-空间域变换到频率-波数域，得到第一复数矩阵；
矩阵变换单元232将该第一复数矩阵中元素值小于第二预设阈值的元素设置为0，得到第二复数矩阵；
第二变换单元233将该第二复数矩阵从频率-波数域变换到时间-空间域，得到重建后的地震数据；
第一判断单元234判断重建后的地震数据的中心地震道的道数据是否收敛；
替换单元235当判断出重建后的地震数据的中心地震道的道数据未收敛时，利用重建后的地震数据的中心地震道的道数据替换该模型地震剖面的地震数据的中心地震道的道数据。
其中，对模型地震剖面进行压缩感知规则化重建获得规则化后的地震剖面的过程为反复循环过程，包含多轮重建，每一轮重建后，利用重建后的地震数据的中心地震道的道数据替换该模型地震剖面的地震数据的中心地震道的道数据，然后进行下一轮重建，直至重建后的地震数据的中心地震道的道数据收敛。其中，判断重建后的地震数据的中心地震道的道数据是否收敛是指：将本轮重建后得到的中心地震道的道数据与上一轮重建后得到的中心地震道的道数据相比，改变较小或完全一样，则实现收敛。
综上所述，本发明实施例提供的地震数据重建系统，通过将地震叠前道集数据进行OVT道集抽取，在每一个OVT道集上对待重建的地震道按坐标距离进行周边道索引，以此提升运算效率并得到重建剖面，对模型剖面进行数据规则化重建，并将剖面中心道作为输出道，实现基于坐标点的三维地震勘探叠前道集的五维数据规则化重建，能够快速得到规则化重建后的地震道，同时已有的地震道的信噪比将得到加强，地震剖面上同相轴的连续性也将得到加强，为后续叠加、偏移处理打下基础。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机设备，具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的地震数据重建的方法。
下面参考图14，其示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备600的结构示意图。
如图14所示，计算机设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口606。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例还提供一种计算机可读介质，计算机程序有形地包含在计算机可读介质上，所述计算机程序包括用于执行流程图所示的方法的程序代码，该计算机程序被处理器执行时实现上述的地震数据重建方法的步骤。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、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以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。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。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (14)
1.一种地震数据重建方法，其特征在于，包括：
根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建所述待重建地震道的索引地震道；
对索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据。
2.根据权利要求1所述地震数据重建方法，其特征在于，所述根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建所述待重建地震道的索引地震道，包括：
根据所述待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第一数据点；
循环读取每一地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第二数据点；
将与第一数据点的欧氏距离l小于第一预设阈值的第二数据点对应的地震道作为索引地震道。
3.根据权利要求2所述地震数据重建方法，其特征在于，所述对索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据，包括：
根据索引地震道的道编号提取索引地震道的道数据；
根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面；其中，索引地震道的权重等于1/(l+1)；
对所述模型地震剖面进行压缩感知规则化重建，获得规则化后的地震剖面；
将所述地震剖面的中心地震道的道数据输出，得到待重建地震道的道数据。
4.根据权利要求3所述地震数据重建方法，其特征在于，所述对所述模型地震剖面进行压缩感知规则化重建，获得规则化后的地震剖面，包括：
执行如下迭代操作，获得收敛的中心地震道的道数据：
将所述模型地震剖面的地震数据从时间-空间域变换到频率-波数域，得到第一复数矩阵；
将所述第一复数矩阵中元素值小于第二预设阈值的元素设置为0，得到第二复数矩阵；
将所述第二复数矩阵从频率-波数域变换到时间-空间域，得到重建后的地震数据；
判断重建后的地震数据的中心地震道的道数据是否收敛，若否，利用重建后的地震数据的中心地震道的道数据替换所述模型地震剖面的地震数据的中心地震道的道数据。
5.根据权利要求3或4所述地震数据重建方法，其特征在于，当索引地震道的权重均不等于1时，所述根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面，包括：
判断索引地震道的数量是否为偶数；
若是，则根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
若否，则删除权重最小的索引地震道之后，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，所述第一预设排列规则为：以一空道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
6.根据权利要求3或4所述地震数据重建方法，其特征在于，当某一索引地震道的权重等于1时，所述根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面，包括：
判断索引地震道的数量是否为偶数；
若否，则根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
若是，则删除权重最小的索引地震道之后，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，所述第二预设排列规则为：以权重等于1的索引地震道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
7.一种地震数据重建系统，其特征在于，包括：
筛选装置，根据待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标筛选用于重建所述待重建地震道的索引地震道；
重建装置，对索引地震道的道数据进行压缩感知规则化重建得到待重建地震道的道数据。
8.根据权利要求7所述地震数据重建系统，其特征在于，所述筛选装置包括：
第一读取模块，根据所述待重建地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第一数据点；
第二读取模块，循环读取每一地震道的炮点坐标、检波点坐标得到第二数据点；
筛选模块，将与第一数据点的欧氏距离l小于第一预设阈值的第二数据点对应的地震道作为索引地震道。
9.根据权利要求8所述地震数据重建系统，其特征在于，所述重建装置包括：
提取模块，根据索引地震道的道编号提取索引地震道的道数据；
排列模块，根据索引地震道的权重排列索引地震道形成模型地震剖面；其中，索引地震道的权重等于1/(l+1)；
重建模块，对所述模型地震剖面进行压缩感知规则化重建，获得规则化后的地震剖面；
输出模块，将所述地震剖面的中心地震道的道数据输出，得到待重建地震道的道数据。
10.根据权利要求9所述地震数据重建系统，其特征在于，所述重建模块包括：
第一变换单元，将所述模型地震剖面的地震数据从时间-空间域变换到频率-波数域，得到第一复数矩阵；
矩阵变换单元，将所述第一复数矩阵中元素值小于第二预设阈值的元素设置为0，得到第二复数矩阵；
第二变换单元，将所述第二复数矩阵从频率-波数域变换到时间-空间域，得到重建后的地震数据；
第一判断单元，判断重建后的地震数据的中心地震道的道数据是否收敛；
替换单元，当判断出重建后的地震数据的中心地震道的道数据未收敛时，利用重建后的地震数据的中心地震道的道数据替换所述模型地震剖面的地震数据的中心地震道的道数据。
11.根据权利要求9或10所述地震数据重建系统，其特征在于，当索引地震道的权重均不等于1时，所述排列模块包括：
第二判断单元，判断索引地震道的数量是否为偶数；
第一排列单元，当判断出索引地震道的数量为偶数时，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
第二排列单元，当判断出索引地震道的数量不为偶数时，删除权重最小的索引地震道之后，根据第一预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，所述第一预设排列规则为：以一空道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
12.根据权利要求9或10所述地震数据重建系统，其特征在于，当某一索引地震道的权重等于1时，所述排列模块包括：
第三判断单元，判断索引地震道的数量是否为偶数；
第三排列单元，当判断出索引地震道的数量不为偶数时，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
第四排列单元，当判断出索引地震道的数量为偶数时，删除权重最小的索引地震道之后，根据第二预设排列规则排列索引地震道形成模型地震剖面；
其中，所述第二预设排列规则为：以权重等于1的索引地震道为中心道，按照权重从大到小由中心道向左右两边的方式排列索引地震道。
13.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任一项所述的地震数据重建方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的地震数据重建方法的步骤。
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| CN111337973B (zh) | 2022-08-05 |
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