CN112987085B - 一种炮点坐标的定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种炮点坐标的定位方法及装置，包括：获取原始炮点位置和原始炮点位置在同一折射层偏移距内的大炮初至时间，计算原始炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度；将原始炮点位置按照第一设定位移量向设定的不同方位移动，根据移动后的炮点位置和获取的大炮初至时间，计算移动后的炮点位置到所述每个检波点的折射速度；将原始炮点位置移动前对应的折射速度和原始炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点的真实位置。本发明仅需要移动炮点位置，并计算炮点移动前后对应的折射速度，即可确定炮点的真实坐标位置，计算方式简单方便，计算量小，提高了炮点定位速度。

Description

一种炮点坐标的定位方法及装置

技术领域

本发明涉及一种炮点坐标的定位方法及装置，属于石油勘探技术领域。

背景技术

在地震资料处理流程中，准确建立炮、检点空间属性是进行其他一切处理的前提。但实际上，由于受地表条件的限制，致使某些炮点的位置坐标无法精确测定，另外，从野外测量施工到最终录入到计算机之间有多个环节，任何一个环节出现偏差，将会导致这些物理点录入到计算机的位置与实际不符。这不仅影响动校正的精度，更重要的是影响了抽道叠加，使来自地下不同反射点的信号叠加在一起，影响成像效果。因此，在常规处理之前，必须进行炮点位置的检查，必要时进行炮点位置二次定位。

目前，国内外二次定位技术主要针对的是海上检波点的二次定位，而关于陆地炮点二次定位方法的研究较少。在现有的陆地炮点二次定位方法中，一类称为“交会法”，还有一类是基于初至旅行时迭代计算的定位方法。其中，第一类方法是指先利用相邻地震道大炮初至时间差与道间距，求取每个检波点位置的折射速度，再用每道的大炮初至时间与折射速度相乘得到炮检点偏移距，然后每道都按照各自的偏移距为半径画圆，认为圆形相交最多的区域就是炮点真实所在的区域，这个方法经过大量的图形相交运算后，也很难将炮点定位到具体的位置点上，甚至可能出现多个圆形相交最多的区域，另外由于炮点位置不准确且地表条件复杂时，这种折射速度求取方法的结果会很不稳定，直接影响方法的可靠性；第二类方法是指先利用每道的大炮初至与炮检点偏移距进行最小二乘拟合，得到初至时距曲线的逆曲线，根据逆曲线求出每道大炮初至对应的新偏移距，统计新旧偏移距的均方差，再根据新偏移距反求出新的炮点位置，并计算出每道更新炮点位置后的新偏移距，迭代这些过程，直到求出新旧偏移距均方差最小的位置，作为炮点真实位置，当地表起伏比较大，表层条件复杂时，大炮初至与炮检点偏移距不能构成简单的曲线，方法的适用性比较差。因此，这两类炮点二次定位方法要么处理过程比较复杂，要么仅适用于较简单的近地表条件，而对于复杂的地表条件则不再适用，适用范围较小。

发明内容

本发明的目的是提供一种炮点坐标的定位方法及装置，用于解决现有的炮点定位方法不适用于复杂地表的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种炮点坐标的定位方法，步骤如下：

(1)获取原始炮点位置和原始炮点位置在同一折射层偏移距内的大炮初至时间，计算原始炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度；

(2)将原始炮点位置按照第一设定位移量向设定的不同方位移动，根据移动后的炮点位置和步骤(1)中获取的大炮初至时间，计算移动后的炮点位置到所述每个检波点的折射速度；

(3)将原始炮点位置移动前对应的折射速度和原始炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点的真实位置。

本发明的有益效果是：根据炮点位置和在同一折射层偏移距内的大炮初至时间，计算炮点位置周围在同一折射层偏移距范围内的每个检波点的折射速度，移动炮点位置后，通过对比炮点移动前后对应的折射速度的分布均匀性，使折射速度分布最均匀对应的位置作为炮点的真实位置。本发明由于仅需要移动炮点位置，并计算炮点移动前后所对应的折射速度，使炮点位置向折射速度分布最均匀的方向移动，即可确定炮点的真实坐标位置，计算方式简单方便，计算量小，提高了炮点定位速度，不仅适用于简单地表条件，同时也能适用于复杂的地表条件。

进一步的，为了实现多次移动，以提高炮点定位的精准性，还包括：当选取出折射速度分布最均匀所对应的炮点位置后且该炮点位置不是原始炮点位置，则将该炮点位置按照第二设定位移量向设定的不同方位移动，将该炮点位置移动前对应的折射速度和该炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点第一位置，所述炮点第一位置若为本次移动前的炮点位置，则将该本次移动前的炮点位置作为炮点的真实位置，否则在所述炮点第一位置的基础上继续移动，直至炮点位置移动前对应的折射速度分布最均匀。

进一步的，为了表征折射速度的分布均匀性，折射速度分布最均匀是指折射速度的均方差最小。

进一步的，为了可靠表征折射速度的分布均匀性，计算原始炮点位置移动后对应的折射速度的均方差的步骤包括：

将原始炮点位置在同一折射层偏移距内的检波点划分为多个区域；

计算每个区域所对应的折射速度的均方差，并将每个区域对应的均方差求和作为原始炮点位置移动后对应的折射速度的均方差。

进一步的，为了减小误差，划分的多个区域是指以原始炮点位置为顶点的角度区域；每个区域所对应的折射速度的均方差是指对角度区域的角度进行左右扩展后所包含的检波点对应的折射速度的均方差。

进一步的，为了逐渐减小炮点位置调整幅度，炮点位置移动对应的设定位移量随着炮点位置的移动次数的增加逐渐减小。

进一步的，所述设定的不同方位包括：对于二维测线，将炮点位置分别沿检波线前后方向进行移动；对于三维区块，将炮点位置分别沿检波线前后方向和垂直于检波线前后方向进行移动。

进一步的，为了可靠获取炮点位置到检波点的折射速度，计算炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度的步骤包括：

用当前炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的距离除以步骤(1)中获取的大炮初至时间，得到当前炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种炮点坐标的定位装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令，以实现如下方法：

(1)获取原始炮点位置和原始炮点位置在同一折射层偏移距内的大炮初至时间，计算原始炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度；

(2)将原始炮点位置按照第一设定位移量向设定的不同方位移动，根据移动后的炮点位置和步骤(1)中获取的大炮初至时间，计算移动后的炮点位置到所述每个检波点的折射速度；

(3)将原始炮点位置移动前对应的折射速度和原始炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点的真实位置。

本发明的有益效果是：根据炮点位置和在同一折射层偏移距内的大炮初至时间，计算炮点位置周围在同一折射层偏移距范围内的每个检波点的折射速度，移动炮点位置后，通过对比炮点移动前后对应的折射速度的分布均匀性，使折射速度分布最均匀对应的位置作为炮点的真实位置。本发明由于仅需要移动炮点位置，并计算炮点移动前后所对应的折射速度，使炮点位置向折射速度分布最均匀的方向移动，即可确定炮点的真实坐标位置，计算方式简单方便，计算量小，提高了炮点定位速度，不仅适用于简单地表条件，同时也能适用于复杂的地表条件。

进一步的，为了实现多次移动，以提高炮点定位的精准性，还包括：当选取出折射速度分布最均匀所对应的炮点位置后且该炮点位置不是原始炮点位置，则将该炮点位置按照第二设定位移量向设定的不同方位移动，将该炮点位置移动前对应的折射速度和该炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点第一位置，所述炮点第一位置若为本次移动前的炮点位置，则将该本次移动前的炮点位置作为炮点的真实位置，否则在所述炮点第一位置的基础上继续移动，直至炮点位置移动前对应的折射速度分布最均匀。

附图说明

图1是本发明的炮点坐标的定位方法的流程示意图；

图2是本发明的角度区域分区方法示意图；

图3是本发明的一个虚拟炮点真实位置的示意图；

图4是本发明的一个虚拟炮点错误位置的示意图；

图5是本发明的一个实测炮点的修正前后位置及其大炮初至平面图。

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。

实施例1：

本实施例提供了一种炮点坐标的定位方法，该方法基于折射界面速度趋于稳定的特性，使用炮点周围设定偏移距内的大炮初至数据，根据当前炮点位置，求出当前炮点位置对应每个检波点初至时间的折射速度，向多方位移动炮点位置，再根据每个移动后的炮点位置与每个检波点初至时间得到折射速度，并分别统计炮点移动前后的折射速度均方差，通过对折射速度均方差的对比，使炮点位置向折射速度均方差最小的方向移动，并继续统计炮点新位置及炮点新位置对应的折射速度均方差，如此循环，直到统计出的某个位置的折射速度均方差最小，则这个位置就是这个炮点的真实坐标位置，即完成了炮点坐标定位。

具体的，该炮点坐标的定位方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：

(1)获取原始炮点位置和原始炮点位置在同一折射层偏移距内的大炮初至时间，计算原始炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度，并计算折射速度的均方差。

其中，基于折射界面速度趋于稳定的特性，提取炮点在同一折射层偏移距内的大炮初至数据，并对其施加地表一致性表层旅行时(“表层旅行时”是指地震波从地表传播到折射界面的单程传播时间。一道大炮初至数据包含炮、检点的表层旅行时与沿折射界面的滑行时间，对减去了炮、检点的表层旅行时，只剩沿折射界面滑行时间的大炮初至，称为施加了表层旅行时的大炮初至)，此时大炮初至时间仅剩沿折射面滑行的时间，用原始炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的距离除以每个检波点的大炮初至时间，就得到原始炮点位置到每个检波点的折射速度。

采用各向异性统计方式，统计炮点位置的折射速度均方差，即将折射速度按照其对应检波点与当前炮点位置的相对角度进行分组，形成多个角度区域，分别求出每个角度区域的折射速度均方差，再将这些均方差求和，作为这个炮点位置的折射速度均方差。

另外，在进行区域分区时，采用小角度滚动，大角度统计的方式。如图2所示，图中矩形区域代表检波点范围，区域内的灰色点为每个检波点，中心位置为炮点，这种方式是指用很小的角度θ′作为中心角度，左右扩展这个角度，形成一个较大的角度θ，用这个较大的角度进行折射速度均方差计算，其结果作为这个小角度θ′得到的折射速度均方差，然后按小角度θ′的角度值滚动，再用滚动后的小角度扩展为大角度进行计算，完成一周360度滚动后，每个小角度θ′都得到了各自用其扩展的大角度计算出的折射速度均方差。

(2)将原始炮点位置按照设定位移量向设定的不同方位移动，根据移动后的炮点位置和步骤(1)中获取的大炮初至时间，计算移动后的炮点位置到每个检波点的折射速度，并计算移动后的炮点位置对应的折射速度的均方差。

其中，设定的不同方位包括：对于二维测线，将炮点位置分别沿检波线前后方向进行移动；对于三维区块，将炮点位置分别沿检波线前后方向和垂直于检波线前后方向进行移动，即三维区块按四个方向移动。

在计算炮点移动后的折射速度均方差时，所使用的是炮点移动前所划分的角度区域。此时使用每个移动后的炮点位置到移动前划分的各个角度区域内的检波点的距离，除以各个检波点对应的大炮初至时间，从而得到移动后的炮点位置到对应角度区域内的检波点的折射速度。根据移动后的炮点位置到对应角度区域内的检波点的折射速度，进而求得每个角度区域的折射速度的均方差，该过程与步骤(1)中计算均方差的过程一样，此处不再赘述。

(3)将原始炮点位置移动前对应的折射速度均方差和原始炮点位置移动后对应的折射速度均方差进行比较，从中选取折射速度均方差最小所对应的炮点位置。当选取出折射速度均方差最小所对应的炮点位置后，且该炮点位置不是原始炮点位置，则在该折射速度均方差最小所对应的炮点位置的基础上，继续按照设定位移量向设定的不同方位移动，直至炮点位置移动前对应的折射速度均方差最小，并将该移动前的炮点位置作为炮点的真实位置。

当然，在步骤(3)中，当选取出折射速度均方差最小所对应的炮点位置后，若该炮点位置是原始炮点位置，则将该原始炮点位置作为炮点的真实位置，并停止移动炮点位置。并且，即使该炮点位置不是原始炮点位置，也可以直接将该盘点位置作为炮点的真实位置，并不再移动炮点位置。

其中，在上述的步骤(1)～(3)中，在计算折射速度均方差时，区域数量及区域的分区方式始终保持一致，随炮点位置改变，只对应改变每个区域所包含的检波点。以这种方式进行折射速度统计，可以避免因各向异性引起的，不同方位折射速度的轻微变化带来的误差，提高了炮点定位结果的稳定性。

需要说明的是，在上述的炮点坐标的定位方法中，进行多方位移动时，采用逐渐缩小位移量的设计，即炮点位置移动对应的设定位移量随着炮点位置的移动次数的增加逐渐减小。例如，位移量先用100m作为初始位移量，当求得100m位移量得到的最小折射速度均方差后，缩小位移量到10m，继续求取最小折射速度均方差，如此循环，实现依靠逐渐缩小位移量的方式来提高定位精度，也因为“先粗后细”的迭代方式，提高了运算效率。

另外，在上述的炮点坐标的定位方法，计算折射速度的均方差的作用是为了表征折射速度的分布均匀性，使炮点位置向折射速度分布最均匀的方向移动。作为其他的实施方式，也可以不计算折射速度的均方差，而是采用其他的方式来表征折射速度的分布均匀性，从而使得炮点位置向折射速度分布最均匀的方向移动。

图3和图4分别是一个虚拟二维炮点真实位置与错误位置的示意图，图中六角星状点示意炮点位置，圆形点示意检波点位置，S是炮点的真实位置，S′是炮点向左偏移了500m的错误位置，T表示每个检波点拾取的大炮初至时间，并标注了各个检波点间的距离。依据上述的求取折射速度均方差的方法，炮点在S处时求得的折射速度均方差为0，在S′处为353.56，若炮点只偏移1m，求得的均方差为0.707，可见该定位方法不仅能成功实现二维炮点定位，且理论定位偏差远小于1m。

图5是一个实测三维炮点的修正前后位置及其大炮初至平面图，图中标注的SPS炮点指的是这个炮点的原始位置，修正后炮点指的是这个炮点修正后的位置，横行的大灰色圆点是每个检波点位置拾取的大炮初至，按其值对应的色标值显示。用上述的定位方法对炮点位置修正后，修正后的位置处在了初至最小的区域，符合偏移距越近，初至时间整体越小的规律，且相比原始位置校正了942m，所以证明本实施例中的定位方法可以成功实现三维炮点定位，且校正能力很强。

上述的炮点坐标的定位方法利用折射速度稳定并趋于定值的原理，可以成功找到使大炮初至转换得到的折射速度均方差最小的位置，实现炮点位置的质控与归位功能。从各向异性角度出发，基于炮点位置的各个方位独立统计折射速度均方差，避免了各向异性引起的不同方位折射速度的轻微变化带来的误差，提高了定位结果的稳定性，理论定位偏差远小于1m。另外，采用逐渐缩小位移量的方式，并采用多线程计算，极大的提高了算法执行效率。

实施例2：

本实施例提供了一种炮点坐标的定位方法，该定位方法与实施例1中炮点坐标的定位方法的区别仅在于：在确定折射速度均方差时，不对检波点进行分区，直接计算所有检波点对应折射速度的均方差，并将计算出的均方差作为当前炮点位置的折射速度均方差。

实施例3：

本实施例提供了一种炮点坐标的定位方法，该定位方法与实施例1中炮点坐标的定位方法的区别仅在于：在确定折射速度均方差时，直接计算各个角度区域内的检波点对应的折射速度均方差，并将该计算出的折射速度均方差作为本角度区域的均方差，将每个角度区域的折射速度均方差求和作为当前炮点位置的折射速度均方差。

实施例4：

本实施例提供了一种炮点坐标的定位装置，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，以实现实施例1中的炮点坐标的定位方法。由于该炮点坐标的定位方法已经在上述实施例1中进行了详细介绍，此处不再赘述。

实施例5：

本实施例提供了一种炮点坐标的定位装置，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，以实现实施例2中的炮点坐标的定位方法。由于该炮点坐标的定位方法已经在上述实施例2中进行了详细介绍，此处不再赘述。

实施例6：

本实施例提供了一种炮点坐标的定位装置，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，以实现实施例3中的炮点坐标的定位方法。由于该炮点坐标的定位方法已经在上述实施例3中进行了详细介绍，此处不再赘述。

本发明通过使炮点位置向折射速度分布最均匀的方向移动，可以准确定位炮点的真实坐标位置，避免由于坐标错误引起的处理问题，或造成地下地质构造形态成像不清晰、不真实的问题，提高了后期室内地震资料处理解释工作的精度。

Claims (6)

1.一种炮点坐标的定位方法，其特征在于，步骤如下：

(1)获取原始炮点位置和原始炮点位置在同一折射层偏移距内的大炮初至时间，计算原始炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度；

(2)将原始炮点位置按照第一设定位移量向设定的不同方位移动，根据移动后的炮点位置和步骤(1)中获取的大炮初至时间，计算移动后的炮点位置到所述每个检波点的折射速度；所述设定位移量随着炮点位置的移动次数的增加逐渐减小；所述设定的不同方位包括：对于二维测线，将炮点位置分别沿检波线前后方向进行移动；对于三维区块，将炮点位置分别沿检波线前后方向和垂直于检波线前后方向进行移动；

(3)将原始炮点位置移动前对应的折射速度和原始炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点的真实位置；当选取出折射速度分布最均匀所对应的炮点位置后且该炮点位置不是原始炮点位置，则将该炮点位置按照第二设定位移量向设定的不同方位移动，将该炮点位置移动前对应的折射速度和该炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点第一位置，所述炮点第一位置若为本次移动前的炮点位置，则将该本次移动前的炮点位置作为炮点的真实位置，否则在所述炮点第一位置的基础上继续移动，直至炮点位置移动前对应的折射速度分布最均匀。

2.根据权利要求1所述的炮点坐标的定位方法，其特征在于，折射速度分布最均匀是指折射速度的均方差最小。

3.根据权利要求2所述的炮点坐标的定位方法，其特征在于，计算原始炮点位置移动后对应的折射速度的均方差的步骤包括：

将原始炮点位置在同一折射层偏移距内的检波点划分为多个区域；

计算每个区域所对应的折射速度的均方差，并将每个区域对应的均方差求和作为原始炮点位置移动后对应的折射速度的均方差。

4.根据权利要求3所述的炮点坐标的定位方法，其特征在于，划分的多个区域是指以原始炮点位置为顶点的角度区域；每个区域所对应的折射速度的均方差是指对角度区域的角度进行左右扩展后所包含的检波点对应的折射速度的均方差。

5.根据权利要求1所述的炮点坐标的定位方法，其特征在于，计算炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度的步骤包括：

用当前炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的距离除以步骤(1)中获取的大炮初至时间，得到当前炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度。

6.一种炮点坐标的定位装置，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所述存储器中的指令，以实现如下方法：

(1)获取原始炮点位置和原始炮点位置在同一折射层偏移距内的大炮初至时间，计算原始炮点位置到在同一折射层偏移距内的每个检波点的折射速度；

(2)将原始炮点位置按照第一设定位移量向设定的不同方位移动，根据移动后的炮点位置和步骤(1)中获取的大炮初至时间，计算移动后的炮点位置到所述每个检波点的折射速度；所述设定位移量随着炮点位置的移动次数的增加逐渐减小；所述设定的不同方位包括：对于二维测线，将炮点位置分别沿检波线前后方向进行移动；对于三维区块，将炮点位置分别沿检波线前后方向和垂直于检波线前后方向进行移动；

(3)将原始炮点位置移动前对应的折射速度和原始炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点的真实位置；当选取出折射速度分布最均匀所对应的炮点位置后且该炮点位置不是原始炮点位置，则将该炮点位置按照第二设定位移量向设定的不同方位移动，将该炮点位置移动前对应的折射速度和该炮点位置移动后对应的折射速度进行比较，从中选取折射速度分布最均匀所对应的炮点位置作为炮点第一位置，所述炮点第一位置若为本次移动前的炮点位置，则将该本次移动前的炮点位置作为炮点的真实位置，否则在所述炮点第一位置的基础上继续移动，直至炮点位置移动前对应的折射速度分布最均匀。