CN114488287A - 一种由地震数据道头炮检点坐标重建sps文件的方法 - Google Patents

一种由地震数据道头炮检点坐标重建sps文件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，属于地震资料数字处理技术领域。本发明包括如下步骤：由原始地震数据逐炮逐道提取道头中的炮点和检波点坐标信息；判断是否需要进行坐标旋转，若是，则进行坐标旋转；若否，则执行下一步骤；可视化炮检点坐标，分析判断观测系统的类型；根据观测系统的类型将炮检点所在区域网格化，并逐炮逐道计算炮检点所在网格点位置，赋予相应的线号、桩号，生成SPS文件。本发明解决了地震资料数字处理过程中SPS文件缺失的问题。

Description

一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法
技术领域
本发明涉及一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，属于地震资料数字处理技术领域。
背景技术
在地震资料数字处理的过程中，观测系统的定义非常重要，通常采用SPS标准格式的文件定义观测系统。SPS(Shell Processing Support Format for 3D Surveys)格式标准由英国SHELL公司制定，已被SEG推荐为地震资料处理辅助数据的标准格式。其作用在于将地震勘探野外采集的炮检点坐标以及有关的辅助数据，以一种通用的标准格式传送到处理中心。在2011年国家能源局发布的《地震勘探辅助数据SPS格式》中，已将其作为我国石油天然气行业标准在全国行业范围内执行。
目前，国内外实际地震资料采集均要求附带SPS文件，但实际地震资料处理中经常会遇到SPS文件缺失的情况。一方面，随着时移地震(4D地震)的发展，一些老工区的地震资料需要重新处理，这些数据有可能因为采集比较早而没有记录SPS文件，也有可能因为后期资料的整理与保存出现问题而导致SPS文件丢失。另一方面，在实际地震资料野外采集的过程中，当采集信号传输出现问题时，则无法从采集仪器上下载SPS文件。针对这些问题，我们需要用特定的方法恢复或者重建SPS文件。
SPS文件包含四个部分：其一，炮点(S)文件，定义炮点的线号、桩号、坐标等信息；其二，检波点(R)文件，定义检波点的线号、桩号、坐标等信息；其三，炮点和检波点的关系(X)文件，定义每个地震记录的文件号和对应的炮点信息以及与其对应的检波点信息，即观测系统。其四，格式(C)文件，定义炮点文件、检波点文件和炮检点关系文件的格式，通常用标准格式SPS Rev2.1即可。在SPS文件缺失的情况下，炮点和检波点的坐标信息可从地震数据道头中提取得到，往往是缺失炮点和检波点的线号和桩号信息，从而难以建立炮检点关系文件。传统的SPS文件恢复方法需要已有野外采集的班报或记录文件，并借助专门的文件整理软件或者观测系统设计软件，其过程繁琐，容易出错。
本发明提出一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，主要用于生成炮点文件、检波点文件和炮检点关系文件。该方法通过网格化炮点、检波点所在区域，通过逐炮逐道计算炮点、检波点所在网格点的位置以赋予相应的线号、桩号，并确定炮检点的关系，从而重建得到新的SPS文件，用于定义观测系统，以便后期的地震资料数字处理。
发明内容
针对上述背景技术和思路，本发明提出了一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，以解决地震资料数字处理过程中SPS文件缺失的问题。
本发明是采用以下的技术方案实现的：本发明所述一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，包括如下步骤：
步骤一：由原始地震数据逐炮逐道提取道头中的炮点和检波点坐标信息；
步骤二：判断是否需要进行坐标旋转，若是，则进行坐标旋转；若否，则执行步骤三；
步骤三：可视化炮检点坐标，分析判断观测系统的类型；
步骤四：根据观测系统的类型将炮检点所在区域网格化，并逐炮逐道计算炮检点所在网格点位置，赋予相应的线号、桩号，生成SPS文件；
进一步地，步骤二中所述判断是否需要进行坐标旋转，可利用如下方法：当X方向最大值与最小值之差大于检波点线距的一半时，则进行坐标旋转；
进一步地，步骤二中所述坐标旋转，可具体包括如下步骤：
(1)计算测线方位角：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(1)
其中，a为测线方位角，arctan表示反正切函数，min_y 0表示Y方向最小值，min_x 0表示Y方向最小值min_y 0对应的X坐标，max_x 0表示X方向最大值，max_y 0表示X方向最大值max_ x 0对应的Y坐标；
(2)进行坐标旋转：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
(2)
其中，(x 0 ,y 0)表示坐标原点，即分别表示X方向最小和Y方向最小值，(x,y)表示旋转之前的坐标，(x ’ ,y ’)表示旋转之后的坐标，sin表示正弦函数，cos表示余弦函数。
进一步地，步骤三所述观测系统类型，包括如下两大类：
(1)平行型观测系统，指炮线和检波点线平行，又可具体分为两种：①炮线和检波点线均平行于X轴；②炮线和检波点线均平行于Y轴；
(2)正交型观测系统，指炮线和检波点线互相垂直，又可具体分为两种：①炮线平行于X轴，检波点线平行于Y轴；②炮线平行于Y轴，检波点线平行于X轴；
进一步地，步骤四所述将炮检点所在区域进行网格化，逐炮逐道计算炮检点所在网格点位置，并赋予相应的线号和桩号，线号的给定根据步骤三中判定的观测系统类型具体有以下四种：
(1)平行型观测系统，炮线和检波点线均平行于X轴：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
(3)
(2)平行型观测系统，炮线和检波点线均平行于Y轴：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
(4)
(3)正交型观测系统，炮线平行于X轴，检波点线平行于Y轴：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
(5)
(4)正交型观测系统，炮线平行于Y轴，检波点线平行于X轴：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
(6)
以上各式中，source_line表示炮线号，sx表示炮点X坐标，sy表示炮点Y坐标，min_ sx表示炮点X坐标最小值，min_sy表示炮点Y坐标最小值，dsx表示网格化炮点坐标时给定的沿X方向的网格大小，dsy表示网格化炮点坐标时给定的沿Y方向的网格大小；rec_line表示检波点线号，rx表示检波点X坐标，ry表示检波点Y坐标，min_rx表示检波点X坐标最小值，min_ry表示检波点Y坐标最小值，drx表示网格化检波点坐标时给定的沿X方向的网格大小dry表示网格化检波点坐标时给定的沿Y方向的网格大小；
而桩号的给定则可以在一开始赋予起始的炮点桩号的检波点桩号，待计算到新的炮点或检波点时，将已有的炮点桩号和检波点桩号分别赋予当前炮点或检波点，再分别进行自增运算，以计算下一个新的炮点或检波点。需要注意的是，我们通过规则网格化方法赋予炮检点相应的线号和桩号，所以应保存落入每一个网格内的炮点和检波点，计算下一个炮点或检波点时，应与落入同一个网格内的炮点或检波点进行遍历比较，以确定是否新的炮点或检波点。
本发明的有益效果是：采用本发明所述的一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，仅利用地震数据道头炮检点坐标便可通过网格化的方法生成SPS文件，解决了实际地震数据处理过程中SPS文件缺失的问题。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为实际资料原始炮检点位置坐标分布图；
图3为经过坐标旋转后的炮检点坐标图；
图4为炮点文件说明图；
图5为检波点文件说明图；
图6为炮检点关系文件说明图；
图7为共炮点道集示意图；
图8为共检波点道集示意图。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明所述的一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法的流程图，如图1所示，包括如下步骤：
步骤一：由原始地震数据逐炮逐道提取道头中的炮点和检波点坐标信息；
步骤二：判断是否需要进行坐标旋转，若是，则进行坐标旋转；若否，则执行步骤三；
步骤三：可视化炮检点坐标，分析判断观测系统的类型；
步骤四：根据观测系统的类型将炮检点所在区域网格化，并逐炮逐道计算炮检点所在网格点位置，赋予相应的线号、桩号，生成SPS文件；
进一步地，步骤二中所述判断是否需要进行坐标旋转，可利用如下方法：当X方向最大值与最小值之差大于检波点线距的一半时，则进行坐标旋转；
进一步地，步骤二中所述坐标旋转，可具体包括如下步骤：
(1)计算测线方位角：
Figure 229029DEST_PATH_IMAGE001
(1)
其中，a为测线方位角，arctan表示反正切函数，min_y 0表示Y方向最小值，min_x 0表示Y方向最小值min_y 0对应的X坐标，max_x 0表示X方向最大值，max_y 0表示X方向最大值max_ x 0对应的Y坐标；
(2)进行坐标旋转：
Figure 788449DEST_PATH_IMAGE002
(2)
其中，(x 0 ,y 0)表示坐标原点，即分别表示X方向最小和Y方向最小值，(x,y)表示旋转之前的坐标，(x ’ ,y ’)表示旋转之后的坐标，sin表示正弦函数，cos表示余弦函数。
进一步地，步骤三所述观测系统类型，包括如下两大类：
(1)平行型观测系统，指炮线和检波点线平行，又可具体分为两种：①炮线和检波点线均平行于X轴；②炮线和检波点线均平行于Y轴；
(2)正交型观测系统，指炮线和检波点线互相垂直，又可具体分为两种：①炮线平行于X轴，检波点线平行于Y轴；②炮线平行于Y轴，检波点线平行于X轴；
进一步地，步骤四所述将炮检点所在区域进行网格化，逐炮逐道计算炮检点所在网格点位置，并赋予相应的线号和桩号，线号的给定根据步骤三中判定的观测系统类型具体有以下四种：
(1)平行型观测系统，炮线和检波点线均平行于X轴：
Figure 254065DEST_PATH_IMAGE003
(3)
(2)平行型观测系统，炮线和检波点线均平行于Y轴：
Figure 981850DEST_PATH_IMAGE004
(4)
(3)正交型观测系统，炮线平行于X轴，检波点线平行于Y轴：
Figure 532917DEST_PATH_IMAGE005
(5)
(4)正交型观测系统，炮线平行于Y轴，检波点线平行于X轴：
Figure 863404DEST_PATH_IMAGE006
(6)
以上各式中，source_line表示炮线号，sx表示炮点X坐标，sy表示炮点Y坐标，min_ sx表示炮点X坐标最小值，min_sy表示炮点Y坐标最小值，dsx表示网格化炮点坐标时给定的沿X方向的网格大小，dsy表示网格化炮点坐标时给定的沿Y方向的网格大小；rec_line表示检波点线号，rx表示检波点X坐标，ry表示检波点Y坐标，min_rx表示检波点X坐标最小值，min_ry表示检波点Y坐标最小值，drx表示网格化检波点坐标时给定的沿X方向的网格大小dry表示网格化检波点坐标时给定的沿Y方向的网格大小；
而桩号的给定则可以在一开始赋予起始的炮点桩号的检波点桩号，待计算到新的炮点或检波点时，将已有的炮点桩号和检波点桩号分别赋予当前炮点或检波点，再分别进行自增运算，以计算下一个新的炮点或检波点。需要注意的是，我们通过规则网格化方法赋予炮检点相应的线号和桩号，所以应保存落入每一个网格内的炮点和检波点，计算下一个炮点或检波点时，应与落入同一个网格内的炮点或检波点进行遍历比较，以确定是否新的炮点或检波点。
实施例1：
下面结合具体实施方式，对于本发明进行解释和说明。
为了进一步说明本方法的实现思路及实现过程并证明方法的有效性，将本发明的方法用于某实际资料，并用GeoEast地震数据处理系统中的Geometry-SPS模块来验证本发明的正确性和有效性。
S1：从某实际资料中提取炮检点坐标信息，炮检点坐标如图(2)所示，深灰色圆点表示炮点，黑色圆点表示检波点，共计806炮，4182个检波点；
S2：对原始炮检点坐标进行统计可得min_x 0=651593 m，max_x 0=651619 m，min_y 0=196881 m，max_y 0=200331 m，且坐标圆点(x 0, y 0)=(653119 m,192941 m)，该实例所给炮线距和检波点线距均为175 m，由步骤二所述可知无需进行坐标旋转。但为了说明坐标旋转的作用以及对本发明的详细解释，仍对本实例中的炮检点进行坐标旋转，由公式(1)计算可得原测线方位角a=1.56 rad，再利用公式(2)对原始炮检点坐标进行旋转，可视化旋转后的炮检点坐标如图(3)所示，其中深灰色圆点表示炮点，黑色圆点表示检波点；
S3：根据步骤三所述，分析判断其观测系统类型，明显属于正交观测系统，且炮线平行于Y轴，检波点线平行于X轴；
S4：根据S3中所确定的观测系统类型，取dsx=175 m，dsy=50 m,drx=25 m,dry=175m，用步骤四中所述方法对炮检点所在区域进行网格化，并用公式(6)逐炮逐道计算每一炮、每一检波点的线号信息，并赋予每一个炮点和检波点唯一的桩号，生成SPS文件。
为说明本发明的正确性，将新生成的SPS文件导入GeoEast地震数据处理系统中的Geometry-SPS模块进行分析。炮点文件如图(4)所示，其第1列表示炮点标识，通常用字母“S”表示，第2列表示炮点线号，第3列表示炮点桩号，第4列表示炮点野外静校正量，第5-7列则表示炮点坐标。检波点文件如图(5)所示，其第1列表示检波点标识，通常用字母“R”表示，第2列表示检波点线号，第3列表示检波点桩号，第4列表示检波点野外静校正量，第5-7列则表示检波点坐标。炮检点关系文件则如图(6)所示，其第1列表示炮检点关系标识，通常用字母“X”表示，第2列表示野外记录文件号，第3列表示炮点线号，第4列表示炮点桩号，第5-6列分别表示当前炮点对应的起始道号和终止道号，第7列则表示当前炮点起始道号到终止道号这若干道所在的检波点线号，第8-9列则分别表示当前炮点起始道号和终止道号对应的检波点桩号。关系文件重点说明了某一炮的第几道到第几道对应哪一条检波点线上的哪个检波点到哪个检波点，即炮检点对应关系，也即观测系统。
为进一步说明本发明的有效性，可通过可视化重点分析共炮点道集和共检波点道集，以说明本发明所重建的SPS文件的正确性。图(7)所示为选中图中黑色五角星所示炮点的共炮点道集，浅灰色圆点表示炮点，灰色圆点表示检波点，灰色圆点即为与所选炮点相对应的检波点；图(8)所示则为选中图中黑色五角星所示检波点的共检波点道集，浅灰色圆点表示炮点，黑色圆点表示检波点，深灰色圆点即为与所选检波点相对应的炮点。共炮点道集和共检波点道集的正确对应关系即证明了本发明的正确性和有效性。
以上所述仅为本发明的较佳实例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：由原始地震数据逐炮逐道提取道头中的炮点和检波点坐标信息；
步骤二：判断是否需要进行坐标旋转，若是，则进行坐标旋转；若否，则执行步骤三；
步骤三：可视化炮检点坐标，分析判断观测系统的类型；
步骤四：根据观测系统的类型将炮检点所在区域网格化，并逐炮逐道计算炮检点所在网格点位置，赋予相应的线号、桩号，生成SPS文件。
2.根据权利要求1所述的一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，其特征在于，所述步骤二中，判断是否需要进行坐标旋转，可利用如下方法：当X方向最大值与最小值之差大于检波点线距的一半时，则进行坐标旋转；
进一步地，步骤二中所述坐标旋转，可具体包括如下步骤：
(1)计算测线方位角：
Figure 909680DEST_PATH_IMAGE002
(1)
其中，a为测线方位角，arctan表示反正切函数，min_y 0表示Y方向最小值，min_x 0表示Y方向最小值min_y 0对应的X坐标，max_x 0表示X方向最大值，max_y 0表示X方向最大值max_x 0对应的Y坐标；
(2)进行坐标旋转：
Figure 561241DEST_PATH_IMAGE004
(2)
其中，(x 0 ,y 0)表示坐标原点，即分别表示X方向最小值和Y方向最小值，(x,y)表示旋转之前的坐标，(x ’ ,y ’)表示旋转之后的坐标，sin表示正弦函数，cos表示余弦函数。
3.根据权利要求1所述的一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，其特征在于，所述步骤三中，观测系统类型包括如下两大类：
(1)平行型观测系统，指炮线和检波点线平行，又可具体分为两种：①炮线和检波点线均平行于X轴；②炮线和检波点线均平行于Y轴；
(2)正交型观测系统，指炮线和检波点线互相垂直，又可具体分为两种：①炮线平行于X轴，检波点线平行于Y轴；②炮线平行于Y轴，检波点线平行于X轴。
4.根据权利要求1所述的一种由地震数据道头炮检点坐标重建SPS文件的方法，其特征在于，所述步骤四中，将炮检点所在区域进行网格化，逐炮逐道计算炮检点所在网格点位置，并赋予相应的线号和桩号，线号的给定根据步骤三中判定的观测系统类型具体有以下四种：
(1)平行型观测系统，炮线和检波点线均平行于X轴：
Figure 403295DEST_PATH_IMAGE006
(3)
(2)平行型观测系统，炮线和检波点线均平行于Y轴：
Figure 96707DEST_PATH_IMAGE008
(4)
(3)正交型观测系统，炮线平行于X轴，检波点线平行于Y轴：
Figure 238975DEST_PATH_IMAGE010
(5)
(4)正交型观测系统，炮线平行于Y轴，检波点线平行于X轴：
Figure 858175DEST_PATH_IMAGE012
(6)
以上各式中，source_line表示炮线号，sx表示炮点X坐标，sy表示炮点Y坐标，min_sx表示炮点X坐标最小值，min_sy表示炮点Y坐标最小值，dsx表示网格化炮点坐标时给定的沿X方向的网格大小，dsy表示网格化炮点坐标时给定的沿Y方向的网格大小；rec_line表示检波点线号，rx表示检波点X坐标，ry表示检波点Y坐标，min_rx表示检波点X坐标最小值，min_ ry表示检波点Y坐标最小值，drx表示网格化检波点坐标时给定的沿X方向的网格大小dry表示网格化检波点坐标时给定的沿Y方向的网格大小；
而桩号的给定则可以在一开始赋予起始的炮点桩号的检波点桩号，待计算到新的炮点或检波点时，将已有的炮点桩号和检波点桩号分别赋予当前炮点或检波点，再分别进行自增运算，以计算下一个新的炮点或检波点。需要注意的是，我们通过规则网格化方法赋予炮检点相应的线号和桩号，所以应保存落入每一个网格内的炮点和检波点，计算下一个炮点或检波点时，应与落入同一个网格内的炮点或检波点进行遍历比较，以确定是否新的炮点或检波点。
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