DE3219827C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufnehmen seismischer Daten eines Meeresbereichs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 24 30 863 bekannt.

Zur Erfassung von seismischen Daten bei der Meeresforschung ist es üblich, hinter einem Schiff Sätze von Druckluftpistolen zu schleppen, die Schallimpulse aussenden, die von verschiedenen Schichten des Meeresgrundes reflektiert werden. Die Echosignale werden mit Hilfe eines akustischen Kabels empfangen und aufgezeichnet. Gleichzeitig wird die Position des Kabels aufgezeichnet, so daß jeder Impuls mit dem Ort, an dem die Daten erfaßt werden, koordiniert werden kann. Ein Verfahren zur Bestimmung dieser Position durch Winkelmessung ist beispielsweise in der US-PS 39 53 827 beschrieben.

Beim Schleppen von langen Schleppkabeln hinter einem Schiff werden die Kabel durch den Wind und die Meeresströmungen beeinflußt. Daher muß die Position des Schleppkabels jederzeit bekannt sein, damit die Navigation des Schiffes den jeweils herrschenden Bedingungen angepaßt werden kann. Dabei kann man zum Aufzeichnen der Position des Schleppkabels die Ergebnisse von Winkelmessungen verwenden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der norwegischen Patentanmeldung 7 90 823 (= US-PS 42 31 111) beschrieben. Derartige Messungen sind jedoch stets mit Fehlern behaftet, die eine einwandfreie Aufzeichnung der Daten und eine grafische Darstellung der Erdformation erschweren.

Bei dem aus der DE-OS 24 30 863 vorbekannten Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 werden die erfaßten Daten nicht innerhalb von Gitterfeldern, sondern entlang von die Gitterfelder begrenzenden Gitterlinien aufgezeichnet. Diese Linien können jedoch bei der Messung nicht exakt eingehalten werden, da das Schleppkabel und damit die darauf befindlichen Sende- und Empfangspunkte durch Meeresströmungen und Windeinflüsse ausgelenkt werden. Dadurch sind die aufgezeichneten Daten mit Fehlern behaftet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit dem auf einfachere und kostensparendere Weise ein genaueres Bild der Erdformation erhalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der aufzunehmende Meeresbereich wird in Gitterfelder von definierter Größe und Position unterteilt. Die seismischen Daten werden in ein dem vermessenen Bereich entsprechendes Gitterfeld eingetragen.

Das Schleppkabel ist in mehrere, vorzugsweise drei Längsabschnitte unterteilt. Diese Unterteilung in Längsabschnitte hat den Vorteil, daß man kleinere Gruppen von Daten kontrollieren und einen Überblick über Daten erhalten kann, die an verschiedenen Stellen des Schleppkabels erfaßt werden. Durch die Auswertung der Meßwerte der verschiedenen Gruppen von Daten und der Positionen, an denen sie erfaßt wurden, kann man ein Gesamtbild erhalten. Auf diese Weise können Kriterien für zulässige Meßwerte leicht gewonnen werden. Besonders gute Ergebnisse bei der Erfassung der Echosignale werden deshalb erreicht, weil für jedes Gitterfeld von allen Längsabschnitten des Kabels Meßwerte erfaßt werden. Es ist zweckmäßig, dabei von den von jedem Längsabschnitt des Schleppkabels erfaßten Meßwerten nur einen bestimmten Prozentsatz kontinuierlich aufzuzeichnen, durch den dann die Qualität der Messungen bestimmt wird. Durch diese Aufzeichnung nur eines Prozentsatzes der von jedem Längsabschnitt des Kabels erfaßten Meßwerte wird die Verarbeitung der Daten vereinfacht und beschleunigt.

Die Werte werden für jedes Gitterfeld während des Meßvorgangs kontinuierlich auf einem Sichtanzeigegerät dargestellt, so daß die Abdeckung jedes einzelnen Gitterfelds des zu vermessenden Bereichs mit erhaltenen Werten erkennbar ist. Die Abdeckung der Gitterfelder ist dann für die Steuerung des Schiffes und die Erfassung weiterer Meßwerte verwendbar. Durch die Mittelwertbildung kann ein genaueres Bild der Erdformation erhalten werden. Da die Abdeckung der Gitterfelder durch die kontinuierliche Sichtanzeige jederzeit verfügbar ist, kann ein bisher nur ungenügend erfaßter Bereich vervollständigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet dadurch einfacher und kostengünstiger.

Die erfaßten Meßwerte werden in den entsprechenden Gitterfeldern aufgezeichnet, bis jedes Gitterfeld genügend mit Daten abgedeckt ist. Infolgedessen können Daten auch dann einwandfrei erfaßt werden, wenn das Schleppkabel gekrümmt ist, weil es nicht auf den geradlinigen Verlauf des Schleppkabels ankommt, sondern auf die richtige Bestimmung seiner Position. Eine ungenügende Erfassung bestimmter Bereiche des zu vermessenden Gebiets zeigt sich daran, daß für bestimmte Gitterfelder keine Meßwerte oder eine nicht ausreichende Zahl von Meßwerten vorhanden ist. In diesem Fall kann der entsprechende Bereich des zu vermessenden Gebiets auf einfache Weise neu angesteuert und vermessen werden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die erfaßten Meßwerte direkt zur Beeinflussung und Kontrolle der Positionen des Schiffes und des Schleppkabels ausgenutzt werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die erhaltenen Werte während des Meßvorgangs kontinuierlich auf einem Sichtanzeigegerät dargestellt werden. Dies führt zu Vorteilen bei der Erfassung der Daten und beim Manövrieren des Schiffes. Der auf dem Schiff das Sichtanzeigegerät beobachtende Fachmann erhält stets die Angabe der herrschenden Bedingungen und die Angabe, ob die Daten ausreichend und in den richtigen Gitterfeldern aufgezeichnet werden. Daher kann man unmittelbar nach in einem Teilbereich des zu vermessenden Bereichs erfolgten Messungen weitere Messungen in einem diesen Teilbereich überlappenden weiteren Teilbereich vornehmen. Weiterhin ist es möglich, im Falle der Aufzeichnung einer ungenügenden Menge von Daten die Messungen zu wiederholen, ohne daß die erfaßten Daten vorher einer aufwendigen Analyse unterworfen werden müssen.

Durch die Bildung von Durchschnittswerten für jedes Gitterfeld erhält man für jedes Gitterfeld einen Wert, der genauer ist als die vorher erhaltenen Daten. Die Daten können auch eine bessere "Auflösung" oder Strukturauswertung ermöglichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 schematisch das gemäß der Erfindung angewendete Gitter und

Fig. 2 schematisch ein Schiff mit einem Schleppkabel während des Messens.

Fig. 3 und 4 zeigen Blockschemata zur Darstellung des Systems gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm des Verarbeitens von Daten in dem System und

Fig. 6 erläutert die Sichtdarstellung der mittels des Systems erfaßten Daten.

Zur Erfassung von seismischen Daten aus einem bestimmten Bereich wird dieser zunächst gemäß der Fig. 1 in Gitterfelder eingeteilt, von denen jedes eine bestimmte Größe und eine bestimmte Position in dem zu erforschenden Bereich besitzt. Dann werden die Daten erfaßt und sogleich in den entsprechenden Gitterfeldern aufgezeichnet, bis eine gewisse Mindestabdeckung aller Gitterfelder erzielt worden ist. Die so aufgezeichneten Daten werden gespeichert und an einen zentralen Computer abgegeben, in dem die geophysikalischen Bedingungen weiter ausgewertet und berechnet werden. Zur eigentlichen Erfassung der Daten verwendet man ein Schiff, das einen Kurs nach einem bestimmten Muster fährt, z. B. entlang von Kolonnen von Planquadraten, und dabei Daten empfängt. Fig. 2 zeigt, wie dies vorgenommen wird. Von dem Schiff 1 wird ein Schleppkabel nachgezogen, von dem zur Erfassung seismischer Daten Schallimpulse bei 2 ausgesendet werden. Die Echosignale werden längs des Kabels empfangen und gemessen. An den Meßstellen sind Positionsbestimmungsinstrumente vorgesehen, beispielsweise sogenannte "Kompasse", die in der Fig. 2 mit 3 bezeichnet sind. Zur weiteren Positionsbestimmung ist am Ende des Schleppkabels eine Endboje 4 befestigt. Wenn das Schiff längs der Linie 5 fährt, befindet sich das Schleppkabel in den meisten Fällen nicht direkt hinter dem Schiff, sondern wird es von dem Wind und von Meeresströmungen abgetrieben. Infolgedessen wird in dem in der Fig. 2 gezeigten Beispiel die Messung vorwiegend in dem mit a bezeichneten Bereich durchgeführt, während das Schiff in dem Bereich b fährt und auch Daten aus dem Bereich c aufgezeichnet werden. Gemäß der Erfindung werden diese Verschiebungen berücksichtigt und werden die aus den verschiedenen Bereichen kommenden Daten auf Grund der mittels der Kompasse 3 bestimmten Positionen in den entsprechenden Feldern des in der Fig. 1 dargestellten Gitters aufgezeichnet. Daher können die aufgezeichneten Daten selbst dann verwendet werden, wenn das Schleppkabel nicht den gewünschten Verlauf hat. Wenn an Bord des Schiffs in einem Sichtanzeigegerät die Position des Kabels beispielsweise gemäß der Fig. 2 dargestellt wird, kann man das Schiff so steuern, daß geeignete Ergebnisse erhalten werden.

Einzelne Merkmale des Systems werden anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert.

Gemäß der Fig. 3 werden von dem Navigationssystem des Schiffes und den Positionsbestimmungseinrichtungen des Schleppkabels kommende Daten zusammen mit den seismischen Daten an einen Datenlogger abgegeben. Diese Daten werden in einer geeigneten Steuereinrichtung weiterverarbeitet und ausgewertet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse werden in Form von zwei Sichtanzeigen dargestellt, von denen die eine Informationen enthält, die für die Navigation des Schiffes und die Fortsetzung der Messungen von Bedeutung sind, und die andere im Prinzip das Füllen oder Abdecken der Gitterfelder mit den Daten darstellt. Die in dem Datenlogger verarbeiteten und ausgewerteten Daten werden zur Beeinflussung des Navigationssystems des Schiffes herangezogen.

In der Fig. 4 ist das System in einem etwas ausführlicheren Schema dargestellt. Der Datenlogger erhält Information von dem Navigationssystem des Schiffs, dem Positionsbestimmungssystem des Schleppkabels, dem System zum Verfolgen der Position der Endboje und einer Steuereinrichtung für den Schallsignalsender. Aufgrund dieser Informationen kann man das Navigationssystem derart korrigieren, daß die Erfassung von Daten verbessert wird. Die Information wird ferner an ein Aufzeichnungssystem weitergegeben, in dem die Positionsinformationen mit den erfaßten seismischen Daten koordiniert werden. Die Meßergebnisse und die Ergebnisse der in dem Datenlogger vorgenommenen Auswertung werden von einem Kontrollsystem überwacht, das die erfaßten Daten und die Abdeckung des Planquadrats kontrolliert.

Fig. 5 zeigt ein ausführliches Ablaufdiagramm für die Erfassung von Daten und die Kontrolle und Auswertung der erfaßten Daten für die Positionsbestimmung. Zunächst werden die erfaßten Daten kontrolliert und fehlerbehaftete Daten ausgeschieden. Auf Grund der brauchbaren Daten werden der Verlauf und die Position des Schleppkabels berechnet und mit einem vorgegebenen Zustand für die Messung verglichen. Die Ergebnisse werden auf einem Bildschirm dargestellt, wobei gewählt werden kann, welche Information dargestellt werden soll. Die errechneten Daten für die Position und den Verlauf des Schleppkabels werden dann gegebenenfalls mit vorher erfaßten Daten verglichen; dadurch wird festgestellt, inwieweit der zu vermessende Bereich mit Daten abgedeckt ist. Von diesem Ergebnis können Steuerbefehle abgeleitet werden, die im Echtzeitbetrieb berechnet und kontinuierlich dargestellt und dazu verwendet werden, das Schiff derart zu steuern, daß die bestmögliche Abdeckung erzielt wird.

Diese Ergebnisse werden ebenfalls auf dem Bildschirm dargestellt.

Die aktualisierten Daten werden gespeichert und zusammen mit gespeicherten Reservedaten einer Kontrolleinheit zugeführt, welche die Abdeckung kontrolliert und angibt, ob das Ergebnis befriedigend oder unbefriedigend ist. Mit Hilfe dieser Daten und der auf dem vorgenannten Bildschirm dargestellten Daten kann man eine gewünschte Abdeckung aller Felder eines Gitters mit Daten erzielen. Diese Daten werden gesammelt und später analysiert.

In der Fig. 6 ist ein Beispiel eines auf dem Bildschirm erhaltenen Bildes gezeigt. Dieses Bild enthält Informationen über die im Zeitpunkt der Datenerfassung gegebene Situation. Die Angaben in der rechten oberen Ecke betreffen die Vermessung, d. h., den zu vermessenden Bereich, die Abgabe von Signalen usw.

Dabei haben die Angaben in der rechten oberen Ecke der Fig. 6 folgende Bedeutungen:

CLIENT
Auftraggeber
AREA	Bereich
CENTR MED (central meridian)	Geodetische Flächenposition
LINEID (line identity)	Nummer der Schlußlinie
SHOTNO (shot number)	Aufnahme Nr.
FEATHER	Winkelabweichung von der Geraden
TIME	Uhrzeit
POS (position)	Position
DIST F (distance forward)	noch zu erforschende Strecke
DIST B (distance back)	bereits erforschte Strecke

In der rechten unteren Ecke der Fig. 6 bedeutet:

F
Meßwerte von den zwei ersten Längsabschnitten des Schleppkabels (von vorn)
2	Meßwerte vom 2. oder mittleren Längsabschnitt des Schleppkabels
A	Meßwerte von allen drei Längsabschnitten des Schleppkabels
R	Meßwerte von den zwei letzten Längsabschnitten des Schleppkabels

Auf der linken Seite des Bildschirms erscheint ein Bild, das einen Teil des Gitters und die Position des Schleppkabels darstellt. Rechts unten wird angegeben, ob die erhaltenen Meßergebnisse befriedigend sind oder nicht. Ferner wird dort schematisch die Position des Schleppkabels durch drei eckige Klammern angegeben, welche die Unterteilung des Schleppkabels in drei Längsabschnitte angeben, so daß die Position jedes Längsabschnitts verfolgt und ausgewertet werden kann.

Mit Hilfe des Systems gemäß der Erfindung kann daher die Erfassung von seismischen Daten bei der Erforschung des Meeresgrundes derart überwacht werden, daß der zu erforschende Bereich bestmöglich mit brauchbaren Daten abgedeckt ist, die ein klares Bild der geophysikalischen Zustände ergeben.

Claims (3)

1. Verfahren zum Aufnehmen seismischer Daten eines Meeresbereichs,
wobei mit Hilfe mindestens eines von einem Schiff gezogenen Schleppkabels fortlaufend Messungen vorgenommen und die dabei erfaßten Daten zusammen mit den ihnen zugeordneten geographischen Positionen aufgezeichnet werden
und wobei aufgrund der Positionsdaten der Verlauf und die Position des Schleppkabels bestimmt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der aufzunehmende Meeresbereich in Gitterfelder von definierter Größe und Position unterteilt wird,
daß die seismischen Daten in ein dem vermessenen Bereich entsprechendes Gitterfeld eingetragen werden,
daß das Schleppkabel in mehrere, vorzugsweise drei Längsabschnitte unterteilt ist, daß die Position jedes dieser Abschnitte und von ihm erhaltene Meßergebnisse für jedes Gitterfeld aufgezeichnet und grafisch dargestellt werden und daß Momentanwerte für die Meßposition und die Qualität der Messung für jeden Längsabschnitt und für die Kombination der Längsabschnitte ausgewertet werden, und
daß die so erhaltenen Werte für jedes Gitterfeld während des Meßvorgangs kontinuierlich auf einem Sichtanzeigegerät dargestellt werden, so daß die Abdeckung jedes einzelnen Gitterfelds des zu vermessenden Bereichs mit erhaltenen Werten erkennbar ist,
so daß die Abdeckung der Gitterfelder für die Steuerung des Schiffes und die Erfassung weiterer Meßwerte verwendbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Kontrolleinrichtung die erfaßten Daten auf Brauchbarkeit kontrolliert werden und daß brauchbare Daten in einem Computer weiterverarbeitet und den entsprechenden Gitterfeldern zugeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Werte für die spätere Verwendung gespeichert werden.