FR2757641A1 - Seismic data transmission method between collection units and remote station - Google Patents
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- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
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Abstract
Description
La présente invention concerne une méthode de transmission de données utilisant des techniques de compression en vue d'optimiser I'utilisation de voies de transmission disponibles. The present invention relates to a method of data transmission using compression techniques to optimize the use of available transmission paths.
La méthode selon l'invention trouve des applications notamment dans le domaine de la prospection sismique où il est nécessaire de transférer vers une station centrale telle qu'un camion-laboratoire, une masse souvent considérable de données. The method according to the invention finds applications particularly in the field of seismic prospecting where it is necessary to transfer to a central station such as a laboratory truck, a mass often considerable data.
Des signaux sont captés par un très grand nombre de récepteurs tels que des géophones disposés couplés avec une formation géologique à étudier, en réponse à des ébranlements émis par une source sismique et renvoyés par les discontinuités du sous-sol. Les signaux captés sont collectés par des unités locales d'acquisition réparties parfois sur une distance de plusieurs kilomètres et destinées chacune à collecter les signaux reçus par un ou plusieurs récepteurs, à les numériser, à leur appliquer des traitements préalables plus ou moins complexes et les stocker dans une mémoire locale avant leur transmission en temps réel ou différé à une station de collecte par une voie de transmission telle qu'un câble, une fibre optique, un canal radio etc
ETAT DE LA TECHNIQUE
Différents systèmes de transmission de données sismiques sont utilisés pour relier des unités locales d'acquisition à une station central soit directement, soit via des stations intermédiaires pourvues de fonctions plus ou moins complexes de concentration ou de contrôle des unités locales. Les liaisons peuvent être assurées au moyen de câbles, de liaisons radio, via un ou plusieurs relais éventuels. ou encore combiner les liaisons par câbles et par liaison radio comme indiqué par exemple dans les brevets FR2720518. FR 2 696 839, 2.608.780, 2.599.533, 2.538.561,2.511.772 ou 2.627.652 du demandeur.Signals are picked up by a very large number of receivers such as geophones arranged coupled with a geological formation to be studied, in response to shocks emitted by a seismic source and returned by the discontinuities of the subsoil. The signals collected are collected by local acquisition units sometimes distributed over a distance of several kilometers and each intended to collect the signals received by one or more receivers, to digitize them, to apply to them more or less complex preliminary treatments and the store in a local memory before transmission in real time or deferred to a collection station by a transmission channel such as a cable, an optical fiber, a radio channel, etc.
STATE OF THE ART
Various seismic data transmission systems are used to connect local acquisition units to a central station either directly or via intermediate stations provided with more or less complex functions of concentration or control of the local units. The links can be provided by means of cables, radio links, via one or more relays. or else combine the links by cable and radio link as indicated for example in the patents FR2720518. FR 2 696 839, 2,608,780, 2,599,533, 2,538,561,2,511,772 or 2,627,652 of the applicant.
Par le brevet FR-A-2 608 780 du demandeur notamment, il est connu d'utiliser des boîtiers d'acquisition sismique dotés de deux voies de transmission,
I'une à débit de transmission relativement élevé, I'autre à bande passante qui peut être relativement étroite selon la disponibilité locale des fréquences de transmission. By patent FR-A-2,608,780 of the applicant in particular, it is known to use seismic acquisition boxes with two transmission paths,
One with a relatively high transmission rate, the other with a bandwidth that can be relatively narrow depending on the local availability of the transmission frequencies.
plus facilement disponibles dans le cadre des réglementations d'émission radio électriques en vigueur. Les données sismiques collectées au cours des cycles successifs sont stockées sur une mémoire de masse dans chacun des boîtiers ct transférées par intermittence à une station centrale de commande et d'enregistrement.more easily available under the current radio emission regulations. The seismic data collected during the successive cycles are stored on a mass memory in each of the housings and transferred intermittently to a central control and recording station.
Pour permettre à l'opérateur dans la station centrale de vérifier que l'acquisition des données par chacun des boîtiers d'acquisition se déroule normalement, on procède à une transmission des données partielles ce qui s'accommode bien d'une voie dc transmission à bande passante relativement étroite.To enable the operator in the central station to verify that the acquisition of the data by each of the acquisition boxes is proceeding normally, partial data transmission is carried out, which is well suited to a transmission path to relatively narrow bandwidth.
Par le brevet FR-A-2 615 627 du demandeur également. il est connu d'utiliser des boîtiers d'acquisition sismique pourvus notamment de moyens de traite nient spécialisés dans le traitement des signaux auxquels on fait réaliser de nombreux contrôles des géophones et éléments de la chaîne d'acquisition ainsi que des pré-traitements des traces sismiques auparavant réalisés à la station centrale après transmission. permettant donc de diminuer considérablement le volume dc données à rapatrier. By patent FR-A-2,615,627 of the applicant also. it is known to use seismic acquisition boxes provided in particular with processing means deny specialized in the processing of signals to which many controls of the geophones and elements of the acquisition chain are made, as well as pre-treatments of the traces. seismic data previously made at the central station after transmission. thus making it possible to considerably reduce the volume of data to be repatriated.
La tendance actuelle, notamment dans le cadre des méthodes d'exploratioii sisiiiique dites 3D. est à répartir sur une zone à explorer, à terre, en mel, ou dans des zones côtières, souvent sur plusieurs kilomètres, des récepteurs sismiques par centaines, voire par milliers. Le volume des données à collecter et à ti.-insnietti.e ne cesse de croître. Pour éviter que les problèmes de transmission ne constituent um frein à l'évolution des systèmes sismiques la tendance est de recourir à des procédés dc coiiipression de données choisis pour être compatibles avec les cxigenccs propres des géophysiciens. The current trend, especially in the context of so-called 3D exploration methods. The seismic receivers are distributed over an area to be explored, on land, in mel, or in coastal areas, often for several kilometers, by hundreds or even thousands. The volume of data to be collected and collected is constantly growing. In order to avoid transmission problems hampering the evolution of seismic systems, the tendency is to resort to data compression methods chosen to be compatible with the requirements of geophysicists.
La compression des données sismiques peut apporter à la fois un gain dc place appréciable sur les modules de stockage cie masse clans les boîtiers locaux d'acquisition et/ou les stations locales de contrôle et de concentration, et aussi un pain considérable en temps de transmission. The compression of the seismic data can bring at the same time an appreciable gain of place on the modules of mass storage in the local boxes of acquisition and / or the local stations of control and concentration, and also a considerable bread in time of transmission .
De nombreuses méthodes existent pour compresser des données. On peut ranger en deux grandes classes selon qu'elles entraînent ou non une perte d'information, que l'on choisit suivant que l'on peut ou non tolérer une altcration des données après leur décompression. There are many methods for compressing data. We can classify in two big classes according to whether or not they lead to a loss of information, which we choose according to whether or not we can tolerate an alteration of the data after their decompression.
En géophysique notamment. il est indispcnsable que les pertes dues à la compression restent le plus faible possible car les informations les plus pertinentes sont souvent de très faible amplitude et ne peuvent être isolées du bruit de fond que par un traitement numériques effectué sur plusieurs traces. Des pertes éventuelles de précision ne sont tolérables que dans certains cas bien particuliers. si l'information transmise ne doit servir qu'à contrôler le bon fonctionnement du matériel et à visualiser "l'allure" des traces échantillonnées. In geophysics in particular. it is essential that the losses due to compression remain as low as possible since the most relevant information is often of very low amplitude and can only be isolated from the background noise by digital processing performed on several traces. Any loss of precision is tolerable only in very specific cases. if the information transmitted is only used to control the proper functioning of the equipment and to visualize the "pace" of the sampled traces.
Les méthodes connues de compression de données peuvent être classées en deux familles, a) les méthodes de compression sans perte d'information et b) les méthodes conduisant à une perte d'information, les données restituées perdant une part plus ou moins grande de leur précision. The known methods of data compression can be classified in two families, a) methods of compression without loss of information and b) methods leading to a loss of information, the returned data losing a greater or lesser part of their information. precision.
a) Parmi les méthodes de la première famille, on peut citer les méthodes qui visent à éliminer la redondance des données ou les méthodes dites à dictionnaire où chaque mot est remplacé par son index dans une table de référence, qui sont d'autant plus intéressantes que les fichiers à compresser contiennent beaucoup de redondance. a) Among the methods of the first family, we can cite the methods that aim to eliminate the redundancy of the data or the methods called dictionary where each word is replaced by its index in a reference table, which are all the more interesting that files to compress contain a lot of redundancy.
Une méthode également connue dite RLE pour " Run-Length Encoding" est bien adaptée aux fichiers contenant d'importantes séquences de valeurs identiques.A well-known method known as RLE for Run-Length Encoding is well suited to files containing large sequences of identical values.
On connaît aussi les méthodes de codage de type statistique où l'on cherche à remplacer les données par un code ayant la même signification mais occupant moins de place. La méthode de codage dite de Huffman par exemple consiste à associer à une donnée un code de longueur variable en fonctions de sa fréquence d'occurrence. Statistical type coding methods are also known where the attempt is made to replace the data with a code having the same meaning but occupying less space. The so-called Huffman coding method for example consists in associating with a datum a code of variable length as a function of its frequency of occurrence.
Les méthodes de type à codage arithmétique visent à représenter un nombre variable de données par un nombre constant de bits. Arithmetic-type methods aim to represent a variable number of data by a constant number of bits.
Une technique connue de compression dite LPC pour Linear Predictive
Coding est bien adaptée à la compression des ondes acoustiques. Elle consiste essentiellement à remplacer- un échantillon de signal s(t) par une prédiction faite à partir de p échantillons précédents, en supposant que le signal est stationnaire (les propriétés statistiques du signal sont indépendantes du temps) et centré (d'espérance mathématique nulle), avec des coefficients de prédiction indépendants du temps.A known LPC compression technique for Linear Predictive
Coding is well suited to the compression of acoustic waves. It essentially consists of replacing a signal sample s (t) with a prediction made from p preceding samples, assuming that the signal is stationary (the statistical properties of the signal are independent of time) and centered (of mathematical expectation). null), with time independent prediction coefficients.
Au lieu de transmettre l'échantillon s(t), on transmet sa prédiction sAt) c'est-à-dire les coefficients de prédiction et les résidus e(t) c'est-à-dire l'écart entre la valeur réelle et la prédiction qui en est faite au temps t. ce qui permet de retrouver à la décompression la valeur s(t) = sA(t) + e(t) ). Si la prédiction est bonne. les résidus sont faibles et occupent une place moindre que celle des valeurs initiales s(t). Instead of transmitting the sample s (t), one transmits its prediction sAt) that is to say the coefficients of prediction and the residues e (t) that is to say the difference between the real value and the prediction that is made at time t. which makes it possible to find at decompression the value s (t) = sA (t) + e (t)). If the prediction is good. the residues are weak and occupy less space than the initial values s (t).
Dans la famille des méthodes de compression avec pertes où l'objectif est de modéliser au mieux un signal. on peut citer par exemple la méthode par quantification où l'on représente une information sur n bits par une autre codée seulement sur p (p < n) bits, puis, lors de la décompression à étendre ces p bits sur n bits par décalages. qui provoque des pertes très importantes. In the family of lossy compression methods where the objective is to model a signal as well as possible. one can quote for example the method by quantization where one represents information on n bits by another coded only on p (p <n) bits, then, during the decompression to extend these p bits on n bits by offsets. which causes very significant losses.
Suivant d'autres méthodes telles la "transformée en cosinus discrète" ou DCT (Discrete cosine transform), utilisée très couramment utilisée pour la compression d'images, on découpe le signal en blocs de taille fixe, puis on modélise chacun d'eux par un ensemble de coefficients qui ne représentent pas l'amplitude du signal dans le temps mais plutôt son spectre fréquentiel. La compression apparaît en éliminant les coefficients de plus haute fréquence. According to other methods such as the "discrete cosine transform" or DCT (Discrete cosine transform), used very commonly used for the compression of images, the signal is divided into blocks of fixed size, then each of them is modeled by a set of coefficients that do not represent the amplitude of the signal in time but rather its frequency spectrum. The compression appears by eliminating the higher frequency coefficients.
D'autres méthodes basées sur les transformées en ondelettes, sont également utilisées et on les trouve décrites par exemple par - Bosman. C. et al, Seixrnis dati conipression Lusin wavelet trzzttxJ{Jn7lx, 83 th
Annual meeting SEG, - Vetterli. M.et al, Waielets cind filter bans, IEEE Transactions on signal
processing, vol 40, No 9, Septembre 1992 - Coifman, R. et al; Best adLlpted ve rocket bases,, Numerical Algorithms
Research Group, Yale University, ou - Daubechies, I. Ten Lectures on wavelets, CBMS-NSF, 1993.Other methods based on wavelet transforms are also used and they are described for example by - Bosman. C. et al, Seixrnis dati conipression Lusin wavelet trzzttxJ {Jn7lx, 83 th
Annual meeting SEG, - Vetterli. M. et al, Waielets cind filter bans, IEEE Transactions on signal
processing, Vol 40, No 9, September 1992 - Coifman, R. et al; Best adLlpted rocket basics ,, Numerical Algorithms
Research Group, Yale University, or Daubechies, I. Ten Readings on Wavelets, CBMS-NSF, 1993.
Un signal quelconque est représenté clans une base de fonctions qui sont les versions translatées (temporel) et dilatées (fréquence) d'une ondelette. L'objectif désiré est de modéliser un signal en cherchant où peuvent être localisées (dans le temps) les irrégularités du signal (par exemple : des variations brusques ou hautes fréquences), représenter l'ondelette choisie pour appliquer la transformée. On peut choisir parmi plusieurs familles d'ondelettes d'un type connu chacune avec des caractéristiques qui lui sont propres. Any signal is represented in a base of functions which are the translated (temporal) and expanded (frequency) versions of a wavelet. The desired objective is to model a signal by searching where can be localized (in time) the irregularities of the signal (for example: abrupt or high frequencies variations), to represent the wavelet chosen to apply the transform. One can choose from several families of wavelets of a known type each with characteristics of its own.
La méthode de transmission selon l'invention comporte l'utilisation de techniques de codage connues en elles-mêmes, choisies de façon à pouvoir intégrer souplement les phases de transmission de données dans le déroulement classique d'une campagne de prospection sismique aussi bien dans les zones purement terrestres, que dans les zones côtières où les données sismiques collectées par des appareils d'acquisition peuvent être le résultat d'ondes renvoyées par les discontinuités du sous-sol, provenant de sources sismiques remorquées en immersion par un navire, et par exemple de canons à eau ou à air. The transmission method according to the invention comprises the use of coding techniques known in themselves, chosen so as to be able to integrate smoothly the data transmission phases in the conventional course of a seismic survey campaign both in the purely terrestrial areas, only in coastal areas where seismic data collected by acquisition devices may be the result of waves returned by discontinuities in the subsoil, from seismic sources towed by immersion by a ship, and for example water or air guns.
Dans le premier cas, on utilise par exemple des charges explosives. A chaque fois, l'équipe sur le terrain en installe plusieurs, et les intervalles de temps entre les tirs successifs de ces différentes peuvent être relativement courts, réduits sensiblement à la fenêtre de réception utile, quelques dizaines de seconde en pratique. Entre chaque "salve", il s'écoule un temps plus long, nécessaire au positionnement d'un nouvel ensemble de charges par l'équipe de terrain. In the first case, explosive charges are used, for example. Each time, the team in the field installs several, and the time intervals between the successive shots of these different can be relatively short, reduced substantially to the useful reception window, a few tens of seconds in practice. Between each "salvo", a longer time elapses, necessary for the positioning of a new set of charges by the field team.
Dans le deuxième cas, le navire remorqueur évolue en zigzag suivant des lignes parallèles alternativement dans un sens et dans le sens opposé. Une nouvelle série de cycles d'émission-réception-acquisition a lieu Ic long de chacunc des trajectoires successives. à intervalles relativement courts dépendant du temps de oe'armement de la source utilisée. Entre les séries successives dc cycles, il s'écoule un temps relativement long nécessaire au navire pour virer de bord et se repositionner suivant une nouvelle trajectoire. In the second case, the tug vessel moves zigzag along parallel lines alternately in one direction and in the opposite direction. A new series of transmission-reception-acquisition cycles takes place along each of the successive trajectories. at relatively short intervals depending on the arming time of the source used. Between the successive series of cycles, a relatively long time is required for the ship to tack and reposition itself in a new trajectory.
La méthode de transmission selon l'invention est adaptée à tirer au mieux parti de cette distribution irrégulière des temps forts de collecte de données sismiques dans la pratique usuelle des campagnes d'exploration sismique. pour réaliser aussi bien des transmissions de contrôle destinées à vérifier le bon déroulement des opérations d'acquisition par chacun des appareils d'acquisition sur le terrain, que des rapatriements complets des données sismiques à une station centrale de commande, de façon à restituer sans perte toutes les traces sismiques transmises, en limitant au mieux les durées de transmission nécessaires à cet effet. The transmission method according to the invention is adapted to make the most of this irregular distribution of the strong seismic data collection times in the usual practice of seismic exploration campaigns. to carry out both control transmissions to verify the good progress of the acquisition operations by each acquisition device in the field, as complete repatriations of seismic data to a central control station, so as to restore without loss all the seismic traces transmitted, limiting at best the durations of transmission necessary for this purpose.
La méthode selon l'invention convient pour la transmission de données entre une ou plusieurs unités locales de collecte de données sismiques telles que des traces ou portions de traces sismiques par exemple. et une station centrale de commande. The method according to the invention is suitable for the transmission of data between one or more local units for collecting seismic data, such as traces or portions of seismic traces, for example. and a central control station.
par au moins une voie de transmission. Elle est caractérisée en ce qu'elle comporte une transmission en deux temps des données sismiques avec, dans un premier temps, une transmission de données compressées permettant un contrôle de la qualité de fonctionnement des unités locales et, dans un deuxième temps, une transmission de données permettant un enregistrement sans perte des données sismiques à la station distante.by at least one transmission path. It is characterized in that it comprises a two-step transmission of the seismic data with, initially, a compressed data transmission allowing a control of the quality of operation of the local units and, in a second step, a transmission of data. data enabling lossless recording of the seismic data at the remote station.
La méthode comporte par exemple l'enregistrement local des données, une compression des données avec un taux de compression choisi, suivie d'une première étape de transmission de ces données compressées, une détermination dc la différence entre les données enregistrées localement et les données correspondantes compressées, une deuxième étape postérieure de transfert de cette différence, et une reconstitution à la station centrale des données sismiques collectées par chaque unité locale de collecte, par combinaison des données reçues au cours des deux étapes de transmission et dc transfert. The method includes, for example, local data logging, compression of the data with a chosen compression ratio, followed by a first step of transmitting this compressed data, determination of the difference between the locally recorded data and the corresponding data. compressed, a second subsequent step of transferring this difference, and a reconstruction at the central station of the seismic data collected by each local collection unit, by combining the data received during the two stages of transmission and transfer.
On choisit la technique de compression de données et/ou le taux de coinpression à appliquer aux données en fonction par exemple de la durée d'une lenêtre cte transmission disponible et du débit de transmission permis par la voie de transmission utilisée. The data compression technique and / or the compression rate to be applied to the data is chosen depending on, for example, the duration of a window of available transmission and the transmission rate allowed by the transmission channel used.
Suivant un mode de réalisation, les données sismiques collectées sont enregistrées localement après une compression n'impliquant sensiblement aucune perte et la partie significative est transmise avec un taux de compression impliquant une perte. In one embodiment, the collected seismic data is recorded locally after compression involving substantially no loss and the significant portion is transmitted with a compression ratio involving loss.
La méthode selon l'invention convient par exemple pour le transfert à la station centrale par au moins une voie de transmission de traces sismiques collectées par des unités d'acquisition locales au cours de sessions d'acquisition de données comportant chacune une pluralité de cycles d'enregistrement de signaux sismiques renvoyées par des discontinuités du sous-sol, en réponse à des signaux sismiques transmis dans le sol par une source sismique, les différents cycles d'une même session étant séparés les uns des autres par des intervalles de temps déterminés. Les sessions sont par exemple des journées de travail. Les intervalles de temps entre les sessions peuvent aussi être par exemple dus à des interruptions techniques nécessaires pour modifier ou déplacer l'équipement de terrain. ou bien réaligner un bateau boute-feu suivant un nouvel axe d'évolution par exemple. The method according to the invention is suitable for example for the transfer to the central station by at least one seismic trace transmission channel collected by local acquisition units during data acquisition sessions each comprising a plurality of cycles of data acquisition. recording of seismic signals returned by subsurface discontinuities, in response to seismic signals transmitted into the ground by a seismic source, the different cycles of the same session being separated from each other by determined time intervals. The sessions are for example working days. The time intervals between sessions may also be due for example to technical interruptions necessary to modify or move the field equipment. or realign a fireboat following a new axis of evolution for example.
La méthode peut être mise en oeuvre par exemple en réalisant une première compression de chaque trace sismique avec un premier taux de compression suffisant pour qu'elle puisse être transmise durant un des dits intervalle dc temps I'elllegistlement dans une unité locale d'acquisition local de chaque trace sismique compressée sensiblement sans perte avec un deuxième taux de compression, la détermination de la différence entre les traces sismiques compressées respectivement avec le premier et le deuxième taux, le transfert différé de cette différence durant un intervalle de temps entre les dites sessions, soit en utilisant une tleuxièine voie de transmission (câble, fibre optique, canal radio etc.), soit en déplaçant éventuellement une mémoire de masse jusqu'auprès des unités de collecte pour venir lire Icur-s modules de mémorisation), et la reconstitution à la station centrale de chaque trace sismique . dans le but par exemple de contrôler le bon fonctionnement de chaque unité de collecte locale. The method can be implemented for example by performing a first compression of each seismic trace with a first compression ratio sufficient for it to be transmitted during one of said time interval I'leglegistlement in a local local acquisition unit of each substantially lossless compressed seismic trace with a second compression ratio, determining the difference between the seismic traces compressed respectively with the first and the second rate, the delayed transfer of this difference during a time interval between said sessions, either by using a long transmission path (cable, optical fiber, radio channel, etc.), or by possibly moving a mass memory to the collection units to read Icur-s memory modules), and the reconstitution to the central station of each seismic trace. for example to check the proper functioning of each local collection unit.
La première compression est effectuée par exemple en appliquant une technique de compression avec perte en utilisant par exemple une technique dc transformation par ondelettes avec un taux impliquant des pertes. The first compression is performed for example by applying a lossy compression technique using for example a wavelet transformation technique with a rate involving losses.
Pour obtenir des données compressées sans perte, on peut appliquer par exemple aux données sismiques une technique de prédiction statistique ou de transformation par ondelettes. To obtain lossless compressed data, for example, the seismic data may be applied with a statistical prediction or wavelet transformation technique.
Le système pour la mise en oeuvre de l'invention est caractérisé en ce que chaque unité locale de collecte comporte des moyens d'enregistrement de données. The system for carrying out the invention is characterized in that each local collection unit comprises data recording means.
un ensemble de traitement comprenant des moyens de compression des données avec un taux de compression choisi, des moyens pour déterminer la différence entre les données enregistrées localement et les données correspondantes compressées, des moyens de transmission des données compressées, des moyens de transfert de la dite différence à la station, et un ensemble de traitement dans la stations distante comprenant des moyens pour reconstituer les données sismiques collectées par chaque unité locale de collecte. par combinaison des données transmises et des données transférées, et éventuellement des moyens dans chaque unité locale de collecte pour appliquer aux données sismiques une deuxième compression de type sans perte avec un deuxième taux de compression,
Chaquc unité locale de collecte comporte par exemple un ordinateur pourvu d'un processeur de signaux qui est programmé pour effectuer la compression des don nées
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un exemple non limitatif de réalisation, en sc refclant aux dessins annexés où - la Fig. 1 montre schématiquement un dispositif d'acquisition et de transmissioii de
données sismiques - la Fig.2 montre schématiquement sous forme de blocs fonctionnels. la structure
interne d'une unité locale d'acquisition - la Fig.3 illustre la technique connue de prédiction statistique de la valeur
d'échantillons d'un signal - la Fig.4 schématise les opérations de compression d'un signal - la Fig.5 schématise les opérations de décompression symétrique d'un signal - la Fig.6 montre différentes ondelettes permettant d'analyser un signal à
comprimer; - les Fig.7, 8. 9 montrent respectivement un signal sinusoïdal et ses transformées
par ondelette de Haar et ondelette D20 - la Fig. 10 montre différentes fonctions d'ondelette et d'échelle bien adaptées à la
compression de signaux sismiques - la Fig. 1 1 montre un histogramme d'erreur quadratique moyenne (RMS) obtcnu
par exemple avec une ondelette S20 pour un signal sismique impulsionnel; et - la Fig. 12 montre un histogramme analogue pour un signal sismique vibratoire.a processing unit comprising means for compressing the data with a chosen compression ratio, means for determining the difference between the locally recorded data and the corresponding compressed data, means for transmitting the compressed data, means for transferring the said data; difference at the station, and a processing set at the remote station including means for reconstructing the seismic data collected by each local collection unit. by combining the transmitted data and the transferred data, and possibly means in each local collection unit to apply to the seismic data a second lossless type compression with a second compression ratio,
Each local collection unit comprises for example a computer provided with a signal processor which is programmed to perform the compression of data.
Other features and advantages of the method according to the invention will appear on reading the following description of a non-limiting embodiment, with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 schematically shows a device for acquiring and transmitting
seismic data - Fig.2 shows schematically in the form of functional blocks. the structure
of a local acquisition unit - Fig.3 illustrates the known technique of statistical prediction of the value
of samples of a signal - Fig.4 schematizes the operations of compression of a signal - Fig.5 schematizes the symmetrical decompression operations of a signal - Fig.6 shows different wavelets to analyze a signal at
compress; - Fig.7, 8. 9 show respectively a sinusoidal signal and its transforms
by Haar wavelet and D20 wavelet - FIG. 10 shows various wavelet and scaling functions well adapted to the
compression of seismic signals - FIG. 1 1 shows an error histogram of mean squared error (RMS) obtcnu
for example with a S20 wavelet for a pulse seismic signal; and - FIG. 12 shows a similar histogram for a vibratory seismic signal.
Le dispositif sismique schématisé à la Fig. l comporte un ensemble souvent considérable (de plusieurs centaines à plusieurs milliers) de récepteurs sismiques R répartis à intervalles les uns des autres sur une zone à explorer. suivant une disposition convenant pour le type de prospection 2D ou 3D à effectuer, ces récepteurs captant les ondes sismiques renvoyées par des discontinuités soutel-raines, en réponse à la transmission dans le sol d'ondes sismiques produites par une source
S, et une station centrale de commandc ct d'enregistrement 1 où tous les signaux sismiques collectés sont finalement centralisé par le rnoyen du système de transmission qui va être décrit. Chacun de ces récepteurs R est constitu le plus souvent d'une bretelle de capteurs élémentaires alignés qui produisent chacun une "trace sismique"
Le dispositif comporte un ensemble d'unités locales A de collecte des données sismiques, chacune adaptée à acquérir au moins une trace sismique.The seismic device schematized in FIG. It comprises a set that is often considerable (from several hundred to several thousand) of seismic receivers R distributed at intervals of one another over an area to be explored. according to a provision suitable for the type of 2D or 3D prospecting to be carried out, these receivers sensing the seismic waves returned by continuous discontinuities, in response to the transmission in the ground of seismic waves produced by a source
S, and a central control and recording station 1 where all the collected seismic signals are finally centralized by the medium of the transmission system to be described. Each of these receivers R most often consists of a ramp of aligned elementary sensors which each produce a "seismic trace"
The device comprises a set of local seismic data collection units A, each adapted to acquire at least one seismic trace.
L'ensemble des unités de collecte A communique avec une station centrale
CS soit directement (par radio ou par câble), soit par l'intermédiaire cie stations intermédiaires LS avec des fonctions plus ou moins complexes. Il peut s'agir de concentrateurs destinés à organise et séquencer les échanges entre les unités locales
RTU et la station centrale comme décrit par exemple dans le brevet EP-A-594 477 du demandeur. Outre ces fonctions de concentration, chaque station intermédiaire LS peut être dotée de fonctions de commande et contrôle de tâches diverses exécutées par les unités locales RTU, sous le contrôle de la station centrale comme décrit dans le brevet FR-A-2 720 518. Chacune de ces stations intermédiaires LS contrôle par exemple un nombre p d'unités locales de collecte A. Elles communiquent avec les unités de leurs groupes respectifs par une liaison radio ou éventuellement par une ligne de transmission 1. Les unités intermédiaires communiquent avec la station centrale SC par des canaux hertziens Fi, F2. ..., Fn. La collecte des données sismiques mémorisées dans les différentes unités d'acquisition peut encore s'effectuer par transfert direct sur une mémoire de masse déplacée sur le terrain successivement jusqu' au voisinage de chacune d'elles.All collection units A communicate with a central station
CS either directly (by radio or cable) or via intermediate stations LS with more or less complex functions. These can be hubs to organize and sequence exchanges between local units
RTU and the central station as described for example in the patent EP-A-594 477 of the applicant. In addition to these concentration functions, each intermediate station LS may be provided with various task control and execution functions performed by the local RTU units, under the control of the central station as described in FR-A-2 720 518. Each of these intermediate stations LS controls for example a number p of local collection units A. They communicate with the units of their respective groups by a radio link or possibly by a transmission line 1. The intermediate units communicate with the central station SC by radio channels Fi, F2. ..., Fn. The collection of the seismic data stored in the different acquisition units can also be carried out by direct transfer to a mass memory displaced in the field successively to the vicinity of each of them.
Le dispositif comporte une source sismique S. Selon les cas. il s'agit d'une source impulsionnelle telle qu'une charge explosive par exemple produisant une trace sismique, ou d'un vibrateur. Cette source peut être couplée avec les terrains de la zone à explorer et reliée par radio ou câble de commande avec la station centrale ou bien dans le cas d'une exploration de zones côtières, éventuellement oemorquee en immension par un bateau boute-feu, relié par radio avec la station centrale. The device comprises a seismic source S. Depending on the case. it is a pulse source such as an explosive charge for example producing a seismic trace, or a vibrator. This source may be coupled with the lands of the area to be explored and connected by radio or control cable with the central station or in the case of an exploration of coastal areas, possibly oemorquee in immension by a fireboat, connected by radio with the central station.
Chaque appareil d'acquisition Ai (Fig.2) est adapté à collecter par exemple k traces captés par un certain nombre k de récepteurs sismiques R1, R2. Rk. A cet effet, il comporte par exemple (k > 1) chaînes d'acquisition CAI à CAk recevant respectivement les k signaux et comportant chacune un filtre passe-bas F11. F12,. Each acquisition apparatus Ai (FIG. 2) is adapted to collect for example k traces picked up by a number k of seismic receivers R1, R2. Rk. For this purpose, it comprises, for example (k> 1) CA1 acquisition chains CAk respectively receiving the k signals and each comprising a low-pass filter F11. F12 ,.
Fk un pré-amplificateur PAl, PA2 PAk, un filtre passe-haut F21. F27,.. F'k et un convertisseur analogique-numérique (ADC) Cl, C2 ..., Ck pour convertir les signaux analogiques amplifiés et filtrés en mots numériques. Toutes les chaînes sont connectées à un microprocesseur 2 traitant les mots numériques de 16 à 32 bits par exemple, programmé pour gérer l'acquisition et les échanges avec la station centrale 1. Au microprocesseur 2 sont associés deux blocs de mémoire Ml et M2 et une mémoire Mp pour les programmes. Le processeur 2 est connecté à une unité 3 d'émission-réception par radio ou par ligne, adaptée à la voie de transmission employée pour la communication avec la station centrale CS ou la station intermédiaire correspondante LS. S'il s'agit d'une voie hertzienne. l'unité 3 comporte un radio-émetteur RE et un radio-récepteur RR qui communique avec une antenne 4.Fk a pre-amplifier PA1, PA2 PAk, a high-pass filter F21. F27, .. F'k and an analog-to-digital converter (ADC) C1, C2 ..., Ck to convert the amplified and filtered analog signals into digital words. All the chains are connected to a microprocessor 2 processing the digital words of 16 to 32 bits for example, programmed to manage the acquisition and the exchanges with the central station 1. At the microprocessor 2 are associated two memory blocks Ml and M2 and a Mp memory for programs. The processor 2 is connected to a transmission-reception unit 3 by radio or line, adapted to the transmission channel used for communication with the central station CS or the corresponding intermediate station LS. If it is a terrestrial channel. the unit 3 comprises a radio transmitter RE and a radio receiver RR which communicates with an antenna 4.
Une unité d'interface 5 décrite dans le brevet FR-A-2.608.780 précité, permet en outre une communication par rayons infra-rouges avec un boîtier d'initialisation 6 à l'aide duquel un opérateur peut éventuellement communiquer au processeur de gestion 2, des instructions d'adressage et de sélection des paramètres de fonctionnement des chaînes d'acquisition.An interface unit 5 described in the aforementioned FR-A-2,608,780, further allows infrared communication with an initialization box 6 by means of which an operator can optionally communicate to the management processor 2, instructions for addressing and selection of the operating parameters of the acquisition chains.
Le système selon l'invention de prétérellce, comporte dans chaque appareil d'acquisition Ai, un processeur 7 spécialisé dans le traitement des signaux. II peut s'agir par exemple d'un processeur à 32 bits à virgule flottante du type DSP 96002 par exemple, qui est associé à un dispositif du type DMA pour accélérer les traiisferts par blocs de données ente les deux processeurs 2 et 7. A ce dernier, est adjoint une mémoire de travail Mp. Chaque appareil d'acquisition comporte aussi une alimentation électrique autonome 8. The system according to the invention of preterellce, comprises in each acquisition apparatus Ai, a processor 7 specialized in signal processing. It may be, for example, a 32-bit floating-point processor of the DSP 96002 type, for example, which is associated with a device of the DMA type to accelerate the data block processing between the two processors 2 and 7. the latter, is attached a working memory Mp. Each acquisition device also has an independent power supply 8.
Le processeur 2 agit en maître. II a pour fonctions de réaliser le décodage des ordres transmis par la station centrale 1. et de gérer - I'acquisition des signaux des récepteurs R1 à Rk par les différentes chaînes
d'acquisition, - les transmissions en relation avec l'unité 3; - les mémoires M1 et M2 pour le stockage temporaire des données: - les entrées-sorties; - les interruptions entre programmes; - les échanges avec le processeur de calcul DSP 7 etc.Processor 2 acts as master. Its functions are to decode the commands transmitted by the central station 1. and to manage the acquisition of the signals of the receivers R1 to Rk by the different channels.
acquisition, - transmissions in relation to unit 3; memories M1 and M2 for the temporary storage of data: the inputs-outputs; - interruptions between programs; the exchanges with the calculation processor DSP 7 etc.
De par sa structure propre, le processeur de calcul DSP 7 est particulièrement adapté à effectuer à grande vitesse des opérations telles que des conversions de format, des multiplications de nombres complexes, des transformations de Fourier du type FFT, des corrélations entre les signaux reçus et les signaux émis, des filtrages numériques, des sommations de tirs successifs avec élimination des bruits perturbateurs de nature non sismique, des combinaisons entre eux des signaux délivrés par des récepteurs sismiques multi-axes tels que des géophones tri-axiaux par exemple, etc. Les pré-traitements accomplis localement avant transmission contribuent à réduire sensiblement le nombre de tâches dévolues à la station centrale
I et donc la puissance de calcul installée qui devient considérable quand le nombre de traces sismiques à acquérir en temps réel est de plusieurs centaines voire même dépasse mille.Due to its inherent structure, the DSP 7 computing processor is particularly suitable for high speed operations such as format conversions, complex number multiplications, FFT-type Fourier transformations, correlations between the received signals and transmitted signals, digital filtering, summations of successive shots with elimination of non-seismic disturbing noises, combinations of signals delivered by multi-axis seismic receivers such as triaxial geophones for example, etc. Pre-processing done locally before transmission helps to significantly reduce the number of tasks assigned to the central station
I and therefore the computing power installed which becomes considerable when the number of seismic traces to be acquired in real time is several hundred or even exceeds one thousand.
Comme on va le décrire ci-après, le processeur 7 de chaque unité de collecte
A est également programmé pour appliquer aux traces collectées, un ou plusieurs algorithmes de compression de données de façon à réduire le volume de données à et à profiter au mieux des intervalles de temps plus ou moins longs intercalés entre les cycles d'émission-réception ou tirs d'une même série de cycles ou entre les séries de tirs successifs. As will be described below, the processor 7 of each collection unit
A is also programmed to apply to collected traces, one or more data compression algorithms so as to reduce the volume of data to and take advantage of the more or less long time intervals interposed between the transmission-reception cycles or shots of the same series of cycles or between the series of successive shots.
A chacun des cycles successifs d'émission-oe'ception. une trace sismique est numérisée et enregistrée dans une mémoire de chaque unité de collecte Ai. De prétérence, on appliquc à la trace une compression de type sans perte. II peut S';lgil par exemple de la technique prédictive dite LPC précédemment évoquée où l'amplitude s(t) d'un échantillon de signal à un instant t (Fig.3) est calculée par une prédiction faite à partir d'un certain nombre p échantillons aux temps (t-l), (t-2), (t3), ... (t-p). To each of the successive cycles of emission-oe'ception. a seismic trace is digitized and stored in a memory of each collection unit Ai. In preterence, a lossless type compression is applied to the trace. For example, it may be the previously mentioned LPC predictive technique where the amplitude s (t) of a signal sample at a time t (FIG. 3) is calculated by a prediction made from a number p samples at times (tl), (t-2), (t3), ... (tp).
La valeur prédite est calculée en accord avec la relation
Au lieu de transmettre l'échantillon, on transmet sa prédiction sA(t) c'est-àdire les coefficients de prédiction et les résidus e(t) c'est-à-dire l'écart que l'on calcule entre la valeur réelle s(t) et la prédiction s^(t) qui en est faite au temps t, ce qui permet de retrouver la valeur s(t) = sA(t) + e(t) ) (Fig.4). Si la prédiction est bonne, les rési Instead of transmitting the sample, one transmits its prediction sA (t), that is to say the prediction coefficients and the residuals e (t), that is to say the difference that one calculates between the value real s (t) and the prediction s ^ (t) which is made at time t, which allows to find the value s (t) = sA (t) + e (t)) (Fig.4). If the prediction is good, the resi
La méthode selon l'invention comporte l'application à chaque trace d'un taux de compression relativement important choisi de façon que cette trace comprimée puisse être transmise sur une voie de transmission relativcmcnt étroite et dans une fenêtre de transmission imposée par le déroulenient des sessions d'émission- réception. La durée d'un cycle d'acquisition est de l'ordre de quelqucs secondes (6s par exemple), supérieure le plus souvent à l'intervalle de temps séparait deux cycles successifs. On choisit donc un type de compression et un taux permettant de transmettre par exemple l'ensemble de la trace dans cette fenêtre imposée Ou au moins une partie significative de celle-ci. The method according to the invention comprises the application to each trace of a relatively large compression ratio chosen in such a way that this compressed trace can be transmitted on a relatively narrow transmission path and in a transmission window imposed by the session run. transmission-reception. The duration of an acquisition cycle is of the order of a few seconds (for example 6s), which is usually greater than the time interval between two successive cycles. One thus chooses a type of compression and a rate allowing to transmit for example the whole of the trace in this imposed window Or at least a significant part of this one.
Il en résulte généralement une perte d'information qui est tolérable ici car les données transmises servent à des fins de contrôle. L'examen de la trace meme légèrement déformée par la compression, suffit à un opérateur dans la station CS (Fig. I ) pour vérifier que la trace a bien été enregistrée. This usually results in a loss of information that is tolerable here because the transmitted data is for control purposes. The examination of the trace, even slightly deformed by the compression, is sufficient for an operator in the CS station (Fig. I) to verify that the trace has been recorded.
Cette première transmission à des fins de contrôle est utilisée dans la méthode selon l'invention pour reconstituer à la station chacune des traces telle qu'elle a été enregistrée après compression sans perte dans les mémoires M 1, M2 (Fig.2) de chaque unité de collecte A. Plutôt que de transmettre sans perte la masse considérable de données correspondant à toutes les traces mémorisées au cours d'une même série ou d'une session quotidienne, on calcule dans chaque unité de collecte la différence entre d'une part la trace compressée sans perte (ou éventuellement la trace réelle non compressée), et d'autre part la trace compressée qui a été auparavant transmise à des fins de contrôle. Pour reconstituer chaque trace à la station centrale, on transmet dans un deuxième temps seulement cette différence. Cette procédure dc transfert en deux temps réduit globalement et de façon considérable, le ternps qui autrement serait nécessaire pour rapatrier les traces complètes. This first transmission for control purposes is used in the method according to the invention to reconstitute at the station each of the traces as it has been recorded after compression without loss in the memories M 1, M2 (FIG. collection unit A. Rather than transmitting without loss the considerable amount of data corresponding to all the traces stored in the same series or a daily session, the difference between the one part and the other unit is calculated in each collection unit. the lossless compressed trace (or possibly the uncompressed real trace), and on the other hand the compressed trace that was previously transmitted for control purposes. To reconstitute each trace at the central station, this difference is transmitted in a second time only. This two-step transfer procedure reduces overall and considerably the time that would otherwise be needed to repatriate complete traces.
Comme technique de compression, on peut choisir aussi par exemple celle basée sur la transformée en ondelettes. As compression technique, one can also choose for example that based on the wavelet transform.
Comme on l'a vu, l'analyse par ondelettes consiste à décomposer un signal quelconque sur une base de fonctions particulières d'un sous-espace ayant des propriétés bien déterminées. Une ondelette f ou y est une fonction dont les versions translatées (temporel) et dilatées (fréquence) forment une base de ce sous-espace. As we have seen, wavelet analysis consists in breaking down any signal on the basis of particular functions of a subspace having well-defined properties. A wavelet f or y is a function whose translated (temporal) and expanded (frequency) versions form a basis for this subspace.
L'objectif désiré est de modéliser un signal en cherchant où peuvent être localisées (dans le temps) les irrégularités du signal ( par exemple des variations brusques ou hautes fréquences).The desired objective is to model a signal by looking for where the irregularities of the signal (for example sudden or high frequency variations) can be located (in time).
On appelle f la fonction "d'échelle" qui permet d'avoir une version filtrée passe-bas du signal original, et y la fonction "ondelette" permettant d'avoir les détails (filtre passe-haut) entre deux versions consécutives filtrées par f. Dès lors, la réunion de ces informations nous permet de reconstituer le signal original suivant certaines conditions. On nomme "filtres d'analyse", les filtres permettant la transformée avant par onde lettes et "filtres de synthèse" ceux utilisés pour la tranformée inverse. We call f the function of "scale" which makes it possible to have a filtered version low-pass of the original signal, and y the function "wavelet" allowing to have the details (filter high-pass) between two consecutive versions filtered by f. Therefore, the gathering of this information allows us to reconstitute the original signal according to certain conditions. We call "analysis filters", the filters allowing the wave before transform and "synthesis filters" those used for the inverse transformation.
Différentes familles d'ondelettes connues existent. On peut utiliser par exemple une famille de filtres appelés "filtres quadratiques miroir" (QMF) qui autorisent un filtre d'analyse identique à celui de synthèse, et un filtre représentant la fonction ondelette y miroir du filtre représentant la fonction d'échelle f (les coefficents sont utilisés en sens inverse).Different families of known wavelets exist. For example, a family of filters called "quadratic mirror filters" (QMF) can be used which allow an analysis filter identical to the synthesis filter, and a filter representing the wavelet y mirror function of the filter representing the scaling function f ( the coefficients are used in the opposite direction).
Par cette transformée en ondelettes, on obtient une liste de coefficients, et la compression intervient en annulant les coefficients les plus faibles en amplitude, inférieurs à un seuil déterminé. Le nombre de coefficients à conserver intacts est au choix de l'utilisateur en sachant que plus leur nombre est élevé, meilleure est l'approximation (la totalité des coefficients assure une reconstruction parfaite) lors de la transformée inverse. I1 faut noter que l'ordre des coefficients est primordial pour la reconstruction et que donc même les coefficients nuls sont à préserver. Ces coefficients une fois quantifiés en nombres entiers sont bien adaptés à une compression du type RLE déjà citée. By this wavelet transform, we obtain a list of coefficients, and the compression intervenes by canceling the weakest coefficients in amplitude, lower than a determined threshold. The number of coefficients to keep intact is the user's choice knowing that the higher the number, the better the approximation (the totality of the coefficients ensures a perfect reconstruction) during the inverse transform. It should be noted that the order of the coefficients is primordial for the reconstruction and that therefore even the zero coefficients are to be preserved. These coefficients once quantified in integers are well adapted to a compression of the RLE type already mentioned.
On choisit de préférence une ondelette bien adaptée au filtrage de certaines fréquences du signal. Une ondelette bien adaptée aux irrégularités d'un signal comme
I'ondelette de Haar (Fig.6) sur un signal n'ayant aucune irrégularité, une sinusolde par exemple (Fig.7), fournit des coefficients de détails élevés (Fig.8). Alors qu'une ondelette de type D20 (Fig.6) augmente en amplitude les coefficients cic basses
Fréquences et minimise mieux les autres (Fig.9), ce qui est nettement mieux adapté à la compression. Finalelllent, pour ce type de transformation, on choisit Fig. 10) l'ondelette qui aura la capacité à concentrer un maximum d'énergie du signal dans les basses-fréquetices sera la meilleure d'un point de vue compression.A wavelet well adapted to filtering certain frequencies of the signal is preferably chosen. A wavelet well adapted to the irregularities of a signal like
The Haar wave (Fig.6) on a signal having no irregularity, a sinusoid for example (Fig.7), provides high detail coefficients (Fig.8). While a D20 wavelet (Fig.6) increases in amplitude the low cic coefficients
Frequencies and better minimizes the others (Fig.9), which is much better suited to compression. Finalelllent, for this type of transformation, we choose Fig. 10) the wavelet which will have the capacity to concentrate a maximum of energy of the signal in the low-frequetices will be the best from a point of view compression.
Pour évaluer la qualité cte la reconstruction on détermine (Fig. 11, 12), l'erreur quadratique moyenne) dont le taux RMS qui mesure l'erreur dc reconstruction au sens de l'énergie du signal, est défini commc suit
avec X .un échantillon du signal original, et x, un échantillon du signal reconstruit.In order to evaluate the quality of the reconstruction, we determine (Fig. 11, 12), the mean squared error, whose RMS rate, which measures the error of reconstruction in the sense of the signal energy, is defined as follows.
with X, a sample of the original signal, and x, a sample of the reconstructed signal.
Une méthode connue facilitant la sélection de la famille d'ondelettes la Inicux adaptée à la nature des signaux sismiques à traiter, est la Méthode de transformation par paquets d'ondelettes avec constitution d'une "librairie" de bases d'ondelettes, attribution d'une note à chaque base à l'aide d'une fonction de coût, telle que le logarithme de l'énergie ou l'entropie, note qui mesure l'importance de l'information contenue dans cette base; puis sélection des bases les mieux notées. perniettai0t la meilleure reconstitution du signal. La compression s'effectue également cn annulaiit les coefficients les plus faibles. A known method facilitating the selection of the Inicux wavelet family adapted to the nature of the seismic signals to be processed, is the wavelet packet transformation method with the constitution of a "library" of wavelet bases, allocation of a note at each base using a cost function, such as the logarithm of energy or entropy, which measures the importance of the information contained in this database; then select the best rated bases. perniettai0t the best signal reconstruction. Compression is also performed by canceling the lowest coefficients.
On peut utiliser par exemple une fonction de coût d'un type connu définie par:
Avec x" x,. l'ensemble des "j" coefficients d'unc base tonnée et # Ic coût de cette basc. For example, a cost function of a known type defined by:
With x "x, the set of" j "coefficients of a base and the cost of this basc.
Le nombre de coefficients nécessaire à la reconstruction ciu signal détermine le taux de compression appliqué. En l'occurrence, ce taux est imposé par le cadencement fixé des cycles d'missioll-réception sismique qui délimite les fenêtres de transmission des traces compressées transmises à des fins contrôle. On. n'envoie ainsi dans un premier temps que la partie la plus significative des coefficients d'ondelettes, Quant aux résidus, ils sont mémorisés dans les unités de collecte pour obtenir ultérieurement une reconstruction
Dans un deuxième temps, on met à profit les intervalles de temps d'interruption inhérents à la technique de prospection utilisée, pour transmettre la différence entre la trace sismique complète et la partie déjà transmise à des fins de contrôle, en l'occurrence les résidus i.e. la série complète des coefficients de la transformation. The number of coefficients necessary for the reconstruction ciu signal determines the compression ratio applied. In this case, this rate is imposed by the fixed timing of the seismic missioll-reception cycles which delimits the transmission windows of the compressed traces transmitted for control purposes. We. thus sending only the most significant part of the wavelet coefficients in a first step, As for the residues, they are stored in the collection units to obtain a reconstruction later.
In a second step, we take advantage of the interruption time intervals inherent in the prospecting technique used, to transmit the difference between the complete seismic trace and the part already transmitted for control purposes, in this case the residuals. ie the complete series of the coefficients of the transformation.
Voici, à titre d'exemples, les taux d'erreur quadratique moyenne (RMS) obtenus en fonction du nombre de coefficients
En prospection sismique avec source impulsionnelle:
In seismic prospection with impulse source:
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> coefficients <SEP> Taux <SEP> de <SEP> compression <SEP> RMS
<tb> <SEP> 100 <SEP> 97% <SEP> 1,36% <SEP>
<tb> <SEP> 500 <SEP> 91% <SEP> 14e-3%
<tb>
En prospection sismique avec vibrateur
<tb><SEP> 100 <SEP> 97% <SEP> 1.36% <SEP>
<tb><SEP> 500 <SEP> 91% <SEP> 14th-3%
<Tb>
In seismic prospection with vibrator
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> coefficients <SEP> Taux <SEP> de <SEP> compression <SEP> RNIS <SEP>
<tb> <SEP> 100 <SEP> 83% <SEP> 3,18% <SEP>
<tb> <SEP> 500 <SEP> 57% <SEP> 28e-2 <SEP>
<tb>
Pour 100 coefficients d'ondelettes significatifs ( Ts = 97%, TV = 91% ). on obtient les taux RMS moyens suivants par WPT sur l'ensemble des traces
<tb><SEP> 100 <SEP> 83% <SEP> 3.18% <SEP>
<tb><SEP> 500 <SEP> 57% <SEP> 28th-2 <SEP>
<Tb>
For 100 significant wavelet coefficients (Ts = 97%, TV = 91%). the following average RMS rates are obtained by WPT on all traces
<tb> <SEP> D20 <SEP> C30 <SEP> S20
<tb> <SEP> Explosif <SEP> 1,53 <SEP> % <SEP> 1,38% <SEP> % <SEP> 1,36% <SEP>
<tb> Vibratoire <SEP> 3,33% <SEP> 3,24% <SEP> 3,18N <SEP>
<tb>
On vérifie que les ondelettes à tendance symétriques (C30 et S20), sont les mieux adaptées
II s'avère que la sismique vibratoire en pratique est plus difficile à reconstruire que la sismique impulsionnelle. Voici par exemple à titre de comparaison, la même opération avec 500 coefficients (Ts = 8357o, Tv = 57% ):
<tb><SEP> Explosive <SEP> 1.53 <SEP>% <SEP> 1.38% <SEP>% <SEP> 1.36% <SEP>
<tb> Vibratory <SEP> 3.33% <SEP> 3.24% <SEP> 3.18N <SEP>
<Tb>
It is checked that the wavelets with symmetrical tendency (C30 and S20), are the best adapted
It turns out that vibration seismic in practice is more difficult to reconstruct than impulse seismic. For example, for comparison, the same operation with 500 coefficients (Ts = 8357o, Tv = 57%):
<tb> <SEP> D20 <SEP> C30 <SEP> S20
<tb> <SEP> Explosif <SEP> 16e-3 <SEP> % <SEP> 14e-3% <SEP> 14e-3% <SEP>
<tb> Vibratoire <SEP> 29e-2% <SEP> 28e-2% <SEP> 28e-2% <SEP>
<tb>
Les erreurs deviennent négligeables pour un taux de compression très intéressant. surtout en explosif.<tb><SEP> D20 <SEP> C30 <SEP> S20
<tb><SEP> Explosive <SEP> 16e-3 <SEP>% <SEP> 14th-3% <SEP> 14th-3% <SEP>
<tb> Vibratory <SEP> 29th-2% <SEP> 28th-2% <SEP> 28th-2% <SEP>
<Tb>
The errors become negligible for a very interesting compression ratio. especially explosive.
Modes de mise en oeuvre:
Différentes possibilités peuvent être utilisées pour réaliser cette transmission en deux temps.Modes of implementation:
Different possibilities can be used to achieve this transmission in two stages.
1) On peut combiner deux modes de compression différents, l'un pour compresser avec perte les données devant être transmises dans un premier temps à des fins de contrôle de qualité, l'autre pour compresser les données enregistrées dans chaque appareil d'acquisition en vue de leur transmission différée dans un deuxième temps. Dans ce cas, les données servant au contrôle qualité peuvent ne servir qu'à ccla. La transmission effectuée dans le deuxième temps portant sur la totalité des traces compressees. 1) We can combine two different modes of compression, one to compress with loss the data to be transmitted initially for quality control purposes, the other to compress the data recorded in each acquisition device in view of their delayed transmission in a second time. In this case, the data used for quality control can only be used for ccla. The transmission carried out in the second time covering all the compressed traces.
2) On peut encore utiliser un seul mode de compression des données et leur appliquer deux taux de compression, le premier étant sans perte pour l'eiiregistoement local des données, le deuxième impliquant des pertes. étant appliqué aux données (I'ensemble de chaque trace par exemple) destinées à etre trallslllises durant le premier temps pour les besoins du controle de qualité. Dans ce cas. on stocke dans les mémoires de chaque unité de collecte A. les résidus traduisant les écarts entre les données complètes et celles transìnises avec perte dans le premier temps, lesquels résidus sont transmis dans un deuxième temps à la station centrale pour la reconstitution des signaux. 2) We can still use a single mode of compression of the data and apply to them two compression ratios, the first being lossless for the local data exchange, the second involving losses. being applied to the data (the set of each trace for example) intended to be traslllises during the first time for the purposes of quality control. In that case. each residue collection unit A is stored in the memories, the residues representing the differences between the complete data and those transferred with loss in the first step, which residues are transmitted in a second step to the central station for the reconstitution of the signals.
3) Dans le cas où l'on utilise une transformation par ondelettes permettant de traduire les données par une série de coefficients de valeurs décroissantes on peut choisir le taux de compression appliqué en sélectionnant le nombre limité dc coefficients que l'on transmet pour le contrôle de qualité, compatible avec la fenêtre de temps dont on dispose pour leur transmission entre deux tirs . Ce nombre est fixé en ne sélectionnant que les coefficients au-dessus d'une certaine valcur-seuil. Le choix peut être imposé par l'opérateur ou éventuellement laissé au système de traitement local. 3) In the case where a wavelet transformation is used to translate the data by a series of coefficients of decreasing values, the compression ratio applied can be chosen by selecting the limited number of coefficients which are transmitted for the control. quality, compatible with the window of time available for their transmission between two shots. This number is fixed by selecting only the coefficients above a certain threshold value. The choice may be imposed by the operator or possibly left to the local processing system.
D'autres variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention si elles sont compatibles avec le principe de la transmission en deux temps des données sismiques avec dans un premier temps une transmission de données compressées permettant un contrôle de la qualité de fonctionnement des unités locales et dans un deuxième temps une transmission de données permettant un enlegistr.ement sans perte des données sismiques à la station distante. Other variants are possible without departing from the scope of the invention if they are compatible with the principle of the two-step transmission of the seismic data with, at first, a transmission of compressed data allowing a control of the quality of operation of the units. local and secondly a data transmission for enlegistr.ement without loss of seismic data at the remote station.
On a décrit uti mode d'implémentation de la méthode au moyen d'un ensemble de traitement dans chaque appareil d'acquisition comportant un processeur de signal de type DSP. II est bien évident cependant que l'on peut utiliser à cet effet d'une façon plus générale tout dispositif de calcul adapté à effectuer toutes les opérations de compression requises. One method of implementation of the method has been described by means of a processing set in each acquisition apparatus having a DSP type signal processor. It is obvious, however, that one can use for this purpose more generally any computing device adapted to perform all the required compression operations.
Claims (9)
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9615823A FR2757641B1 (en) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | METHOD OF TRANSMITTING COMPRESSED SEISMIC DATA |
| US08/958,038 US6061299A (en) | 1996-12-19 | 1997-10-27 | Method of transmitting compressed seismic data |
| DE69715797T DE69715797T2 (en) | 1996-12-19 | 1997-12-12 | Compressed seismic data transmission method |
| EP97403025A EP0849610B1 (en) | 1996-12-19 | 1997-12-12 | Transmission method for compressed seismic data |
| CA002222890A CA2222890C (en) | 1996-12-19 | 1997-12-18 | Method for transmitting compressed seismic data |
| NO975970A NO975970L (en) | 1996-12-19 | 1997-12-18 | Method of transmitting compressed seismic data |
| CNB971094985A CN1174259C (en) | 1996-12-19 | 1997-12-19 | Method for transmission of compressed seismic detecting data |
| JP9351069A JPH10282246A (en) | 1996-12-19 | 1997-12-19 | Method for transmitting compressed earthquake data |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9615823A FR2757641B1 (en) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | METHOD OF TRANSMITTING COMPRESSED SEISMIC DATA |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2757641B1 FR2757641B1 (en) | 1999-01-22 |
Family
ID=9498977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9615823A Expired - Fee Related FR2757641B1 (en) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | METHOD OF TRANSMITTING COMPRESSED SEISMIC DATA |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2757641B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4509150A (en) * | 1980-12-31 | 1985-04-02 | Mobil Oil Corporation | Linear prediction coding for compressing of seismic data |
| US4815044A (en) * | 1986-05-30 | 1989-03-21 | Institut Francais Du Petrole | Seismic signal transmission system using relay radios |
| US4905205A (en) * | 1986-12-23 | 1990-02-27 | Institut Francais Du Petrole | Method for transmitting to a central recording device seismic data collected by acquisition apparatus distributed over the ground and a device for implementing same |
| FR2692384A1 (en) * | 1992-06-11 | 1993-12-17 | Inst Francais Du Petrole | Data acquisition system provided with decentralized processing means. |
-
1996
- 1996-12-19 FR FR9615823A patent/FR2757641B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4509150A (en) * | 1980-12-31 | 1985-04-02 | Mobil Oil Corporation | Linear prediction coding for compressing of seismic data |
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| FR2692384A1 (en) * | 1992-06-11 | 1993-12-17 | Inst Francais Du Petrole | Data acquisition system provided with decentralized processing means. |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GALLI ET AL.: "Exploring the power of wavelet analysis", IEEE COMPUTER APPLICATIONS IN POWER, vol. 9, no. 4, October 1996 (1996-10-01), USA, pages 37 - 41, XP002042115 * |
| LIANG ET AL.: "A translation-invariant wavelet representation algorithm with applications", IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, vol. 44, no. 2, February 1996 (1996-02-01), USA, pages 225 - 232, XP002042114 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2757641B1 (en) | 1999-01-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060831 |