KR101738445B1

KR101738445B1 - 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법

Info

Publication number: KR101738445B1
Application number: KR1020160152791A
Authority: KR
Inventors: 이호영
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2017-05-22
Also published as: EP3324215A1; US20180136351A1; EP3324215B1; US10895653B2

Abstract

본 발명은, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법에 관한 것으로, 다수개의 트레이스로 구성된 세트에서 각 트레이스의 가 초동값을 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 선정하는 단계와, 계측시 발생한 시간 차가 보정되도록 음원-수진기 거리와 매질의 속도를 이용한 노말무브아웃을 수행해 가 초동값들로 구성된 변환세트를 도출하는 단계와, 편차가 큰 가 초동값을 변환세트에서 제외하는 단계와, 변환세트에 남은 가 초동값들의 평균값을 생성해 초동 예상 위치를 도출하는 단계와, 가 초동값들의 평균값에 임의 오차값을 가감해 진 초동 선정 범위를 도출하는 단계와, 진 초동 선정 범위 내에서 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 진 초동값을 선정하는 단계를 포함하며, 잡음이 포함된 탄성파 해상 계측자료로부터 선정되는 초동의 신뢰도를 높일 수 있는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법을 제공한다.

Description

다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법{A method of first arrival detection for multi-channel seismic data considering source-receiver geometry}

본 발명은, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 잡음이 포함된 탄성파 계측자료에서 선정된 초동의 신뢰도를 향상시키는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법에 관한 것이다.

해저 탄성파 탐사는, 해상에서 해저를 향해 음파를 발생시키고, 해저에서 반사된 음파의 계측자료를 전산 처리하여 해저면 형상 및 해저 지층의 이미지를 제작해 지층구조를 파악하는 기술이다.

해저 탄성파 탐사에서는 음파를 발생시키기 위한 음원으로 에어건이나 스파커 등이 사용되며, 신호의 수신을 위한 수신장치로 스트리머 케이블이 사용된다.

스트리머 케이블의 길이는 탐사 종류, 대상 심도 및 수신 채널 수에 따라 수십 m에서 수 km 등 다양하며, 여러 개의 수신 센서에서 동시에 자료를 수신하는 경우를 다중채널 탐사라고 한다.

해저 탄성파 탐사는 탐사선 후방에 음원과 스트리머 케이블을 예인하고 전방으로 탐사선이 항해하며 수행하는데, 일정한 간격으로 음원을 발파하고, 반사 신호를 스트리머 케이블의 센서에서 수신하고, 수신된 신호를 탐사선의 기록장비에서 디지털 자료로 기록하면서 수행된다.

취득된 해저 탄성파 탐사 계측자료는 음파 발생 시점부터 모든 채널에서 주어진 샘플 간격으로 일정 시간 기록된다. 각 채널에서 수신되는 자료를 연속적으로 나타낸 것을 트레이스라고 하고, 한번 발파 시 모든 채널을 포함하는 한 세트의 자료를 음원 모음 자료라고 한다.

음원 모음 자료를 같은 지점의 자료로 재 분류한 것을 공심점 모음 자료라고 한다. 이와 같은 음원 모음 또는 공심점 모음 자료인 탄성파 모음 자료에서 해저면 신호는 음원과 수진기의 배열 및 수심에 따라 쌍곡선 모양으로 나타난다.

각 트레이스에는 해저면과 해저 지층 중 밀도와 전파속도의 변화가 큰 경계면에서 반사되는 신호의 진폭이 기록되어 있어, 이러한 트레이스를 발파 진행에 따라 연속적으로 나타내면 진폭이 큰 부분이 연속되며 해저 지층의 모양과 유사하게 보이는 지층 단면 이미지를 제작할 수 있는데 이것을 탄성파 단면도라고 한다.

그러나, 탄성파 계측자료에는 해수면 너울의 영향으로 수진기가 출렁거림에 따라 발생되는 계측오차 및 반사파가 해수면에서 재반사되어 반복되는 다중 반사파가 포함된다. 해수면 너울에 의한 계측오차 및 다중 반사파는 해저 탄성파 계측자료를 근거로 얻게 되는 해저면 형상 및 해저 지층의 이미지의 품질을 저하 시키는 원인이 된다.

탄성파 계측자료를 근거로 얻게 되는 이미지의 품질을 향상시키기 위해서는 해저면까지의 왕복주시를 산출할 수 있는 초동을 정확히 탐지하여, 해수면 너울에 의한 계측 오차 및 다중 반사파에 의한 영향을 이미지에서 축출하는 과정이 필요하다.

종래 초동 선정 기술은, 천부 지층 탐사자료의 해저면 위치 선정(Gutowski et al., 2002; Lee et al., 2002; Kim et al., 2003; Lee et al., 2004; Lee et al., 2014) 뿐만 아니라 토모그래피, 굴절법 탐사 또는 미소 탄성파(microseismic) 탐사(Wong et al., 2009; Akram, 2011; Rodriguez, 2011; Sabbione and Velis, 2013) 등, 여러 논문을 통해 공개되어 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.

그러나 해상에서 수행되는 탄성파 탐사는, 해상에서 음파를 생성하고, 생성된 음파가 해저에 도달한 뒤 해상을 향해 반사된 반사파를 수집하는 것으로, 해상에 존재하는 파도가 음원 또는 수진기와 충돌함에 따라 계측자료에 의도치 않은 잡음이 포함될 수 밖에 없다.

이에 따라, 해상에서 수행되는 탄성파 탐사를 통해 획득된 탄성파 계측자료로는, 해저면까지의 왕복주시를 산출할 수 있는 초동 선정에 어려움이 크며, 선정된 초동을 신뢰하기 어렵고, 궁극적으로, 계측자료를 근거로 제작되는 이미지의 해상도를 높이는데 한계가 있었다.

또한, 육상에서 수행되는 탄성파 탐사를 통해 획득된 탄성파 계측자료로는, 지상에서 발생하는 잡음으로 인하여 반사면까지의 왕복주시를 산출할 수 있는 초동 선정에 어려움이 크며, 선정된 초동을 신뢰하기 어렵고, 궁극적으로, 계측자료를 근거로 제작되는 이미지의 해상도를 높이는데 한계가 있었다.

또한, 육상 또는 해상에서 미소지진 탐사가 수행될 경우, 탄성파 탐사와는 달리 수진기에 도달하는 반사파의 강도가 매우 약하기 때문에, 배경 잡음의 영향을 탄성파 탐사에 비해 더 크게 받을 수 밖에 없다.

따라서, 미소지진 탐사에서 미소지진 발생 위치는, 시추공 또는 지표에서 획득된 계측자료로부터 선정되는 데, 계측자료에 배경 잡음이 포함됨에 따라, 미소지진의 발생 위치를 정확히 파악하기 어려웠다.

대한민국 공개특허공보 10-2016-0095690호(2016.08.12.)

Akram, J., 2011. Automatic P-wave arrival time picking method for seismic and microseismic data.CSEG Conference Abstracts. Gutowski, M., Breitzke, M., Spieβ, V., 2002.Fast static correction methods for high-frequency multichannel marine seismic reflection data: A high-resolution seismic study of channel-levee systems on the Bengal Fan. Marine Geophysical Researches 23, 57-75. Kim, J.C., Lee, H.Y., Kim, J.S., Kang, D.H., 2003. Suppression of swell effect in high-resolution marine seismic data using cross-correlation scheme. Journal of the Korean Geophysical Society 6, 31-38. Lee, H.-Y., Kim, W., Koo, N.-H., Park, K.-P., Yoo, D.-G., Kang, D.-H., Kim, Y.-G., Seo, G.-S., Hwang, K.-D., 2014. Resolution analysis of shallow marine seismic data acquired using an air gun and an 8-channel streamer cable. Journal of Applied Geophysics 105, 203-212. Lee, H.-Y., Koo, N.-H., Park, K.-P., Kim, J.-K., Kim, W.-S., Kang, D.-H., 2002. Suppression of swell effect in 3.5 kHz sub bottom profiler data. The Sea (Bada) 7, 95-99. Lee, H.-Y., Park, K.-P., Koo, N.-H., Yoo, D.-G., Kang, D.-H., Kim, Y.-G., Hwang, K.-D., Kim, J.-C., 2004.High-resolution shallow marine seismic surveys off Busan and Pohang, Korea, using a small-scale multichannel system. Journal of Applied Geophysics 56, 1-15. Muller, C., Woelz, S., Ersoy, Y., Boyce, J., Jokisch, T., Wendt, G., Rabbel, W., 2009. Ultra-high-resolution marine 2D-3D seismic investigation of the Liman Tepe/Karantina Island archaeological site (Urla/Turkey). Journal of Applied Geophysics68, 124-134. Rodriguez, I.V., 2011.Automatic time-picking of microseismic data combining STA/LTA and the stationary discrete wavelet transform.CSEGConference Abstracts. Sabbione, J.I., Velis, D.R., 2013.A robust method for microseismic event detection based on automatic phase pickers. Journal of Applied Geophysics 99, 42-50. Wong, J., Han, L., Bancroft, J., Stewart, R., 2009. Automatic time-picking of first arrivals on noisy microseismic data. CSEG Conference Abstracts.

본 발명의 목적은, 배경 잡음이 포함된 육상 또는 해상 탄성파 탐사 계측자료로부터 선정되는 초동의 신뢰도를 높일 수 있는, 다중 채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 미소지진 탐사의 계측자료로부터 선정된 초동 또는 미소지진 발생 위치의 신뢰도를 향상시킬 수 있는, 다중 채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법은, 다수개의 트레이스로 구성된 세트에서 각 트레이스의 가 초동값을 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 선정하는 단계와, 계측시 발생한 시간 차가 보정되도록 음원-수진기 거리와 매질의 속도를 이용한 노말무브아웃을 수행해 가 초동값들로 구성된 변환세트를 도출하는 단계와, 편차가 큰 가 초동값을 변환세트에서 제외하는 단계와, 변환세트에 남은 가 초동값들의 평균값을 생성해 초동 예상 위치를 도출하는 단계와, 가 초동값들의 평균값에 임의 오차값을 가감해 진 초동 선정 범위를 도출하는 단계와, 진 초동 선정 범위 내에서 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 진 초동값을 선정하는 단계를 포함한다.

또한, 다수개의 트레이스로 구성된 세트는, 육상 또는 해상에서 수행되는 탄성파 탐사 또는 미소지진 탐사를 통해 획득될 수 있다.

또한, 미소지진 관측을 통해 다수개의 트레이스가 획득된 경우에는, 미소지진 발생 위치를 임의적으로 선정해 다수번 노말무브아웃이 수행되며, 변환세트의 형상을 근거로 미소지진 발생 위치를 유추할 수 있다.

또한, 편차가 큰 가 초동값을 변환세트에서 제외하는 단계는, 변환세트에 도시된 가 초동값들의 표준편차 및 표준편차 감소율이 임의 목표값 보다 작아 질 때까지 수행될 수 있다.

또한, 가 초동값들의 평균값에 가감되는 임의 오차값은, 송수신 장치의 위치 또는 높이 변화, 매질의 속도 또는, 파도 높이를 독립 변수로하는 수식을 통해 산출될 수 있다.

또한, 진 초동 선정 범위를 도출하는 단계는, 평균값에서 임의 오차값을 가감한 값들 사이의 범위를 진 초동 선정 범위로 도출할 수 있다.

또한, 초동 예상 위치를 도출하는 단계에서, 평균값을 음원-수진기 거리와 매질의 속도를 이용한 수식에 대입해 초동 예상 쌍곡선을 생성할 수 있다.

또한, 진 초동 선정 범위를 도출하는 단계에서는, 평균값에서 임의 오차값을 가감한 값을 수식에 대입해 생성된 범위쌍곡선들 사이의 범위를 진 초동 선정 범위로 도출할 수 있다.

또한, 진 초동값의 적절성을 한 세트 내에서 검증하고 보완하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 진 초동값의 적절성을 한 세트 내에서 검증하고 보완하는 단계는, 노말무브아웃을 수행해 한 세트를 이루는 각 트레이스의 진 초동값들을 변환세트로 변환하고, 변환세트에서 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 작은지 판단하는 단계와, 변환세트에서 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 크면, 편차가 큰 진 초동값을 초동 예상 위치값으로 대체하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 세트 간 비교를 통해, 진 초동값의 적절성을 재차 검증하고 보완하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 세트 간 비교를 통해, 진 초동값의 적절성을 재차 검증하고 보완하는 단계는, 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값과 임의 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 비교해 차이값을 산출하고, 차이값이 연속성 평가값에 비해 작은지 판단하는 단계와 차이값이 연속성 평가값에 비해 크면, 특정 세트의 변환세트에서 트레이스들의 진 초동값 표준편차가 임의 비교값에 비해 작은지 판단하는 단계와 특정 세트의 트레이스들의 진 초동값 표준편차가 임의 비교값에 비해 크면, 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 특정 세트의 특정 트레이스의 초동 예상 위치값 또는 임의 세트 중 특정 트레이스들의 진 초동값의 평균값으로 대체하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 차이값은, 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값에서 임의 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 빼서 산출되거나, 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값에서 임의 세트 중 특정 트레이스들의 진 초동값의 평균값을 빼서 산출될 수 있다.

또한, 본 발명은, 본 발명의 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 저장매체를 제공할 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.

본 발명에 의할 경우, 잡음이 포함된 육상 또는 해상 탄성파 탐사 계측자료로부터 선정되는 초동의 신뢰도를 높일 수 있다.

또한, 미소지진 탐사의 계측자료로부터 선정되는 초동 또는 미소지진 발생위치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

또한, 초동 이전의 잡음이나 강한 신호 등을 초동으로 선정하는 오류를 방지할 수 있다.

또한, 선정된 진 초동의 표준편차를 임계값(적절성 평가값)과 비교해 진 초동의 선정 신뢰도를 평가하게 되므로, 선정된 진 초동의 신뢰도를 목표치로 유지할 수 있다.

또한, 계측 위치별로 구분되는 다수개의 세트 중 특정 트레이스의 진 초동 평균값 또는 바로 이전 세트의 진 초동과 선정된 진 초동의 차이를 임계값(연속성 평가값)과 비교해 선정된 진 초동의 신뢰도를 재차 검토할 수 있다.

궁극적으로, 잡음이 포함된 탄성파 계측자료로부터도, 신뢰도가 높은 초동을 선정할 수 있으며, 해상도가 높은 해저면 형상 및 해저 지층의 이미지를 얻을 수 있다.

한편, 육상에서 수행되는 탄성파 탐사에서도 주요 반사층의 초동을 대상으로 적용가능하며, 미소지진 탐사에 본 발명이 적용될 경우, 크랙의 위치(음파 생성 위치)를 유추할 수 있다.

또한, 해저면 또는 지표면 하부 주요 지층에서 반사되는 주요 반사파 이벤트 선정에도 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법의 절차도,
도 2는 해상에서 수행되는 탄성파 탐사의 예시도 및 세트의 예시도,
도 3은 도 1의 절차도에 따라 탄성파 탐사 계측자료로부터 선정된 가 초동값들을 나타낸 예시도,
도 4는 도 1의 절차도에 따라 노말무브아웃을 수행해 도출된 가 초동값들이 표시된 변환세트의 예시도,
도 5는 미소지진 발생 위치를 임의적으로 선정해 다수번 노말무브아웃을 수행해 도출된 변환세트의 예시도,
도 6은 표준편차 및 표준편차 감소율의 변화 예시도,
도 7은 도 1의 절차도에 따라 선정된 초동 예상 위치 및 진 초동 선정 범위의 예시도,
도 8은 도 1의 절차도에 따라 진 초동 선정 범위가 세트 및 변환세트에 표시된 예시도,
도 9는 도 1의 절차도에 따라 진 초동 선정 범위에서 선정된 진 초동값의 예시도,
도 10은 도 1의 절차도 진행 후 수행되는 진 초동값의 적절성을 한 세트 내에서 검증하고 보완하는 단계를 나타낸 절차도,
도 11은 도 10의 절차도에 따라 노말무브아웃을 수행해 선정된 진 초동값들이 표시된 변환세트의 예시도,
도 12는 도 10의 절차도 진행 후 수행되는 세트 간 비교를 통해, 진 초동값의 적절성을 재차 검증하고 보완하는 단계를 나타낸 절차도,
도 13은 도 1의 절차도에 의한 초동 선정 결과 및 종래 방법에 따른 초동 선정 결과 세트이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니 된다.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "~부", "~기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.

도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법은, 다수개의 트레이스로 구성된 세트에서 각 트레이스의 가 초동값을 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 선정하는 단계(S100)와, 계측시 발생한 시간 차가 보정되도록 음원(100)-수진기(200) 거리와 매질의 속도를 이용한 노말무브아웃을 수행해 가 초동값들로 구성된 변환세트를 도출하는 단계(S200)와, 편차가 큰 가 초동값을 변환세트에서 제외하는 단계(S300)와, 변환세트에 남은 가 초동값들의 평균값을 생성해 초동 예상 위치를 도출하는 단계(S400)와, 가 초동값들의 평균값에 임의 오차값을 가감해 진 초동 선정 범위(400)를 도출하는 단계(S500)와, 진 초동 선정 범위(400) 내에서 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 진 초동값을 선정하는 단계(S600)를 포함한다.

다수개의 트레이스로 구성된 세트는, 육상 또는 해상에서 수행되는 탄성파 탐사 또는 미소지진 탐사를 통해 획득된다.

미소지진 관측을 통해 다수개의 트레이스가 획득된 경우에는, 미소지진 발생 위치를 임의적으로 선정해 다수번 노말무브아웃이 수행되며, 변환세트의 형상을 근거로 미소지진 발생 위치를 유추하게 된다.

탄성파 탐사가 진행될 경우, 음원(100)-수진기(200) 배열을 알지만, 미소지진 탐사의 경우에는, 미소지진 발생 위치를 관측자가 알 수 없다. 따라서, 앞서 기술한 바와 같이, 다수번 미소지진 발생 위치를 임의적으로 선정해 노말무브아웃을 수행함으로써, 미소지진 발생 위치를 역으로 유추한다.

도 2에는 해상에서 수행되는 탄성파 탐사의 예시도 및 탄성파 탐사를 통해 획득된 계측자료, 즉 다수개의 트레이스가 표시된 세트의 예시도가 도시되었다.

음원(100)에서 음파가 발생되면, 각 수진기(200)는 반사파를 수신하게 되고 수신신호를 계측자료로 기록하게 된다. 이러한 계측자료에는, 초동 선정의 오류를 발생시킬 수 있는 강한 잡음과 강한 하부 신호가 포함된다.

가 초동값을 선정하는 단계(S100)에서는, 초동의 위치를 구체적으로 알 수 없으므로, 초동들이 포함될 수 있는 넓은 범위를 설정하고, 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 활용해 가 초동값을 선정하게 된다.

도 3에는 도 2의 세트 예시도에 개시된 계측자료에서 종래 초동 선정 기술을 적용해 선정된 가 초동값이 예시되어 있다.

또한, 도 4에는 노말무브아웃을 통해 가 초동값이 표시된 변환세트를 도출하는 단계(S200)를 통해 도출된 변환세트가 도시되었다. 노말무브아웃은, 계측자료를 음원(100)과 수진기(200)가 같은 지점에 있을 때, 즉 영 옵셋 위치에서 기록되는 자료로 변환시켜 주는 자료 보정 방법이다.

해저에 암초 또는 단층이 존재하지 않는 경우, 여러 트레이스의 가 초동값에 비해 편차가 큰 가 초동값은 선정이 잘못된 것이라 판단할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 초동 선정 기술로는, 초동 이전 강한 잡음 또는 강한 하부 신호가 가 초동값으로 선정될 수 있음을 알 수 있다.

도 5에는 음원의 위치를 알 수 없는 미소지진 탐사 계측자료로부터 선정된 가 초동값이 표시된 세트(도 5의 a), 음원의 위치를 여러 곳으로 예상하고 노말무브아웃을 수행한 결과인 영옵셋에 미달한 변환세트(도 5의 b), 영옵셋에 근접한 변환세트(도 5의 c), 영옵셋을 초과한 변환세트(도 5의 d)가 도시되었다.

종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 활용해 가 초동값을 선정(도 5의 a)할 경우, 도 5의 b 또는 도 5의 d에 도시된 바와 같은, 변환세트를 획득하게 된다.

본 발명의 일실시예는, 편차가 큰 가 초동값을 변환세트에서 제외하는 단계(S300)를 음원의 위치에 따라 다수번 수행해, 도 5의 b 또는 도 5의 d 변환세트를 도 5의 c 변환세트로 보정 하게 된다.

또한, 탄성파 탐사 또는 미소지진 탐사의 계측자료에서 편차가 큰 가 초동값을 변환세트에서 제외하는 단계(S300)는, 변환세트에 도시된 가 초동값들의 표준편차 및 표준편차 감소율이 임의 목표값 보다 작아 질 때까지 수행된다.

도 6에는 편차가 큰 가 초동값을 변환세트에서 제외하는 단계(S300)가 순차적으로 수행될 경우, 가 초동값들의 표준편차 및 표준편차 감소율 변화가 그래프로 도시되었다.

선정된 가 초동값들 중 편차가 큰 불량한 가 초동값을 순차적으로 제외 시킬 경우, 가 초동값들의 표준편차는 임계값 이하로 작아지고, 표준편차 감소율 또한 임계값 이하로 작아지게 된다.

이때, 감소율은 아래 수학식 1로 표현되며, 표준편차가 미세하게 감소됨에 따라 감소율 값도 감소 된다.

가 초동값들의 표준편차 및 감소율이 각각 임계값 이하일 경우, 변환세트에 남은 가 초동값들의 평균값이 산출된다.

산출된 평균값은 도 2에서의 영옵셋 값, 좀 더 정확히는 음원(100)과 각 수진기(200)가 동일한 위치에 있을 때의 왕복주시로서, 변환세트에서는 초동 예상 위치(300)가 되며, 노말무브아웃 변환 이전의 세트에서는 초동 예상 위치(300)인 쌍곡선으로 표시된다.

이를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다. 초동 예상 위치(300)를 도출하는 단계(S400)에서는, 변환세트에 남은 가 초동값들의 평균값을 구하여 변환세트에서의 초동 예상 위치(300)를 도출한다.

이 평균값을 음원(100)-수진기(200) 거리와 매질의 속도를 이용한 수식 즉, 노말무브아웃의 역 수식에 대입해 각 트레이스 별로 초동 예상 위치(300)를 생성하면, 변환 이전 세트에 쌍곡선 형태의 초동 예상 위치(300) 그래프를 도시할 수 있다.

한편, 초동 예상 위치(300)를 초동으로 선정할 경우, 계측 오차를 배제할 수 없다. 왜냐하면, 초동의 위치는 대체로 변환세트에서는 직선 상에, 변환 이전 세트에서는 쌍곡선 상에 위치하게 되지만, 매질에서의 탄성파 속도 오차와 음원(100)-수진기(200) 배열의 오차 등으로 다소 이동될 수 있다.

또한, 해저 탄성파 탐사에서 파도로 인해 발생하는 음원(100) 및 수진기(200)의 상하 움직임도 초동의 위치를 변동시키게 된다.

따라서, 매질에서의 탄성파 속도와 예상되는 오차 범위를 감안하여 초동 선정 범위를 확대시킬 필요가 있다.

이에 따라, 진 초동 선정 범위(400)를 도출하는 단계(S500)에서는, 임의 오차값을 선정하고, 선정된 임의 오차값을 초동 예상 위치(300)에 가감해 범위를 확장하게 된다.

즉, 계측 오차를 감안해 초동 예상 위치(300)로부터 범위를 확대시켜 진 초동 선정 범위(400)를 도출한다.

변환세트 또는 변환 이전 세트에서 진 초동 선정 범위(400)가 도출되는 것을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

변환세트에서는, 평균값에서 임의 오차값을 가감한 값들을 x축과 평행한 선으로 표시해 진 초동 선정 범위(400)를 도출하게 된다.

변환 이전 세트에서는, 평균값에서 임의 오차값을 가감한 값을 수식에 대입해 생성된 범위쌍곡선을 초동 예상 쌍곡선 상측 및 하측에 위치되도록 표시해, 진 초동 선정 범위(400)를 도출하게 된다.

초동 예상 위치(300) 값에 가감되는 임의 오차값은, 송수신 장치의 위치 또는 높이 변화, 매질의 속도 또는, 파도 높이를 독립 변수로 하는 수식을 통해 산출될 수 있다.

파도의 높이는 최대 3미터 이하로 책정하는 것이 바람직하며, 육상에서 수행되는 탄성파 탐사 또는 미소지진 탐사일 경우에는, 파도 높이를 배제하게 된다.

도 7에는 초동 예상 위치(300)값에 임의 오차값을 가감해 초동 예상 위치(300)로부터 범위가 확대된 진 초동 선정 범위(400)가 도시되었고, 도 8에는 진 초동 선정 범위(400)가 포함된 변환 이전 세트 및 변환세트가 도시되었고, 도 9에는 진 초동 선정 범위(400) 내에서 선정된 진 초동값이 표시된 세트와 변환세트가 도시되었다.

진 초동값을 선정하는 단계(S600)에서는, 진 초동 선정 범위(400) 내에서 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 진 초동값을 선정하게 된다.

이에 따라, 초동 신호 수신 전, 수진기(200)에 수신된 초동 신호 보다 더 강한 잡음 또는, 초동 신호 수신 후, 초동 신호에 비해 더 강한 하부 신호는 진 초동 선정 범위(400)에서 제외되므로, 도 9에 도시된 바와 같이 양호한 진 초동값을 획득할 수 있게 된다.

위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따르면, 종래 초동 선정 기술을 통해 선정된 초동에 비해 더 양호한 진 초동값을 획득하게 된다.

본 발명은 이에 만족하지 않고, 획득된 진 초동값의 적절성을 평가하고, 선정된 진 초동값의 신뢰도를 향상시키기 위해, 도 10에 도시된 바와 같이, 진 초동값의 적절성을 한 세트 내에서 검증하고 보완하는 단계(S700)를 더 포함한다.

진 초동값의 적절성을 한 세트 내에서 검증하고 보완하는 단계(S700)는, 노말무브아웃을 수행해 한 세트를 이루는 각 트레이스의 진 초동값들을 변환세트로 변환하고, 변환세트에서 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 작은지 판단하는 단계(S710)와, 변환세트에서 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 크면, 편차가 큰 진 초동값을 초동 예상 위치(300) 값으로 대체하는 단계(S720)를 포함한다.

적절성 평가값은, 평균값에서 4가 가감된 값이며, 경험 및 필요에 따라서 평균값에 가감되는 값이 변경되어 산출될 수 있다.

도 11에는 본 발명의 일실시예를 통해 산출된 잡음이 포함되어 있지 않은 진 초동값들의 변환세트(도 11의 a), 잡음이 포함된 자료에서 산출된 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 큰 변환세트(도 11의 b), 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 큰 자료에서 산출된 편차가 큰 진 초동값을 초동 예상 위치(300) 값으로 대체한 후 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 작아진 변환세트(도 11의 c)가 도시되었다.

도 11의 b에 도시된 바와 같이, 편차가 크고, 적절성 평가값 범위 외에 위치하는 진 초동값을 초동 예상 위치(300) 값으로 대체하게 되면, 도 11의 a 또는 도 11의 c에 도시된 바와 같은 변환세트를 획득할 수 있다. 즉, 진 초동 선정 결과의 신뢰성을 높일 수 있다.

한편, 탄성파 탐사가 진행되면, 한 세트씩 계측자료가 생성된다. 수심이 급격히 변하지 않는다면 바로 이전 세트에 포함된 계측자료와 현재 생성된 계측자료가 크게 변하지 않을 것이다.

또한, 현재 세트의 계측자료와 현재 세트와 인접한 다수의 세트에 포함된 계측자료도 큰 차이를 보이지 않을 것이다. 즉, 해저 탄성파 탐사의 초동인 해저면의 수심은 급격히 변하지 않는 특성이 있다.

본 발명의 일실시예는 이러한 해저면 수심의 연속성을 바탕으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 세트 간 비교를 통해, 진 초동값의 적절성을 재차 검증하고 보완하는 단계(S800)를 수행해, 진 초동값의 신뢰도를 더 향상시킨다.

세트 간 비교를 통해, 진 초동값의 적절성을 재차 검증하고 보완하는 단계(S800)는, 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값과 임의 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 비교해 차이값을 산출하고, 차이값이 연속성 평가값에 비해 작은지 판단하는 단계(S810)와, 차이값이 연속성 평가값에 비해 크면, 특정 세트의 변환세트에서 트레이스들의 진 초동값 표준편차가 임의 비교값에 비해 작은지 판단하는 단계(S820)와, 특정 세트의 트레이스들의 진 초동값 표준편차가 임의 비교값에 비해 크면, 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 특정 세트의 특정 트레이스의 초동 예상 위치(300) 값 또는 임의 세트 중 특정 트레이스들의 진 초동값의 평균값으로 대체하는 단계(S830)를 포함한다.

이때, 특정 세트는, 현재 검증하려고 하는 세트를 의미하며, 임의 세트는, 특정 세트를 제외한 다른 세트들을 의미한다. 특정 트레이스는, 특정 수진기(200)를 통해 생성된 계측자료를 의미한다.

차이값은, 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값에서 임의 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 빼서 산출되거나, 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값에서 임의 세트 중 특정 트레이스들의 진 초동값의 평균값을 빼서 산출된다.

도 13에는 본 발명의 일실시예에 따른 초동 선정 방법을 현장에서 취득한 실제 계측자료에 적용한 결과가 도시되어 있다. 계측자료에 선정된 초동을 (-)로 표시하였다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예가 적용되지 않은 경우에는 초동 선정에 오류가 발생하였으나, 본 발명의 일실시예가 적용된 경우에는 오류가 발생하지 않아 보다 안정적으로 초동을 선정할 수 있다.

위와 같이 구성되는 본 발명에 의할 경우, 잡음이 포함된 육상 또는 해상 탄성파 탐사 계측자료로부터 선정되는 초동의 신뢰도를 높일 수 있다.

또한, 미소지진 탐사의 계측자료로부터 선정되는 초동 또는 미소지진 발생 위치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

특히, 종래 초동 선정 방법을 통해, 다수개의 수진기(200)로 계측된 다수개의 트레이스의 가(假) 초동을 각각 선정하고, 음원(100)-수진기(200) 배열 거리와 매질의 속도로부터 수직 방향에서 수신한 신호로 변환하고, 선정된 가 초동들 중 편차가 커 계측오류로 인식되는 가 초동을 제외한 뒤, 음원(100)-수진기(200) 배열 거리와 매질의 속도를 이용하여 쌍곡선 모양의 초동의 범위를 정하고, 범위 안에서 트레이스 별로 진(眞) 초동을 재선정하게 되므로, 초동 이전의 잡음이나 강한 신호등을 초동으로 선정하는 오류를 방지할 수 있다.

또한, 초동 이전의 잡음이나 강한 신호등을 초동으로 선정하는 오류를 방지할 수 있다.

또한, 계측 위치 별로 구분되는 다수개의 세트 중 특정 트레이스의 진 초동 평균값 또는 바로 이전 세트의 진 초동과 선정된 진 초동의 차이를 임계값(연속성 평가값)과 비교해 선정된 진 초동의 신뢰도를 재차 검토할 수 있다.

한편, 육상에서 수행되는 탄성파 탐사에서도 주요 반사층의 초동을 대상으로 적용 가능하며, 미소지진 탐사에 본 발명이 적용될 경우, 크랙의 위치(음파 생성 위치)를 유추할 수 있다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

100: 음원
200: 수진기
300: 초동 예상 위치
400: 진 초동 선정 범위

Claims

다수개의 트레이스로 구성된 탄성파 신호 세트에서 각 트레이스의 가 초동값을 지층의 구조 및 특성 파악과 이미지 제작을 위해서, 탄성파 신호의 진폭 또는 에너지를 이용하여 초동을 선정하는 탄성파 탐사 분야의 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 선정하는 단계;
계측시 발생한 시간 차가 보정되도록 음원-수진기 거리와 매질의 속도를 이용한 노말무브아웃을 수행해 상기 가 초동값들로 구성된 변환세트를 도출하는 단계;
편차가 큰 가 초동값을 상기 변환세트에서 제외하는 단계;
상기 변환세트에 남은 가 초동값들의 평균값을 생성해 초동 예상 위치를 도출하는 단계;
상기 가 초동값들의 평균값에 임의 오차값을 가감해 진 초동 선정 범위를 도출하는 단계;
상기 진 초동 선정 범위 내에서 상기 종래 초동 선정 기술 중 어느 하나를 사용해 진 초동값을 선정하는 단계를 포함하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제1항에 있어서,
상기 다수개의 트레이스로 구성된 세트는,
육상 또는 해상에서 수행되는 탄성파 탐사 또는 미소지진 탐사를 통해 획득된, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제2항에 있어서,
미소지진 관측을 통해 상기 다수개의 트레이스가 획득된 경우에는,
미소지진 발생 위치를 임의적으로 선정해 다수번 노말무브아웃이 수행되며, 상기 변환세트의 형상을 근거로 미소지진 발생 위치를 유추하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제1항에 있어서,
상기 편차가 큰 가 초동값을 상기 변환세트에서 제외하는 단계는,
상기 변환세트에 도시된 가 초동값들의 표준편차 및 표준편차 감소율이 임의 목표값 보다 작아 질 때까지 수행되는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제1항에 있어서,
상기 가 초동값들의 평균값에 가감되는 임의 오차값은,
송수신 장치의 위치 또는 높이 변화, 매질의 속도 또는, 파도 높이를 독립 변수로 하는 수식을 통해 산출되는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제1항에 있어서,
상기 진 초동 선정 범위를 도출하는 단계는,
상기 평균값에서 상기 임의 오차값을 가감한 값들 사이의 범위를 진 초동 선정 범위로 도출하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제1항에 있어서,
상기 초동 예상 위치를 도출하는 단계에서,
상기 평균값을 음원-수진기 거리와 매질의 속도를 이용한 수식에 대입해 초동 예상 쌍곡선을 생성하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제7항에 있어서,
상기 진 초동 선정 범위를 도출하는 단계에서는,
상기 평균값에서 상기 임의 오차값을 가감한 값을 상기 수식에 대입해 생성된 범위쌍곡선들 사이의 범위를 진 초동 선정 범위로 도출하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제1항에 있어서,
상기 진 초동값의 적절성을 한 세트 내에서 검증하고 보완하는 단계를 더 포함하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제9항에 있어서,
상기 진 초동값의 적절성을 한 세트 내에서 검증하고 보완하는 단계는,
노말무브아웃을 수행해 한 세트를 이루는 각 트레이스의 진 초동값들을 변환세트로 변환하고, 상기 변환세트에서 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 작은지 판단하는 단계;
상기 변환세트에서 진 초동값들의 표준편차가 적절성 평가값에 비해 크면, 편차가 큰 진 초동값을 상기 초동 예상 위치 값으로 대체하는 단계를 포함하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제9항에 있어서,
세트 간 비교를 통해, 진 초동값의 적절성을 재차 검증하고 보완하는 단계를 더 포함하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제11항에 있어서,
세트 간 비교를 통해, 진 초동값의 적절성을 재차 검증하고 보완하는 단계는,
특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값과 임의 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 비교해 차이값을 산출하고, 차이값이 연속성 평가값에 비해 작은지 판단하는 단계;
상기 차이값이 상기 연속성 평가값에 비해 크면, 상기 특정 세트의 변환세트에서 트레이스들의 진 초동값 표준편차가 임의 비교값에 비해 작은지 판단하는 단계;
상기 특정 세트의 트레이스들의 진 초동값 표준편차가 상기 임의 비교값에 비해 크면, 상기 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 상기 특정 세트의 특정 트레이스의 초동 예상 위치 값 또는 임의 세트 중 특정 트레이스들의 진 초동값의 평균값으로 대체하는 단계를 포함하는, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
제12항에 있어서,
상기 차이값은,
상기 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값에서 상기 임의 세트의 특정 트레이스의 진 초동값을 빼서 산출되거나,
상기 특정 세트의 특정 트레이스의 진 초동값에서 상기 임의 세트 중 특정 트레이스들의 진 초동값의 평균값을 빼서 산출된, 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법.
상기 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 다중채널 탄성파 탐사자료에 대한 음원-수진기 배열을 고려하는 초동 선정 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 저장매체.