KR101901344B1

KR101901344B1 - Apparatus and method for inferring structure of subsurface using approximate incident angles

Info

Publication number: KR101901344B1
Application number: KR1020170128176A
Authority: KR
Inventors: 민동주; 이향월
Original assignee: 서울대학교 산학협력단
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-09-21

Abstract

Disclosed is an underground structure estimation apparatus using an approximate incident angle and a method thereof. The underground structure estimation apparatus according to an embodiment comprises: an approximate incident angle calculating unit for calculating the approximate incident angle by combining seismic waves without prior information and an initial velocity model for underground properties and underground structures; and an underground structure estimation unit for estimating P-wave velocity and a structure of underground medium using the calculated approximate incident angle.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for estimating an underground structure using an approximate incident angle,

본 발명은 지하구조 영상화 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하구조 영상화를 위한 속도 및 구조 추정 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an underground structure imaging technique, and more particularly, to a speed and structure estimation technique for underground structure imaging.

지구물리 탐사, 특히 인공 지진파 탐사는 지하 매질의 물성 및 지하지질구조를 보다 정확하게 제공할 수 있기 때문에 상대적으로 규모가 작은 지질구조의 연구와 자원 탐사, 특히 석유·가스 탐사에 주로 이용되고 있다.Geophysical surveys, especially artificial seismic surveys, can be used to more accurately provide the physical properties and underground geological structures of underground media, and are therefore used in research on relatively small geological structures and in exploration of resources, especially oil and gas exploration.

인공 지진파를 이용한 고해상도의 지하물성 또는 구조 추정은 역산, 구조보정(migration), 토모그래피(tomography) 등 다양한 기법들을 적용하여 실행될 수 있다. 일반적으로 이러한 지하구조 영상화 기법들은 초기 모델을 필요로 하며, 설정된 초기 모델을 갱신하는 방식으로 지하구조를 추정한다. 설정된 초기 모델이 부적절하면, 즉, 설정된 초기 모델이 실제 모델과 차이가 크면, 초기 모델이 실제의 모델에 근접하는데 보다 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 부정확한 초기 모델은 이미지 왜곡을 초래하여 추정된 결과의 신뢰도를 저하 시킨다. 따라서, 신뢰성 높은 결과를 도출하기 위해 초기 모델을 실제의 모델에 근접하게 설정해야 한다. 이를 위해 시추공 물리검층 자료, 중합전 주시 구조보정(prestack time migration) 자료, NIP 토모그래피 등을 이용하여 초기 속도 모델을 보다 정확하게 설정하거나, 초기 모델에 덜 민감한 라플라스 영역에서의 파형역산을 이용하는 등 다양한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 지하 매질에 대한 사전 정보 없이 초기 모델의 영향을 받지 않고 지하물성 구조를 추정하는 데는 아직까지 어려움이 많다.High-resolution underground property or structure estimation using artificial seismic waves can be performed by applying various techniques such as inverse calculation, migration, and tomography. In general, these underground structure imaging techniques require an initial model and estimate the underground structure by updating the initial model. If the set initial model is inadequate, that is, if the set initial model is different from the actual model, not only does the initial model take more time to approach the actual model, but also an incorrect initial model causes image distortion, . Therefore, in order to obtain reliable results, the initial model should be set close to the actual model. For this, various initial studies have been carried out, such as setting the initial velocity model more precisely using borehole physics logging data, prestack time migration data, NIP tomography, etc., or using waveform inversion in the less sensitive Laplacian region Has progressed. However, it is still difficult to estimate the underground structure without being influenced by the initial model without prior knowledge of underground media.

일 실시 예에 따라, 지하 매질에 대한 사전 정보 없이, 즉 지하구조 정보와 초기 모델 없이도 지하 매질의 P파 속도 및 지하 매질의 구조를 추정할 수 있는 근사 입사각을 이용한 지하구조 추정 장치 및 그 방법을 제안한다.According to an embodiment, an underground structure estimating apparatus and method using an approximate incident angle capable of estimating a P wave velocity of an underground medium and a structure of an underground medium without prior information on the underground medium, that is, without underground structure information and an initial model I suggest.

일 실시 예에 따른 지하구조 추정 장치는, 지하물성과 지하구조에 대한 사전 정보 및 초기 속도 모델 없이, 지진파들을 조합하여 근사 입사각을 산출하는 근사 입사각 산출부와, 산출된 근사 입사각을 이용하여 지하 매질의 P파 속도 및 지하 매질의 구조를 추정하는 지하구조 추정부를 포함한다.The apparatus for estimating an underground structure according to an embodiment includes an approximate incidence angle calculating unit for calculating an approximate incidence angle by combining seismic waves without prior information about an underground property and an underground structure and an initial velocity model, And an underground structure estimating unit for estimating the structure of the underground medium.

근사 입사각 산출부는, 자유 표면 위에 가상의 층을 추가하여 얻은 가상의 직접파와 실제 일차 반사파의 조합으로부터 근사 입사각을 산출할 수 있다. 또는 실제 층에서 전파하는 직접파와 실제 일차 반사파의 조합으로부터 근사 입사각을 산출할 수 있다. 또는 서로 다른 실제 일차 반사파들의 조합으로부터 근사 입사각을 산출할 수 있다.The approximate incident angle calculator can calculate an approximate incident angle from a combination of a virtual direct wave and an actual primary reflected wave obtained by adding a virtual layer on a free surface. Or an approximate incident angle can be calculated from a combination of a direct wave and an actual primary reflected wave propagating in an actual layer. Or an approximate incident angle from a combination of different actual primary reflected waves.

지하구조 추정 장치는, 측정 자료에서 실제 일차 반사파 주시를 결정하는 일차 반사파 주시 결정부와, 가상의 속도 모델을 설정하는 가상 모델 설정부와, 가상의 진원 위치를 설정하는 가상 진원 설정부와, 설정된 가상 속도 모델과 가상 진원 위치를 기반으로 직접파 주시를 계산하는 직접파 주시 생성부를 더 포함하며, 근사 입사각 산출부는 계산된 직접파 주시와 실제 일차 반사파 주시를 상호상관 또는 컨볼루션한 모음 자료를 이용하여 근사 입사각을 추정할 수 있다.The underground structure estimating apparatus includes a primary reflected wave determining unit for determining an actual primary reflected wave from the measurement data, a virtual model setting unit for setting a virtual velocity model, a virtual source setting unit for setting a virtual origin position, Wherein the approximate incidence angle calculation unit uses a collection data obtained by cross-correlating or convoluting the calculated direct wave and the actual first-order reflected wave to calculate a direct wave based on the virtual velocity model and the virtual earth position. So that the approximate incident angle can be estimated.

근사 입사각 산출부는, 컨볼루션 모음 자료에서 가장 작은 주시를 제공하는 수진기들의 중간 지점을 근사 정류 수진기 위치로 선정하며 선정된 근사 정류 수진기 위치와 가상 진원 위치를 이용하여 근사 입사각을 추정할 수 있다. 또는 상호상관 모음 자료에서 가장 큰 주시를 제공하는 수진기들의 중간 지점을 근사 정류 수진기 위치로 선정하며 선정된 근사 정류 수진기 위치와 가상 진원 위치를 이용하여 근사 입사각을 추정할 수 있다.The approximate incidence angle calculator can estimate the approximate incidence angle using the selected approximate rectifier position and the virtual origin position by selecting the approximate rectifier position as the midpoint of the converters providing the smallest attention in the convolution set data. Alternatively, we can select the approximate rectifier position as the midpoint of the converters that provide the greatest attention in the correlated collection data, and estimate the approximate incident angle using the selected approximate rectifier position and the virtual origin position.

지하구조 추정부는, 추정하려는 지하 매질의 P파 속도를 임의로 설정하는 P파 속도 설정부와, 근사 입사각 산출부에 의해 산출된 근사 입사각과 P파 속도 설정부에 의해 설정된 P파 속도를 입력받아 스넬의 법칙을 적용하여 지하 매질에서의 반사점을 생성하는 반사점 생성부와, 주시 차이 또는 실제 주시와 동일한 반사점의 개수 중 적어도 하나를 이용하여 지하 매질의 P파 속도를 산출하는 P파 속도 산출부와, 산출된 지하 매질의 P파 속도를 입력받아 페르마의 원리를 적용하여 반사면을 산출하는 반사면 산출부를 포함할 수 있다.The underground structure estimating unit includes a P wave velocity setting unit for arbitrarily setting the P wave velocity of the underground medium to be estimated, a P wave velocity set by the approximate incident angle and the P wave velocity setting unit calculated by the approximate incident angle calculating unit, A P wave velocity calculation unit for calculating a P wave velocity of the underground medium by using at least one of a reflection point generating unit for generating reflection points in the underground medium and a number of reflection points equal to or different from the actual viewing angle, And a reflection surface calculation unit that receives the P wave velocity of the calculated underground medium and calculates a reflection surface by applying Fermat's principle.

다른 실시 예에 따른 지하구조 추정 방법은, 측정 자료에서 일차 반사파 주시를 결정하는 단계와, 가상의 속도 모델 및 가상의 진원 위치를 설정하는 단계와, 설정된 가상 속도 모델과 가상 진원 위치를 기반으로 직접파 주시를 계산하는 단계와, 계산된 직접파 주시와 실제 일차 반사파 주시를 상호상관 또는 컨볼루션한 모음 자료를 이용하여 근사 입사각을 산출하는 단계와, 산출된 근사 입사각을 이용하여 지하 매질의 P파 속도 및 지하 매질의 구조를 추정하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of estimating an underground structure according to another embodiment of the present invention. The method includes the steps of: determining a first reflected wave from the measurement data; setting a virtual velocity model and a virtual center position; Calculating an approximate incidence angle using the vowel data obtained by cross-correlating or convoluting the calculated direct wave and the actual primary reflected wave, and calculating the approximate incidence angle using the calculated approximate incidence angle, Speed and the structure of the underground medium.

지하 매질의 구조를 추정하는 단계는, 추정하려는 지하 매질의 P파 속도를 임의로 설정하는 단계와, 산출된 근사 입사각과 설정된 P파 속도를 입력받아 스넬의 법칙을 적용하여 지하 매질에서의 반사점을 생성하는 단계와, 주시 차이 또는 실제 주시와 동일한 반사점의 개수 중 적어도 하나를 이용하여 지하 매질의 P파 속도를 산출하는 단계와, 산출된 지하 매질의 P파 속도를 입력받아 페르마의 원리를 적용하여 반사면을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The step of estimating the structure of the underground medium includes arbitrarily setting the P wave velocity of the underground medium to be estimated, receiving the calculated approximate incident angle and the set P wave velocity, applying the Snell's law to generate a reflection point in the underground medium Calculating the P wave velocity of the underground medium by using at least one of the number of reflection points or the number of reflection points that are the same as those of the actual observation; calculating a P wave velocity of the underground medium by applying Fermat's principle, And calculating a slope.

일 실시 예에 따르면, 지하 매질에 대한 사전 정보 없이, 즉 지하구조 정보와 초기 모델 없이도 지하 매질의 P파 속도 및 지하 매질의 구조를 추정할 수 있다. 특히, 근사 정류 위치를 사용하여 지하 매질의 속도 및 구조를 추정함에 따라 지하구조에 대한 사전 정보와 초기 모델이 필요치 않다. 컨볼루션 모음 또는 상호상관 모음 자료에서 정류 존의 특성을 이용하여 근사 입사각을 추정할 수 있다. 추정된 근사 입사각을 사용하여 지하구조를 추정하는 방법은 초기 모델을 필요로 하지 않기 때문에 초기 모델과 완전히 독립적인 방법이다.According to one embodiment, the P wave velocity of the underground medium and the structure of the underground medium can be estimated without prior knowledge of the underground medium, that is, without underground structure information and initial model. In particular, by estimating the velocity and structure of the underground medium using the approximate rectifying position, no preliminary information on the underground structure and an initial model are required. The approximate incident angle can be estimated using the characteristics of the rectification zone in the convolution set or the cross correlation set data. The method of estimating the underground structure using the estimated approximate incidence angle is completely independent of the initial model because it does not require an initial model.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지하구조 추정 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 프로세서의 세부 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 입사각 산출 프로세스를 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사점 생성 프로세스를 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 입사각을 이용한 지하 매질의 P파 속도 산출 방법을 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상호상관을 이용한 지진파 간섭기법을 설명하기 위한 파선 경로를 도시한 참조도(a)와, 이로부터 생성된 상호상관 모음(b)을 도시한 참조도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨볼루션을 이용한 지진파 간섭기법을 설명하기 위한 파선 경로를 도시한 참조도(a)와, 이로부터 생성된 컨볼루션 모음(b)을 도시한 참조도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 정류 위치 산출 프로세스를 설명하기 위한 파선 경로를 도시한 참조도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 8의 프로세스를 통해 생성된 컨볼루션 모음 자료를 도시한 참조도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사점 생성 프로세스를 설명하기 위한 파선 경로를 도시한 참조도,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 입사각 산출을 위한 가상의 직접파와 일차 반사파의 조합의 예를 도시한 참조도,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 입사각 산출을 위한 실제 층에서 전파하는 직접파와 일차 반사파의 조합의 예를 도시한 참조도,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 입사각 산출을 위한 서로 다른 일차 반사파들의 조합의 예를 도시한 참조도,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 균질 매질에서 지하 매질의 P파 속도 구조 추정 방법을 수행한 결과를 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비균질 매질에서 지하 매질의 P파 속도 구조 추정 방법을 수행한 결과를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram of an underground structure estimating apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the processor of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention;
3 is a flowchart illustrating an approximate incident angle calculation process according to an embodiment of the present invention,
4 is a flowchart illustrating a process of generating a reflection point according to an exemplary embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of calculating a P wave velocity of an underground medium using an approximate incident angle according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a reference diagram showing a dashed path for explaining a seismic interference technique using cross-correlation according to an embodiment of the present invention and a cross-correlation set (b)
FIG. 7 is a reference diagram showing a dashed path for explaining a seismic interference technique using convolution according to an embodiment of the present invention, and a convolution set (b)
8 is a reference view showing a broken line for explaining an approximate rectified position calculation process according to an embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a reference diagram showing convolution collection data generated through the process of FIG. 8 according to an embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a reference view showing a dashed line for explaining a reflection point creation process according to an embodiment of the present invention;
11 is a reference view showing an example of a combination of a virtual direct wave and a primary reflected wave for calculating an approximate incident angle according to an embodiment of the present invention,
12 is a reference view showing an example of a combination of a direct wave and a primary reflected wave propagating in an actual layer for calculating an approximate incident angle according to an embodiment of the present invention,
13 is a reference view showing an example of a combination of different primary reflected waves for calculating an approximate incident angle according to an embodiment of the present invention,
FIG. 14 is a view illustrating a result of performing a P wave velocity structure estimation method of a subterranean medium in a homogeneous medium according to an embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating a result of performing a P wave velocity structure estimation method of an underground medium in an inhomogeneous medium according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. , Which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.Each block of the accompanying block diagrams and combinations of steps of the flowcharts may be performed by computer program instructions (execution engines), which may be stored in a general-purpose computer, special purpose computer, or other processor of a programmable data processing apparatus The instructions that are executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment will generate means for performing the functions described in each block or flowchart of the block diagram.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing apparatus to implement the functionality in a particular manner so that the computer usable or computer readable memory It is also possible for the instructions stored in the block diagram to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block or flowchart of the flowchart.

그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.And computer program instructions may be loaded onto a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible that the instructions that perform the data processing equipment provide the steps for executing the functions described in each block of the block diagram and at each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Also, each block or step may represent a portion of a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical functions, and in some alternative embodiments, It should be noted that functions may occur out of order. For example, two successive blocks or steps may actually be performed substantially concurrently, and it is also possible that the blocks or steps are performed in the reverse order of the function as needed.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

일 실시 예에 따른 지하구조 추정 장치 및 그 방법은 지진파 간섭기법(seismic interferometry)을 이용하여 근사 입사각(approximate incident angle)을 산출하고 산출된 근사 입사각을 이용하여 지하구조를 추정한다. 지진파 간섭기법은 상호상관(crosscorrelation) 또는 컨볼루션(convolution)을 이용하여 가상의(virtual) 진원(source)이 수진기(receiver) 위치에 존재할 때의 충격함수 반응(impulse response)을 재구성할 수 있는 기법으로, 탐사 대상 분석에 필요한 자료를 구축하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 기존의 방법으로 제시하기 어려운 일부 구조 또는 고해상도의 지하구조를 추출하거나 넓은 간격의 진원 또는 수진기를 이용하여 획득한 자료에 대한 보간(interpolation) 및 수동진원에 의해 생성된 자료를 가상의 인공지진 반사파 자료로 변환시키는데 이용되고 있다.An apparatus for estimating an underground structure according to an exemplary embodiment of the present invention calculates an approximate incident angle using a seismic interferometry and estimates an underground structure using the calculated incident angle. Seismic interferometry is a technique that can reconstruct an impulse response when a virtual source is located at a receiver using crosscorrelation or convolution. , Which can be used to construct the data necessary for analysis of the exploration target. For example, some structures or high-resolution underground structures that are difficult to present by conventional methods, or interpolation of data acquired using a wide-angle source or a water column, It is used to convert into seismic reflection wave data.

일 실시 예에 따르면, 지진파 간섭기법을 이용하여 진원 또는 수진기를 재배치하는 방식으로 탐사 대상 분석에 필요한 자료를 구축할 때, 정류 수진기(stationary receiver)의 위치를 모르기 때문에 상호상관 또는 컨볼루션 모음(gather) 자료에 대한 겹쌓기(stacking 또는 summing)를 이용한다. 페르마의 원리(Fermat's principle)에 의해 상호상관 또는 컨볼루션 모음 자료에서 근사(approximate) 정류 수진기의 위치, 즉 근사 입사각을 추정할 수 있다. 그리고 하부 매질의 속도를 다양하게 가정하고 스넬의 법칙(Snell’s law) 및 페르마의 원리를 적용하여 초기 속도 모델이 필요없이 하부 매질의 P파 속도 및 지하구조를 추정할 수 있다. 하부 매질에서의 굴절파 파선 경로 추정에 이용되는 근사 입사각은 여러 가지 지진파들을 적절하게 조합하여 실행될 수 있다. 이하, 후술되는 도면들을 통해 근사 입사각을 이용한 지하구조 추정 장치 및 그 방법에 대해 상세히 후술한다.According to one embodiment, when the data necessary for the analysis subject analysis is constructed by relocating the source or the receiver using the seismic interference technique, since the location of the stationary receiver is unknown, the cross correlation or the collection of convergence ) Use stacking or summing on the data. The Fermat's principle can estimate the position of an approximate rectifier in the cross-correlation or convolution set data, that is, the approximate incident angle. We can estimate the P wave velocity and underground structure of the lower media without the need of an initial velocity model by applying Snell's law and Fermat's principle, assuming various velocities of the lower media. The approximate incident angle used for the refraction wave line path estimation in the submarine can be implemented by appropriately combining various seismic waves. Hereinafter, an apparatus and method for estimating an underground structure using an approximate incident angle will be described in detail with reference to the drawings described below.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지하구조 추정 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an underground structure estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 지하구조 추정 장치(1)는 입력부(10), 프로세서(12), 메모리(14) 및 출력부(16)를 포함한다.1, the underground structure estimation apparatus 1 includes an input unit 10, a processor 12, a memory 14, and an output unit 16. [

입력부(10)는 탐사 대상지역에서 측정 자료(101)를 획득한다. 측정 자료(101)는 진원에서 발생하여 탐사 대상지역으로부터 반사된 후 수진기를 통해 수신되는 반사파일 수 있다. 수진기는 다수 개가 설치될 수 있다. 또한, 입력부(10)는 사용자로부터 지하구조 추정을 위한 자료를 입력받는다. 예를 들어, 근사 입사각 산출에 이용되는 직접파(direct wave) 주시(traveltime)를 획득하기 위해 가상 모델 및 가상 진원을 설정받는다. 이때, 가상 모델의 P파 속도, 두께, 가상 진원의 분포 범위, 개수 및 분포 간격에 대한 설정이 가능하다. 설정 시 기존의 방법과 달리 본 발명은 지하 매질에 대한 사전 정보가 필요하지 않다.The input unit 10 acquires the measurement data 101 in the area to be surveyed. The measurement data 101 may be a reflection file generated from the source and reflected from the area to be surveyed and received through the surveyor. A plurality of water tubes may be installed. Also, the input unit 10 receives data for underground structure estimation from the user. For example, a virtual model and a virtual circle are set to obtain a direct wave traveltime used for calculating the approximate incident angle. At this time, it is possible to set the P wave velocity, the thickness, the distribution range of the virtual circle, the number and the distribution interval of the virtual model. The present invention does not require prior information on the underground medium.

프로세서(12)는 입력부(10)를 통해 획득된 데이터를 처리하여 탐사 대상지역의 지하구조를 추정하고, 이에 관한 영상 데이터를 생성할 수 있다. 프로세서(12)는 컴퓨터, 마이크로프로세서, FPGA(field programmable gate array) 등이 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따른 프로세서(12)는 근사 입사각을 추정하고 추정된 근사 입사각을 이용하여 지하 매질의 P파 속도를 산출하는데, 이에 대해서는 도 2를 참조로 하여 후술한다.The processor 12 processes the data acquired through the input unit 10, estimates the underground structure of the area to be surveyed, and generates image data related to the underground structure. The processor 12 may be a computer, a microprocessor, a field programmable gate array (FPGA), or the like. The processor 12 according to an exemplary embodiment estimates the approximate incident angle and calculates the P wave velocity of the underground medium using the estimated incident angle, which will be described later with reference to FIG.

출력부(16)는 프로세서(12)를 통해 얻어진 결과를 출력한다. 예를 들어, 탐사 대상지역의 지하물성 또는 지하구조를 도시한다. 메모리(14)는 입력부(10)를 통해 얻은 자료와 프로세서(12)에 얻어진 결과가 저장된다.The output unit 16 outputs the result obtained through the processor 12. [ For example, it shows underground properties or underground structures in the area to be surveyed. The memory 14 stores data obtained through the input unit 10 and results obtained in the processor 12. [

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 프로세서의 세부 구성도이다.2 is a detailed configuration diagram of the processor of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 프로세서(12)는 근사 입사각 산출부(130)와 지하구조 추정부(180)를 포함한다. 지하구조 추정부(180)는 P파 속도 설정부(140), 제1 반사점 생성부(150-1), P파 속도 산출부(160), 제2 반사점 생성부(150-2) 및 반사면 산출부(170)를 포함할 수 있다. 프로세서(12)는 일차 반사파 주시 결정부(110), 가상 모델 설정부(111), 가상 진원 설정부(116) 및 직접파 주시 생성부(120)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the processor 12 includes an approximate incident angle calculating unit 130 and an underground structure estimating unit 180. The underground structure estimating unit 180 includes a P wave velocity setting unit 140, a first reflection point generator 150-1, a P wave velocity calculator 160, a second reflection point generator 150-2, And a calculation unit 170 may be included. The processor 12 may further include a primary reflected wave observation determining unit 110, a virtual model setting unit 111, a virtual source setting unit 116, and a direct wave generating unit 120.

일차 반사파 주시 결정부(110)는 탐사 대상지역에서 획득된 측정 자료(101)에서 일차 반사파(primary reflection wave)를 결정하여(picking) 일차 반사파의 주시를 획득한다. 획득된 주시는 근사 입사각 산출, 지하 매질의 P파 속도 산출 및 지하구조 산출에 이용된다.The primary reflected wave observing decision unit 110 picks up a primary reflection wave from the measurement data 101 obtained in the region to be surveyed and acquires the primary reflected wave. Obtained beam is used to calculate approximate incident angle, to calculate P wave velocity of underground medium and to calculate underground structure.

가상 모델 설정부(111)는 근사 입사각 산출에 필요한 직접파 주시를 생성하기 위한 지질 모델을 설정한다. 가상 모델 설정은 지하 매질에 대한 사전정보, 예를 들어, 문헌조사, 시추공 물리검층, 자료처리 등을 통해 얻은 물성 정보 및 지질구조가 필요 없다. 가상 모델은 실제 모델 위에 위치하며, 균질 매질이라고 가정한다. 이때, 설정이 필요한 물성은 P파 속도와 가상의 층(virtual layer)의 두께이며, 이는 임의로 설정한다. 여기서, '임의의 설정'은 전술한 사전정보 없이 설정되는 것임을 유의한다.The virtual model setting unit 111 sets a geological model for generating the direct wave necessary for calculating the approximate incident angle. The virtual model configuration does not require prior information on the underground medium, for example, physical information and geological structures obtained through literature review, physical well logging, data processing, and so on. The virtual model is located above the actual model and is assumed to be a homogeneous medium. At this time, the properties required to be set are the P wave velocity and the thickness of the virtual layer, which are arbitrarily set. Note that 'arbitrary setting' is set without the above-mentioned dictionary information.

가상 진원 설정부(116)는 근사 입사각 산출에 필요한 직접파 주시를 생성하기 위한 가상 진원의 위치를 설정한다. 가상 진원은 가상 모델의 표면에 위치한다고 가정하고, 가상 진원의 분포 범위, 개수 및 간격 등을 설정한다.The virtual source setting unit 116 sets the position of the virtual source for generating the direct wave necessary for the calculation of the approximate incident angle. It is assumed that the virtual circle is located on the surface of the virtual model, and the distribution range, the number and the interval of the virtual circle are set.

직접파 주시 생성부(120)는 근사 입사각 산출에 필요한 직접파 주시를 생성한다. 이는 가상 모델 설정부(111)에서 설정된 가상 모델과 가상 진원 설정부(116)에서 설정된 정보들을 이용하여 수행된다. 여기서, 직접파는 설정된 가상 진원에서 발생하여 실제의 수진기에 기록되는 파이다. 주시는 진원과 수진기 사이의 거리와 속도를 이용하여 계산한다.The direct fringe generating unit 120 generates a direct fringe necessary for calculating the approximate incident angle. This is performed using the virtual model set in the virtual model setting unit 111 and the information set in the virtual point setting unit 116. [ Here, the direct wave is a wave that is generated in the virtual source set and recorded in the actual water depth. Calculate using the distance and velocity between the source and the receiver.

근사 입사각 산출부(130)는 일차 반사파 주시 결정부(110)에서 획득된 일차 반사파 주시와 직접파 주시 생성부(120)에서 획득된 직접파 주시를 이용하여 근사 입사각을 산출한다. 근사 입사각 산출부(130)의 근사 입사각 산출 프로세스는 도 3을 참조로 하여 후술한다.The approximate incident angle calculating unit 130 calculates an approximate incident angle using the primary reflected wave obtained by the primary reflected wave observation determining unit 110 and the direct wave obtained by the direct wave generating unit 120. [ The approximate incident angle calculating process of the approximate incident angle calculating section 130 will be described later with reference to FIG.

제1 반사점 생성부(150-1)는 추정하려는 지하 매질의 P파 속도 산출을 위한 반사점(reflection point)을 생성한다. 이때, 추정하려는 지하 매질의 P파 속도를 다양하게 설정하고 근사 입사각 산출부(130)에서 획득된 근사 입사각을 이용하여 반사점을 생성한다.The first reflection point generator 150-1 generates a reflection point for calculating the P wave velocity of the underground medium to be estimated. At this time, the P wave velocity of the underground medium to be estimated is variously set, and the reflection point is generated by using the approximate incident angle obtained by the approximate incident angle calculation unit 130. [

이에 앞서, P파 속도 설정부(140)가 추정하려는 지하 매질의 P파 속도를 다양하게 설정한다. 예를 들어, 추정하려는 지하 매질(하부 매질)의 P파 속도는 상부 매질의 0.5, 0.501, 0.502, 0.503,…, 2.0배라고 설정한다. 상부 매질은 가상 모델 설정부(111)에서 설정된 가상 모델이다. 하부 매질의 P파 속도를 정확하게 산출하기 위해, 그 간격을 조밀하게 설정할 수 있다.The P wave velocity setting unit 140 sets the P wave velocity of the underground medium to be estimated variously. For example, the P wave velocity of the underground medium (lower medium) to be estimated is 0.5, 0.501, 0.502, 0.503, ... , And 2.0 times. The upper medium is a virtual model set in the virtual model setting unit 111. [ In order to accurately calculate the P wave velocity of the lower medium, the interval can be set densely.

제1 반사점 생성부(150-1)는 P파 속도 설정부(140)에 의해 설정된 하부 매질의 속도와, 근사 입사각 산출부(130)에 의해 산출된 근사 입사각을 입력받아 스넬의 법칙을 적용하여 하부 매질에서의 반사점을 생성한다. 제1 반사점 생성부(150-1)의 반사점 생성 프로세스는 도 4를 참조로 하여 후술한다.The first reflection point generator 150-1 receives the velocity of the lower medium set by the P wave velocity setting unit 140 and the approximate incident angle calculated by the approximate incident angle calculator 130 and applies the Snell's law Producing reflections in the underlying medium. The reflection point generation process of the first reflection point generator 150-1 will be described later with reference to FIG.

P파 속도 산출부(160)는 제1 반사점 생성부(150-1)에 의해 생성된 반사점과 일차 반사파 주시 결정부(110)에 의해 결정된 일차 반사파 주시를 이용하여 추정하고자 하는 하부 매질의 P파 속도를 산출한다. P파 속도 설정부(140)에 의해 설정된 P파 속도가 실제 속도에 근접할수록 더 많은 반사점이 실제의 반사면(층의 경계면)에 위치하며, 설정된 P파 속도를 이용하여 계산된 주시가 실제 주시와 같은 반사점 또한 더 많이 제공된다. 따라서, P파 속도 산출은, P파 속도 설정부(140)에 의해 설정된 속도를 이용하여 계산된 주시와 실제의 일차 반사파 주시를 이용하여 실행될 수 있다. 예를 들어, 각각의 속도를 이용하여 생성된 반사점들이 실제 주시와의 차이에 따라 분포된 확률을 계산하여 가장 큰 확률분포를 제공하는 주시 차이를 추출하여 비교하거나, 각각의 속도에서 주시 차이가 0인 반사점 개수를 획득하여 비교하는 등 여러 가지 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 결과의 신뢰도를 높이기 위해 여러 가지 방법을 동시에 고려하여 P파 속도를 산출할 수도 있다.The P wave velocity calculator 160 calculates the P wave velocity of the lower medium to be estimated using the reflection point generated by the first reflection point generator 150-1 and the primary reflected wave determined by the primary reflected wave attention determiner 110, Calculate the speed. As the P wave velocity set by the P wave velocity setting unit 140 approaches the actual velocity, more reflection points are located on the actual reflection surface (boundary surface of the layer) Are also provided. Therefore, the P wave velocity calculation can be performed using the attention and the actual primary reflection wave calculated by using the velocity set by the P wave velocity setting unit 140. [ For example, we can calculate the probability that the reflections generated by each velocity are distributed according to the difference between the real and the observed, extract or compare the difference that provides the greatest probability distribution, And the number of reflection points is obtained and compared. In order to increase the reliability of the results, the P wave velocity can also be calculated by simultaneously considering various methods.

제2 반사점 생성부(150-2)는 P파 속도 산출부(160)에서 추정된 P파 속도를 이용하여 반사점을 생성한다. 파가 모든 방향으로 전파한다고 가정하고 P파 속도 산출부(160)에서 추정된 매질의 P파 속도를 이용하여 주시가 실제의 일차 반사파 주시와 동일한 모든 반사점을 획득한다.The second reflection point generator 150-2 generates a reflection point using the P wave velocity estimated by the P wave velocity calculator 160. [ Assuming that the wave propagates in all directions and uses the P wave velocity of the medium estimated by the P wave velocity calculator 160, all the reflection points that are the same as the actual primary reflected wave are obtained.

반사면 산출부(170)는 P파 속도 산출부(160)에서 추정된 지하 매질의 속도와 일차 반사파 주시 결정부(110)에서 획득된 일차 반사파 주시를 통해 생성된 반사점을 이용하여 반사면(지하구조)을 추정한다. 페르마의 원리에 의해, 반사점들 중 깊이가 가장 깊은 반사점들이 제공하는 반사면이 바로 추정하려는 반사면(층의 하부 경계면)이다.The reflection surface calculator 170 calculates the reflection surface of the ground surface by using the velocity of the underground medium estimated by the P wave velocity calculator 160 and the reflection point generated by the primary reflected wave obtained by the primary reflected wave observation determiner 110, Structure). According to Fermat's principle, the reflection surface provided by the deepest reflections among the reflection points is the reflection surface (lower boundary surface of the layer) to be estimated.

한 층의 P파 속도 및 지질구조(반사면)를 추정하였으면, 동일한 방법으로 순차적으로 다음 층의 P파 속도와 구조를 추정한다. 순차적 추정은 마지막 층까지 계속된다.When estimating the P wave velocity and the geological structure (reflection plane) of a layer, the P wave velocity and structure of the next layer are sequentially estimated in the same manner. Sequential estimation continues until the last floor.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 입사각 산출 프로세스를 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an approximate incident angle calculation process according to an embodiment of the present invention.

도 3의 근사 입사각 산출 프로세스는 도 2의 근사 입사각 산출부(130)에서 수행될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 근사 입사각 산출부(130)는 다양한 조합의 파들의 모음 자료를 생성하여 근사 입사각을 산출한다. 다양한 조합의 파는, 예를 들어, 직접파와 일차 반사파, 일차 반사파와 일차 반사파, 일차 반사파와 다중 반사파 등이다. 이하, 직접파 주시와 일차 반사파 주시의 컨볼루션 모음 자료를 이용하여 근사 입사각을 산출하는 방법에 대해 상세하게 설명한다. 이외의 다른 파들의 조합을 이용하는 방법도 가능한데, 이에 대해서는 도 12 및 도 13을 참조로 하여 후술한다. 컨볼루션 모음 자료를 이용하는 것 이외에, 상호상관 모음 자료를 이용하는 것도 가능하다.The approximate incident angle calculation process of FIG. 3 may be performed in the approximate incident angle calculation unit 130 of FIG. Referring to FIGS. 2 and 3, the approximate incident angle calculation unit 130 generates collection data of various combinations of waves to calculate an approximate incident angle. Various combinations of waves include, for example, direct waves and primary reflected waves, primary reflected waves and primary reflected waves, primary reflected waves and multiple reflected waves. Hereinafter, a method of calculating an approximate incidence angle using convolution collection data of direct fringe and primary reflected fringe will be described in detail. It is also possible to use a combination of other waves, which will be described later with reference to Fig. 12 and Fig. In addition to using convolution collection data, it is also possible to use cross correlation data.

먼저, 근사 입사각 산출부(130)는 가상 진원 및 실제 진원에서 각각 발생하여 획득된 공통 진원 모음(common shot gather: CSG) 자료를 선정한다(131, 132). 가상 진원에 의한 CSG는 직접파 주시 생성부(120)에서 획득된 직접파 주시 자료이고, 실제 진원에 의한 CSG는 일차 반사파 주시 결정부(110)에서 획득된 일차 반사파 주시 자료이다.First, the approximate incident angle calculation unit 130 selects common shot gather (CSG) data obtained from the virtual source and the actual source, respectively (131, 132). The CSG by the virtual circle is the direct wave viewing data obtained by the direct wave generating unit 120 and the CSG by the actual circle is the primary reflected wave viewing data obtained by the first reflecting wave watching determining unit 110. [

근사 입사각 산출부(130)는 선정된 가상 진원 및 실제 진원 CSG 자료에서 동일한 수진기에 기록된 자료들에 대해 컨볼루션을 수행한다. 즉, 동일한 수진기에 기록된 직접파 주시와 일차 반사파 주시에 대해 덧셈을 수행한다. 모든 수진기에 대해 동일한 작업을 수행하여 선정된 가상 진원과 실제 진원에 대한 컨볼루션 모음 자료를 획득한다(133). 상호상관을 이용 시는 뺄셈을 적용한다.The approximate incident angle calculation unit 130 performs convolution on the data recorded in the same data center in the selected virtual origin and actual center CSG data. That is, addition is performed for the direct wave and the primary reflected wave recorded in the same water depth. The same operation is performed on all the receivers to acquire convolution collection data for the selected virtual origin and the actual origin (133). Subtraction is applied when using cross correlation.

이어서, 생성된 컨볼루션 모음 자료를 이용하여 근사 정류 위치를 산출한다. 페르마의 원리에 의해 파가 매질에서 전파할 때 주시가 가장 짧은 경로를 따라 전파한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 가상 진원에서 발생하여 실제 진원으로 전파되는 파는 컨볼루션 모음 자료에서 가장 짧은 주시를 제공하는 수진기 위치 또는 그 근처를 통과한다. 본 발명에서는 컨볼루션 모음 자료에서 시간 축에서 최소값을 제공하는 수진기들의 중간 지점, 즉 정류 존의 중간 지점을 근사 정류 수진기 위치라고 가정한다(134). 상호상관을 이용 시 시간 축에서 최대값을 제공하는 수진기들의 중간 지점, 즉 정류 존의 중간 지점을 근사 정류 수진기 위치라고 가정한다.Next, the approximate rectification position is calculated using the generated convolution set data. Fermat 's principle shows that when a wave propagates in the medium, it propagates along the shortest path. Thus, a wave that originates at a virtual source and propagates to the actual source passes through or near the receiver location, which provides the shortest viewing in convolution collection data. In the present invention, it is assumed that an intermediate point of the converters providing the minimum value in the time axis in the convolution collection data, that is, the middle point of the rectification zone is the approximate rectifier position (134). It is assumed that the midpoint of the converters providing the maximum value in the time axis when using the cross correlation, that is, the middle point of the rectification zone is the approximate rectifier position.

근사 정류 위치가 산출되면 산출된 근사 정류 위치가 실제 수진기 위치와 동일한지 확인(135)하고, 동일할 때 근사 입사각을 산출한다(136). 이때, 근사 정류 위치와 근사 정류 위치 산출에 사용된 가상 진원 위치를 이용하여 근사 입사각을 산출할 수 있다.When the approximate rectifying position is calculated (135), the approximate rectifying position is calculated (136). At this time, the approximate incident angle can be calculated using the approximate rectified position and the virtual origin position used for calculating the approximate rectified position.

동일한 방식으로 모든 가상 진원과 모든 실제 진원에 대해 근사 입사각을 산출한다(137, 138).In the same way, an approximate incidence angle is calculated for all virtual origins and all actual origins (137, 138).

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사점 생성 프로세스를 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a process of generating a reflection point according to an embodiment of the present invention.

도 4의 반사점 생성 프로세스는 도 2의 제1 반사점 생성부(150-1) 및 제2 반사점 생성부(150-2)에서 수행될 수 있다. 제2 반사점 생성 방법은 제1 반사점 생성 방법과 유사하기 때문에, 이하, 제1 반사점을 생성하는 방법에 대해 상세하게 설명하며, 제2 반사점 생성 방법은 생략한다. 4 may be performed by the first reflection point generator 150-1 and the second reflection point generator 150-2 of FIG. Since the second reflection point generating method is similar to the first reflection point generating method, the method of generating the first reflection point will be described in detail below, and the second reflection point generating method will be omitted.

도 4를 참조하면, 제1 반사점 생성부(150-1)는 근사 입사각 산출부(130)에서 산출된 근사 입사각과 P파 속도 설정부(140)에서 설정된 P파 속도를 이용하여 실제 진원 및 수진기 위치에서 발생하여 전파하는 파의 굴절각을 각각 산출한다(151, 152).4, the first reflection point generator 150-1 generates a first reflection point using an approximate incident angle calculated by the approximate incident angle calculator 130 and a P wave velocity set by the P wave velocity setting unit 140, And calculates the refraction angles of the waves propagating from the position (151, 152).

이어서, 산출된 굴절각을 이용하여 반사점을 생성(153)하고 실제 진원과 수진기 간 주시를 계산하며, 계산된 주시와 실제 주시와의 주시 차이(traveltime difference)를 계산한다(154). 여기서, 반사점은 한 쌍의 실제 진원과 수진기에서 발생하여 전파하는 파들의 파선 경로의 교차점이다.Next, a reflex point is generated using the calculated refraction angle (153), a look-up is calculated between the actual circle and the water circle, and a travel time difference between the calculated attention and the actual attention is calculated (154). Here, the reflection point is the intersection of the dashed path of waves propagating in a pair of actual source and receiver.

동일한 방식으로 모든 실제 진원 및 수진기에 대해 반사점을 생성하고 실제 주시와의 차이를 계산한다(155, 156).In the same way, the reflex points are generated for all actual sources and receivers, and the difference between the actual observations is calculated (155, 156).

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 입사각을 이용한 지하 매질의 P파 속도 산출 방법을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of calculating a P wave velocity of an underground medium using an approximate incident angle according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 지하구조 추정 장치는 일차 반사파의 주시를 결정할 수 있을 때, 상호상관 또는 컨볼루션 모음 자료를 통해 획득된 근사 입사각을 이용하여 지하구조를 추정한다.Referring to FIG. 5, when the underground structure estimating apparatus can determine the primary reflected wave, the underground structure estimating apparatus estimates the underground structure using the approximate incident angle obtained through cross-correlation or convolution collection data.

먼저, 지하구조 추정 장치는 일차 반사파 주시를 결정한다(510).First, the underground structure estimating apparatus determines the primary reflected wave (510).

이어서, 근사 입사각 산출에 이용되는 직접파 주시를 획득하기 위해 가상 모델 및 가상 진원을 설정한다(520). 이때 가상 모델의 P파 속도, 두께, 가상 진원의 분포 범위, 개수 및 분포 간격에 대한 설정이 필요하다. 설정 시 종래의 방법과 달리 본 발명은 지하 매질에 대한 사전 정보를 필요로 하지 않는다.Next, a virtual model and a virtual circle are set (520) in order to obtain the direct wave used for calculating the approximate incident angle. At this time, it is necessary to set the P wave velocity, the thickness, the distribution range of the virtual circle, the number and the distribution interval of the virtual model. Unlike the conventional method, the present invention does not require prior information on the underground medium.

이어서, 설정된 가상 모델 및 가상 진원을 이용하여 가상 진원에서 실제 수진기까지의 직접파 주시를 계산한다(530). 이는 간단한 수학적 계산으로 실행될 수 있다.Next, the direct fingering from the virtual source to the actual receiver is calculated (530) using the set virtual model and the virtual source. This can be done with simple mathematical calculations.

이어서, 결정된 일차 반사파 주시와 가상 모델 및 가상 진원을 설정하여 획득된 직접파 주시를 이용하여 근사 입사각을 산출한다(540). 이는 일차 반사파 주시와 직접파 주시를 컨볼루션하여 가장 작은 주시를 제공하는 수진기들의 중간 지점을 선정하여 실행된다. 여기서, 컨볼루션은 간단한 연산으로 수행될 수 있다. 근사 입사각 산출은 다양한 파들의 조합으로 실행될 수 있으며, 컨볼루션 대신 상호상관을 이용하여 실행될 수도 있다. 이는 본 발명에서 설명된 직접파와 일차 반사파 주시를 이용한 방법과 유사하기 때문에 이에 대해 생략한다.Next, an approximate incident angle is calculated using the direct wave obtained by setting the determined primary reflected wave, virtual model, and virtual source (540). This is done by selecting the midpoint between the first reflected wave and the converging direct wave to provide the smallest viewing angle. Here, the convolution can be performed with a simple operation. The approximate incident angle calculation may be performed with a combination of various waves and may be performed using cross correlation instead of convolution. This is similar to the method using the direct wave and the primary reflection wave described in the present invention, and therefore, the description thereof will be omitted.

이어서, 근사 입사각을 이용하여 하부 매질(추정하려는 지하 매질)에서의 굴절파 경로를 획득하기 위해 하부 매질의 P파 속도를 다양하게 설정한다(550).Next, the P wave velocity of the lower medium is varied (550) to obtain the refractive wave path in the lower medium (the underground medium to be estimated) by using the approximate incident angle.

그 후, 획득된 근사 입사각 및 설정된 각각의 속도를 이용하여 굴절각을 계산함으로써 하부 매질에서의 굴절파 파선 경로를 산출하고 반사점을 생성(560)한 후, 실제 주시와의 차이를 획득한다. 반사점은 실제의 진원과 수진기에서 각각 발생된 파들의 파선 경로의 교차점이다.Thereafter, the refraction wave line path in the lower medium is calculated by calculating the refraction angle using the obtained approximate incident angle and the set velocity, and the reflections are generated (560), and the difference from the actual view is obtained. The reflection point is the intersection of the actual origin and the dashed path of each generated wave in the receiver.

그 후, 설정된 속도를 이용하여 계산된 주시와 실제 주시와의 차이를 이용하여 추정하려는 지하 매질의 P파 속도를 산출한다(570). 이는 확률밀도를 계산하여 각각의 가정된 속도를 이용 시 가장 큰 확률을 제공하는 주시 차이를 선정하여 비교함으로써 그 중 가장 작은 주시 차이를 제공하는 속도를 매질의 P파 속도로 선정하거나, 또는 계산된 주시가 실제 주시와 같은 반사점들을 가장 많이 제공하는 속도를 매질의 P파 속도로 선정하는 등 여러 가지 방법으로 실행될 수 있다.Then, the P wave velocity of the underground medium to be estimated is calculated (570) by using the difference between the observed and actual observed values calculated using the set velocity. This is done by calculating the probability density and choosing the difference of interest that provides the greatest probability when using each hypothesized velocity and comparing the velocity giving the smallest difference of the difference as the P wave velocity of the medium, It can be implemented in various ways, such as selecting the speed at which the viewer provides the most reflections, such as the actual watch, as the P wave velocity of the medium.

이어서, 반사면은 추정된 P파 속도를 이용하여 실제의 일차 반사파 주시와 같은 주시를 제공하는 모든 반사점들을 생성하여 추정할 수 있다(580). 이때 반사면은 가장 깊은 심도의 반사점들로 이루어진 경계면이다.The reflective surface can then be estimated 580 by generating all of the reflections providing the same look as the actual primary reflected wave using the estimated P wave velocity. At this time, the reflection surface is the boundary surface having the deepest depth of reflections.

한 층의 P파 속도 및 구조에 대한 추정이 끝나면, 동일한 방법으로 순차적으로 그 다음 층의 P파 속도와 구조를 산출한다. 두 번째 층부터는 P파 속도 추정 시 상호상관을 이용할 수 있다. 순차적 추정은 마지막 층까지 계속된다(590).After estimating the P wave velocity and the structure of one layer, the P wave velocity and structure of the next layer are sequentially calculated in the same manner. From the second layer, cross correlation can be used for P wave velocity estimation. Sequential estimation continues until the last floor (590).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상호상관을 이용한 지진파 간섭기법을 설명하기 위한 파선 경로를 도시한 참조도(a)와, 이로부터 생성된 상호상관 모음(b)을 도시한 참조도이다. 여기서, 구축하고자 하는 신호(반사파)는 AB이다.6 is a reference diagram showing a dashed path for explaining a seismic interference technique using cross-correlation according to an embodiment of the present invention and a cross-correlation set (b) generated from the reference diagram . Here, the signal (reflection wave) to be constructed is AB.

도 6을 참조하면, 상호상관을 이용하여 근사 입사각을 산출할 수 있다. 상호상관은 공동의 파선 경로를 제거하므로, 보다 짧은 파선 경로를 가지는 신호를 구축할 수 있으며, 정류 위치는 곡선의 최저점(즉, 시간 축에서는 최대값)임을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, an approximate incident angle can be calculated using cross-correlation. The cross correlation eliminates the dashed path of the cavity, so that a signal with a shorter dashed path can be constructed, and the rectified position is the lowest point of the curve (i.e., the maximum value on the time axis).

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨볼루션을 이용한 지진파 간섭기법을 설명하기 위한 파선 경로를 도시한 참조도(a)와, 이로부터 생성된 컨볼루션 모음(b)을 도시한 참조도이다. 여기서, 구축하고자 하는 신호(다중 반사파)는 AxB이다.FIG. 7 is a reference diagram showing a broken line path for explaining a seismic interference technique using convolution according to an embodiment of the present invention, and a convolution set (b) generated from the reference diagram . Here, the signal (multi-reflection wave) to be constructed is AxB.

도 7을 참조하면, 컨볼루션을 이용하여 근사 입사각을 산출할 수 있다. 컨볼루션은 파선 경로를 이어주는 역할을 하기 때문에, 보다 긴 파선 경로를 가지는 신호를 구축할 수 있으며, 정류 위치는 곡선의 최고점(즉, 시간 축에서는 최소값)임을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, an approximate incident angle can be calculated using convolution. Since the convolution plays a role in connecting the dashed path, it is possible to construct a signal having a longer dashed path, and it can be seen that the rectifying position is the highest point of the curve (that is, the minimum value in the time axis).

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근사 정류 위치 산출 프로세스를 설명하기 위한 파선 경로를 도시한 참조도이며, 도 9는 도 8의 프로세스를 통해 생성된 컨볼루션 모음 자료이다.FIG. 8 is a reference view showing a dashed path for explaining the approximate rectified position calculation process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a convolution collection data generated through the process of FIG.

지하구조 추정 장치의 근사 정류 위치 산출 프로세스는 다음과 같다.The approximate rectifying position calculation process of the underground structure estimating apparatus is as follows.

단계 1. 지하구조 추정 장치는 실제 일차 반사파들을 추출한다. 예를 들어, 도 8에서 실제 일차 반사파들은 80-2, 81-2, 82-2가 이에 해당한다.Step 1. The underground structure estimation device extracts the actual primary reflected waves. For example, in FIG. 8, actual primary reflected waves correspond to 80-2, 81-2, and 82-2.

단계 2. 실제 표면(real surface) 위에 가상의 층을 추가하고, 가상 진원들(S₀', S')과 실제 수진기들(x₀, x) 간의 주시를 계산한다.Step 2. Add a virtual layer on top of the real surface and calculate the look between the virtual points (S ₀ ', S') and the actual floats (x ₀ , x).

단계 3. 하나의 가상 진원(S₀')과 하나의 실제 진원(S)을 선정한다.Step 3. Select one virtual source (S ₀ ') and one actual source (S).

단계 4. 선정된 가상 진원과 실제 진원에 대한 컨볼루션 모음 자료를 생성하고 근사 정류 수진기 위치를 산출한다. 산출된 근사 정류 위치가 실제 수진기 위치와 동일하면, 근사 입사각을 산출한다.Step 4. Generate convolution collection data for the selected virtual source and real source and calculate the approximate rectifier location. If the calculated approximate rectifying position is equal to the actual probe position, the approximate incident angle is calculated.

단계 5. 모든 가상 진원들에 대해, 3-4 단계를 반복한다.Step 5. Repeat steps 3 and 4 for all virtual resources.

단계 6. 모든 실제 진원들에 대해, 3-5 단계를 반복한다.Step 6. Repeat steps 3-5 for all real world resources.

단계 4에 대한 이해를 돕기 위해, 도 8 및 도 9를 참조로 하여 보다 구체적으로 설명한다. 우선, 선정된 가상 진원(S₀') 및 실제 진원(S)으로부터 전파되어 동일한 수진기(x)에 기록된 자료들에 대해 컨볼루션을 수행한다. 즉, 동일한 수진기(x)에 기록된 직접파 주시와 일차 반사파 주시에 대해 컨볼루션을 수행한다. 모든 수진기에 대해 같은 작업을 수행하여 선정된 가상 진원(S₀')과 실제 진원(S)에 대한 컨볼루션 모음 자료를 획득한다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 가상 진원(S₀')에서 발생하여 실제 진원(S)으로 전파되는 파(S₀'S)의 주시는 직접파(S₀'x)(80-1, 81-1, 82-1) 주시와 실제 일차 반사파(Sx)(80-2, 81-2, 82-2) 주시를 컨볼루션하여 생성된다. 이때, 동일한 수진기는 x이다. 이렇게 생성된 컨볼루션 모음 자료는 도 9에 도시된 바와 같다. 도 9의 컨볼루션 모음 자료의 x축은 수진기 No.이고, y축은 주시이다.For better understanding of step 4, a more detailed description will be made with reference to Figs. 8 and 9. Fig. First, convolution is performed on the data propagated from the selected virtual source (S ₀ ') and the actual source (S) and recorded on the same receiver (x). That is, the first and second reflected waves are converged on the same waveguide (x). The same operation is performed on all the receivers to obtain convolution collection data for the selected virtual source (S ₀ ') and the actual source (S). For example, as shown in FIG. 8, the viewing of the wave S ₀ 'S generated at the virtual source S ₀ ' and propagating to the actual source S is the direct wave S ₀ 'x 80- 1, 81-1, and 82-1 and the actual primary reflected waves Sx (80-2, 81-2, and 82-2) are convoluted. At this time, the same water depth is x. The generated convolution collection data is as shown in FIG. The x-axis of the convolution collection data in Fig. 9 is the number of the receiver, and the y-axis is the eye.

이어서, 생성된 컨볼루션 모음 자료를 이용하여 근사 정류 위치를 산출한다. 페르마의 원리에 의해 파가 매질에서 전파할 때 주시가 가장 짧은 경로를 따라 전파한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 가상 진원(S₀')에서 발생하여 실제 진원(S)으로 전파되는 파는 컨볼루션 모음 자료에서 가장 짧은 주시를 제공하는 수진기 위치(x₀) 또는 그 근처를 통과한다. 본 발명에서는 정류 존의 중간 지점을 근사 정류 수진기 위치라고 가정한다. 예를 들어, 도 8에서 근사 정류 수진기는 x₀이다. 도 8에서, 실선으로 표시된 파선은 근사 정류 수진기(x₀)를 통과하는 파를 의미하며, 점선으로 표시된 파선은 근사 정류 수진기가 아닌 수진기(x)를 통과하는 파를 의미한다.Next, the approximate rectification position is calculated using the generated convolution set data. Fermat 's principle shows that when a wave propagates in the medium, it propagates along the shortest path. Thus, a wave that originates at the virtual source (S ₀ ') and propagates to the actual source (S) passes at or near the receiver position (x ₀ ), which provides the shortest watch in the convolution collection data. In the present invention, it is assumed that the midpoint of the rectification zone is the approximate rectifier position. For example, the approximation is rectified sujingi x ₀ in FIG. In FIG. 8, the broken line indicated by the solid line means a wave passing through the approximate rectifier water (x ₀ ), and the broken line indicated by the dotted line means the wave passing through the water jar (x), not the approximate rectifier water tube.

근사 정류 위치가 산출되면 산출된 근사 정류 위치가 실제 수진기 위치와 동일한지 확인하여, 동일할 때 이를 이용하여 근사 입사각을 산출한다. 이때, 근사 입사각은 산출된 근사 정류 위치와 근사 정류 위치 산출에 사용된 가상 진원(S₀') 위치를 이용한다.When the approximate rectified position is calculated, it is determined whether the calculated approximate rectified position is the same as the actual position of the precipitator, and when the same is used, the approximate incident angle is calculated. At this time, the approximate incident angle uses the calculated approximate rectification position and the virtual source (S ₀ ') position used for calculating the approximate rectified position.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사점 생성 프로세스를 설명하기 위한 파선 경로를 도시한 참조도이다.FIG. 10 is a reference view showing a dashed line for explaining a reflection point creation process according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 10을 참조하면, 설정된 하부 매질의 속도(v₂)와, 이전 단계에서 추정된 근사 입사각(θ_i)을 스넬의 법칙에 적용하여 굴절파의 굴절각(θ_r)을 계산할 수 있다. 스넬의 법칙은 v₂/v₁=sinθ_r/sinθ_i이다. 하부 매질의 속도(v₂)는 다양하게 설정할 수 있는데, 예를 들어, 상부 매질의 속도(v₁)의 0.5, 0.501, 0.502, 0.503,…, 2.0배라고 설정한다.Also when, by applying an approximate angle of incidence (θ _i) estimated in the speed (v _2), and a previous stage of the set lower medium to Snell's Law to calculate the refraction angle (θ _r) of refraction 2 and 10 . Snell's law is v ₂ / v ₁ = sin θ _r / sin θ _i . The velocity (v ₂ ) of the lower medium can be varied, for example, 0.5, 0.501, 0.502, 0.503, ..., of the velocity (v ₁ ) of the upper medium. , And 2.0 times.

제1 반사점 생성부(150-1)는 실제 진원(S)과 수신기(R)에서 발생되어 전파하는 파선 경로를 사용하여 반사점을 생성한다. 이를 위해, 제1 반사점 생성부(150-1)는 근사 입사각 산출부(130)에서 산출된 근사 입사각(θ_i)과 P파 속도 설정부(140)에서 설정된 속도(v₂)를 이용하여 실제 진원(S) 및 수진기(R) 위치에서 발생하여 전파하는 파의 굴절각을 각각 산출한다. 이어서, 산출된 굴절각을 이용하여 반사점(x)을 생성한다. 여기서, 반사점(x)은 한 쌍의 실제 진원(S)과 수진기(R)에서 발생하여 전파하는 파들의 파선 경로의 교차점이다. 같은 방식으로 설정된 모든 속도, 모든 실제 진원 및 수진기에 대해 반사점을 생성한다.The first reflection point generator 150-1 generates a reflection point using a dashed path generated and propagated in an actual source S and a receiver R. [ To this end, a first reflection point generation unit 150-1 by using the speed (v ₂₎ is set at an approximate angle of incidence (θ _i) and P-wave velocity setting unit 140 calculates an incident angle in the approximate calculation section 130 actually And calculates the refraction angles of the propagating waves generated at the source (S) and the receiver (R), respectively. Then, the reflection point (x) is generated using the calculated refraction angle. Here, the reflection point (x) is the intersection of the dashed path of propagating waves generated in the pair of actual source S and the receiver (R). It creates reflections for all velocities, all actual angles and depths set in the same way.

전술한 방식으로 제1 반사점 생성부(150-1)는 사전 설정된 모든 속도, 모든 실제 진원 및 수진기에 대해 반사점을 생성하고, 실제 진원(S)과 수진기(R) 간 파의 주시를 계산한다.In the above-described manner, the first reflection point generator 150-1 generates reflection points for all the predetermined speeds, all actual rounds, and water depths, and calculates the observation of the waves between the actual source S and the water depth R.

이어서, P파 속도 산출부(160)는 제1 반사점 생성부(150-1)에서 계산된 주시와 실제 기록된 주시(일차 반사파 주시 결정부(110)에 의해 획득)와의 차이를 비교하여 하부 매질의 속도를 추정한다. 이어서, 제2 반사점 생성부(150-2)는 P파 속도 산출부(160)에 의해 산출된 P파 속도를 이용하여 반사점을 생성한다. 여기서 반사점은 주시가 실제 주시와 동일한 반사점들이다. 반사면 산출부(170)는 제2 반사점 생성부(150-2)에 의해 생성된 반사점들 중 깊이가 가장 깊은 반사점들을 이용하여 반사면을 산출한다.Next, the P wave velocity calculating unit 160 compares the difference between the gaze calculated by the first reflectance point generator 150-1 and the actually recorded gaze (obtained by the primary reflected-wave observation determiner 110) . The second reflection point generator 150-2 generates a reflection point using the P wave velocity calculated by the P wave velocity calculator 160. [ Here, the reflex points are the same reflex points as the real ones. The reflection plane calculator 170 calculates the reflection plane using reflection points having the deepest depth among the reflection points generated by the second reflection point generator 150-2.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 근사 입사각 산출을 위한 지진파 조합의 예들을 도시한 것으로, 세부적으로 도 11은 가상의 직접파와 실제 일차 반사파의 조합, 도 12는 실제 층에서 전파하는 직접파와 실제 일차 반사파의 조합, 도 13은 실제 일차 반사파와 실제 일차 반사파와의 조합을 각각 나타낸 것이다. 여기서 도 11과 도 13은 컨볼루션을 이용하고, 도 12는 상호상관을 이용한다.11 to 13 show examples of seismic wave combinations for calculating an approximate incident angle according to various embodiments of the present invention. Specifically, Fig. 11 shows a combination of virtual direct wave and actual first reflected wave, Fig. 13 shows a combination of an actual primary reflected wave and an actual primary reflected wave, respectively. Here, Figs. 11 and 13 use convolution, and Fig. 12 uses cross-correlation.

도 11을 참조하면, 자유 표면(free surface) 위에 가상의 층을 추가하여 얻은 직접파(1100)와 일차 반사파(1110)의 조합으로부터 근사 입사각을 산출한다. 도 12를 참조하면, 자유 표면에서 첫 번째 경계면으로 전파하는 직접파(1200)와 일차 반사파(1210)의 조합으로부터 근사 입사각을 산출한다. 도 13을 참조하면, 일차 반사파(1300)와 일차 반사파(1310)와의 조합으로부터 근사 입사각을 산출한다. 도 11 내지 도 13에서 θ는 산출된 근사 입사각을 의미한다.Referring to FIG. 11, an approximate incident angle is calculated from a combination of a direct wave 1100 and a primary reflected wave 1110 obtained by adding a virtual layer on a free surface. Referring to FIG. 12, an approximate incident angle is calculated from a combination of a direct wave 1200 and a primary reflected wave 1210 propagating from a free surface to a first interface. Referring to FIG. 13, an approximate incident angle is calculated from a combination of the primary reflected wave 1300 and the primary reflected wave 1310. In Figs. 11 to 13, &thetas; represents the calculated approximate incident angle.

도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지하 매질의 P파 속도 구조 추정 방법을 수행한 결과를 도시한 도면으로, 세부적으로 도 14는 각 층이 균질한 매질로 이루어진 층 구조 모델에 대해 수행한 결과이고, 도 15는 각 층 내에서 속도가 선형적으로 증가하는 구조에 대한 결과이다.FIGS. 14 and 15 illustrate a result of performing a P wave velocity structure estimation method of an underground medium according to an embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 14 illustrates a layer structure model in which each layer is a homogeneous medium FIG. 15 shows the result of the structure in which the velocity linearly increases in each layer. FIG.

보다 상세하게는, 도 14 및 도 15의 (a)는 실제 모델로 가정된 P파 속도 구조이고, 도 14 및 도 15의 (b) 내지 (d)는 (a)에 도시된 모델의 첫 번째 층에 대해 본 발명의 지하 매질 P파 속도 구조 추정 방법을 적용하여 P파 속도 및 구조를 추정하는 것을 도시한 것이고, 도 14 및 도 15의 (e)는 본 발명의 지하 매질 P파 속도 구조 추정 방법에 의해 추정된 P파 속도 구조이다. 여기서, (e)의 점선은 실제 반사면을 나타낸다.More specifically, Figs. 14 and 15 (a) are P-wave velocity structures assumed as actual models, and Figs. 14 and 15 (b) to 15 (d) FIG. 14 and FIG. 15 (e) illustrate estimation of the P wave velocity structure of the present invention by applying the underground medium P wave velocity structure estimation method of the present invention to the layer P wave velocity structure estimated by the method. Here, the dotted line in (e) represents the actual reflection surface.

도 14(b)와 도 15(b)는 임의로 가정된 속도를 이용하여 생성된 반사점들이 주시 차이에 따른 확률밀도를 나타낸 도면이다. 여기서, 확률밀도는 확률로 도시하지 않고 반사점 개수로 도시하였다. 이는 P파 속도 산출 시 확률 대신 반사점 개수를 이용하기 때문이다. 도 14(b)와 도 15(b)를 참조하면, 가정된 속도를 이용하여 생성된 반사점들의 확률밀도를 계산하여, 가장 많은 반사점을 제공하는 주시 차이(즉, 반사점들이 나타나는 확률이 가장 큰 주시 차이) 및 계산된 주시가 실제 주시와 같은 반사점들의 개수를 획득한다. 이는 가정된 모든 속도에 대해 수행된다. 여기서, 결과의 신뢰도를 향상시키기 위해 두 가지 방법을 동시에 고려하여 속도를 산출할 수 있다.14 (b) and 15 (b) are graphs showing the probability density of the reflection points generated using the arbitrarily hypothesized velocity with respect to the difference of the focus. Here, the probability density is shown not by a probability but by the number of reflection points. This is because the number of reflection points is used instead of the probability of calculating the P wave velocity. Referring to FIGS. 14B and 15B, the probability density of the reflection points generated using the assumed velocity is calculated, and an attention difference providing the most reflection points (that is, Difference) and the computed attention obtains the number of reflex points such as the actual attention. This is done for all supposed speeds. Here, in order to improve the reliability of the result, the speed can be calculated by simultaneously considering the two methods.

도 14(c)와 도 15(c)는 P파 속도 산출에 대한 도면이다. 도 14(c)와 도 15(c)에서, 1400, 1500은 주시 차이를, 1410, 1510은 반사점 개수를 각각 나타낸다. 도 14(c)와 도 15(c)를 참조하면, 추정하려는 매질의 속도는, 각각의 가정된 속도들 중에서, 가장 큰 확률을 제공하는 주시 차이들 중에서는 가장 작은 주시 차이를 제공하는 속도를 선정하고, 주시가 실제와 같은 반사점들의 개수에서는 가장 큰 확률 즉 가장 많은 개수를 제공하는 속도를 선정한다. 이때 선정된 속도가 바로 추정하려는 매질의 속도이다. 도 14(c)와 도 15(c)에서 도시한 바와 같이, 속도 추정에 이용된 두 가지 방법은 동일한 속도 값을 제공한다. 따라서 본 발명에 따른 근사 입사각을 산출하여 P파 속도를 산출하였을 때, 사전 정보 없이도 높은 정확도의 P파 속도를 산출할 수 있음을 확인할 수 있다.Fig. 14 (c) and Fig. 15 (c) are diagrams for calculation of the P wave velocity. 14 (c) and 15 (c), reference numerals 1400 and 1500 denote the viewing distances, and reference numerals 1410 and 1510 denote the number of reflection points, respectively. Referring to Figures 14 (c) and 15 (c), the velocity of the medium to be estimated, among the respective assumed velocities, And the rate of providing the greatest probability, that is, the largest number, is selected in the number of reflections such as the actual. At this time, the selected speed is the speed of the medium to be estimated. As shown in Figs. 14 (c) and 15 (c), the two methods used for the velocity estimation provide the same velocity value. Therefore, when the P wave velocity is calculated by calculating the approximate incident angle according to the present invention, it can be confirmed that the P wave velocity can be calculated with high accuracy without prior knowledge.

도 14(d)와 도 15(d)는 매질의 구조를 추정하는 도면이다. 도 14(d)와 도 15(d)를 참조하면, 근사 입사각을 통해 추정된 속도를 이용하여 실제와 동일한 주시를 제공하는 모든 반사점들을 생성하여 지하구조를 추정한다. 여기서, 회색 점들(1420, 1520)은 생성된 반사점들을 나타내고, 점선(1430, 1530)은 추정된 지하구조(반사면)를 나타낸다.Fig. 14 (d) and Fig. 15 (d) are drawings for estimating the structure of the medium. Referring to FIGS. 14 (d) and 15 (d), all the reflection points providing the same viewing as the actual one are generated using the velocity estimated at the approximate incident angle to estimate the underground structure. Here, the gray dots 1420 and 1520 represent the generated reflection points, and the dotted lines 1430 and 1530 represent the estimated underground structure (reflecting surface).

두 번째 층부터는 첫 번째 층과 같은 방법으로 순차적으로 추정되며, 이는 생략한다.The second layer is sequentially estimated in the same manner as the first layer, and this is omitted.

도 14(e)와 도 15(e)를 참조하면, 실제 P파 구조와 비교해볼 때, 본 발명에 따른 지하 매질의 P파 속도 구조 추정 방법은 지하 매질에 대한 사전 정보 없이 고해상도의 신뢰도 높은 결과를 산출할 수 있음을 확인할 수 있다. 14 (e) and 15 (e), the method of estimating the P wave velocity structure of the underground medium according to the present invention, when compared with the actual P wave structure, Can be calculated.

이제까지 본 발명에 대해 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments of the present invention have been described above. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

1: 지하구조 추정 장치 10: 입력부
12: 프로세서 14: 메모리
16: 출력부 110: 일차 반사파 주시 결정부
111: 가상 모델 설정부 116: 가상 진원 설정부
120: 직접파 주시 생성부 130: 근사 입사각 산출부
140: P파 속도 설정부 150-1: 제1 반사점 생성부
150-2: 제2 반사점 생성부 160: P파 속도 산출부
170: 반사면 산출부 180: 지하구조 추정부1: underground structure estimation device 10: input part
12: processor 14: memory
16: output unit 110: primary reflected wave observation determining unit
111: Virtual model setting unit 116: Virtual point setting unit
120: direct focal point generating unit 130: approximate incident angle calculating unit
140: P-wave speed setting unit 150-1:
150-2: second reflection point generator 160: P wave velocity calculator
170: reflection surface calculation unit 180: underground structure estimation unit

Claims

An approximate incidence angle calculation unit for calculating approximate incidence angles by combining seismic waves without prior information and initial velocity model for underground properties and underground structures; And
Underground structure estimating the P wave velocity and the structure of the underground medium by using the calculated approximate incident angle;
Wherein the underground structure estimating device includes:

The apparatus according to claim 1, wherein the approximate incidence angle calculating unit
Wherein an approximate incident angle is calculated from a combination of a virtual direct wave and an actual primary reflected wave obtained by adding a virtual layer on a free surface.

The apparatus according to claim 1, wherein the approximate incidence angle calculating unit
Wherein an approximate incident angle is calculated from a combination of a direct wave and an actual primary reflected wave propagating in an actual layer.

The apparatus according to claim 1, wherein the approximate incidence angle calculating unit
Wherein an approximate incident angle is calculated from a combination of different actual primary reflected waves.

The underground structure estimating apparatus according to claim 1,
A primary reflected wave determining unit for determining an actual primary reflected wave from the measurement data;
A virtual model setting unit for setting a virtual speed model;
A virtual origin setting unit for setting a virtual origin position; And
A direct wave generating unit for calculating a direct wave based on a set virtual speed model and a virtual earth position; Further comprising:
The approximate incidence angle calculating unit
Wherein the approximate incidence angle is estimated using a vowel data obtained by cross-correlating or convoluting the calculated direct wave and the actual primary reflected wave.

6. The apparatus of claim 5, wherein the approximate incidence angle calculating unit
Wherein the approximate incidence angle is estimated by using the selected approximate rectifier position and the virtual origin position as the approximate rectifier position as the midpoint of the converters providing the smallest attention in the convolution collection data.

6. The apparatus of claim 5, wherein the approximate incidence angle calculating unit
Wherein the approximate incidence angle is estimated using the selected approximate rectifier position and the virtual origin position by selecting the approximate rectifier position as the midpoint of the converters that provide the greatest attention in the cross correlation collection data.

The apparatus of claim 1, wherein the underground structure estimation unit
A P wave velocity setting unit for arbitrarily setting the P wave velocity of the underground medium to be estimated;
A reflection point generator for receiving the approximate incident angle calculated by the approximate incident angle calculation unit and the P wave velocity set by the P wave velocity setting unit and generating a reflection point in the underground medium by applying Snell's law;
A P wave velocity calculation unit for calculating a P wave velocity of the underground medium by using at least one of the number of reflection points or the number of reflection points that are the same as those of actual observation; And
A reflection surface calculation unit for calculating a reflection surface by receiving the P wave velocity of the calculated underground medium and applying Fermat's principle;
Wherein the underground structure estimating device includes:

Determining the actual first reflected wave from the measurement data;
Setting a virtual velocity model and a virtual origin position;
Calculating direct fingertips based on the set virtual speed model and the virtual origin position;
Calculating an approximate incident angle using a vowel data obtained by cross-correlating or convoluting the calculated direct wave and the actual first-order reflected wave; And
Estimating the P wave velocity of the underground medium and the structure of the underground medium using the calculated incident angle;
And estimating the underground structure.

10. The method of claim 9, wherein estimating the structure of the underground medium
Arbitrarily setting the P wave velocity of the underground medium to be estimated;
Generating a reflections point in the underground medium by receiving the calculated approximate incident angle and the set P wave velocity and applying Snell's law;
Calculating a P wave velocity of the underground medium using at least one of the number of reflection points or the number of reflection points that are the same as the actual viewing angle; And
Calculating a reflection plane by applying a Fermat principle to the calculated P wave velocity of the underground medium;
And estimating the underground structure.