WO2022176717A1 - 地震探査システムおよび地震探査方法 - Google Patents

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WO2022176717A1
WO2022176717A1 PCT/JP2022/004987 JP2022004987W WO2022176717A1 WO 2022176717 A1 WO2022176717 A1 WO 2022176717A1 JP 2022004987 W JP2022004987 W JP 2022004987W WO 2022176717 A1 WO2022176717 A1 WO 2022176717A1
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seismic source
geophone
vibration
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健 辻
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国立大学法人九州大学
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    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. analysis, for interpretation, for correction

Definitions

  • the present invention relates to a seismic exploration system and a seismic exploration method.
  • Seismic surveys use the fact that the velocity of seismic waves depends on the medium to determine the geological structure (depth to bedrock, rock quality, hardness, weathering, degree of crack development, distribution of water, gas, oil, and ice). , faults, magma, etc.).
  • Active seismic surveying is a survey method that investigates underground structures and physical properties by receiving artificially excited wave fields with seismometers. Active seismic surveys are commonly used in resource exploration such as oil.
  • a method of measuring a reflected wave which is the vibration from the seismic source device reflected inside the ground or the like, using a geophone is known (see Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Documents 1 to 3 There is also known a method of measuring surface waves, in which vibrations from a seismic source device propagate on the surface, using geophones.
  • a measurement signal corresponding to the time change of the displacement amount of the vibration propagation medium is output by a measurement sensor that receives the periodic vibration wave generated by the vibration generator through the vibration propagation medium.
  • an accumulation unit that accumulates the measurement signal accumulated in the accumulation unit at predetermined intervals; a first measurement signal after accumulation corresponding to the first measurement sensor; and an accumulation unit corresponding to the second measurement sensor and an evaluation unit that evaluates the performance of the first measurement sensor based on the second measurement signal of the sensor evaluation device.
  • Patent Document 2 discloses means for generating a single-frequency carrier wave in synchronization with a predetermined signal, subjecting the carrier wave to pulse intensity modulation, and outputting a pulse intensity modulated elastic wave, and a means for outputting a pulse intensity modulated elastic wave. and means for extracting the envelope of the observed pulse intensity modulated elastic waves.
  • a source controller that controls an artificial seismic source and a source controller that transmits and receives signals, a plurality of sensor terminals for managing sensors that receive reflected waves propagating through a stratum accompanying oscillation of an artificial seismic source according to a sampling timing cycle and generate vibration data; a management device that transmits and receives information to and from the epicenter management unit and each of the sensor terminals via a network and manages the epicenter management unit and each of the sensor terminals;
  • the Epicenter Management Department including output timing of an oscillation trigger signal to be output to the source controller among signals to be transmitted and received, and reception timing of an oscillation start timing signal to be output from the source controller after the oscillation trigger signal is output measuring means for obtaining first timing characteristic information; a delay adjustment unit having means for calculating a first timing adjustment amount for adjusting the output timing of the oscillation trigger signal based on second timing characteristic information set by a management device;
  • the management device means for determining oscillation characteristics of the artificial seismic source based on the first timing information obtained by the measuring means of the hypocenter
  • Patent Document 1 it is described that a plurality of measurement sensors are evaluated by integrating each measurement sensor in the integration unit ([0042], etc.), but the results measured at a plurality of points are integrated. It was not suggested to extend the explorable area by doing so.
  • Patent Document 2 describes that an artificial seismic source repeats pulses in a short burst (such as [0022]). There was no suggestion to downsize the source device and extend the explorable area by increasing the ratio.
  • Patent Document 3 describes a prospector system that can match the oscillation start timing of the artificial seismic source with the sampling timing of the sensor regardless of the oscillation characteristics of the artificial seismic source. There was no suggestion to extend the explorable area accordingly.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a seismic exploration system with expanded areas that can be explored.
  • the geophone measures the vibration from the seismic source device that is electrically time-controlled so as to periodically oscillate the vibration of a similar waveform at a plurality of points, and the measurement result is the repeated oscillation.
  • the earthquake according to [1] which is used to construct a geological model by analyzing the measurement results of vibrations at multiple points measured by geophones using the oscillation start times of vibrations from the seismic source device. exploration system.
  • the mass of the seismic source device is 15 kg or less
  • the geophone measures vibrations from the seismic source device at different timings at multiple points, [1] to [3].
  • While the seismic source device continues to continuously oscillate time-controlled vibrations, at least one of the geophones is moved to generate vibrations from the seismic source device at different times while moving or paused.
  • the seismic source device has a wireless connection to the geophone;
  • the geophone has a wireless connection to the seismic source device,
  • the mass of the seismic source device is 3 kg or less,
  • the seismic exploration system according to [8], wherein the seismic source device is mounted on a vehicle or drone for exploration of celestial bodies other than the earth and moves.
  • the seismic exploration system according to any one of [1] to [12], which is used for seismic exploration of. [14] further comprising an analysis device comprising a CPU; Any of [1] to [13], wherein the analysis device constructs a geological model by analyzing the vibration measurement results at a plurality of points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device. or the seismic exploration system according to claim 1.
  • the geophone includes communication to a server internal or external to the seismic system; [1] to [ 13], the seismic exploration system according to any one of items.
  • the frequency of vibration of the seismic source device is variable; The seismic exploration system according to any one of [1] to [15], wherein the vibration waveform has weighted frequency bands adapted to at least one of the ground and depth of the location to be explored.
  • the vibration waveform is a chirp waveform with a continuously changing frequency oscillated using a motor-type seismic source or a piezo element-type seismic source whose oscillation cycle is electrically controlled, or the fall cycle is electrically controlled.
  • the seismic exploration system according to any one of [1] to [16], which is a pulse waveform generated by a controlled falling seismic source.
  • the seismic exploration system further includes an analysis device including a CPU; the analysis device further includes a storage unit, A calculation program stored in the storage unit analyzes the measurement results of vibrations at multiple points measured by the geophone using the oscillation start times of the vibrations from the seismic source device.
  • a seismic survey method that conducts exploration or seismic reflection surveys to build a geological model.
  • the geophone measures vibrations from the seismic source device at different times;
  • the calculation program stored in the storage unit analyzes the vibration measurement results at multiple points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device, and conducts a surface wave survey, A seismic exploration method according to [18], wherein the geological model is a three-dimensional geological model.
  • the analysis device uses two or more geological models constructed by performing respective analyzes using two or more oscillation start times as time-varying geological models, A seismic exploration method according to [18] or [19], wherein the monitoring means monitors a time-varying geological model.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the seismic exploration system of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the seismic exploration system of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an example of a seismic exploration system in which the seismic source device and the geophone are mounted on a vehicle and move.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of another example of a seismic exploration system in which the seismic source device and the geophone are mounted on a vehicle and move.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an example of a seismic exploration system in which a seismic source device and a geophone are mounted on a drone and move.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an example of a seismic exploration system in which the seismic source device and the geophone are mounted on a ship and moved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the seismic exploration system of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the seismic exploration system of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram
  • FIG. 7(A) represents an example of a waveform of vibration generated by the focus device.
  • FIG. 7(B) represents an enlarged view of the waveform of FIG. 7(A).
  • FIG. 8A is a photograph of an example of a crimping type seismic source, which is an example of a motor type seismic source.
  • FIG. 8B is a photograph of an example of a pile-type seismic source, which is an example of a motor-type seismic source.
  • FIG. 8C is a photograph of an example of a BOX-type seismic source, which is an example of a motor-type seismic source.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an example of a falling seismic source.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an example of a falling seismic source.
  • FIG. 10 is an S-wave velocity structural model showing the relationship between the S-wave velocity and the depth of a certain geology obtained using the geological exploration system of Example 1.
  • FIG. FIG. 11 is a two-dimensional S-wave velocity structural model showing the relationship between the north-south direction measurement points (survey points) in the field field obtained in Example 2, the depth, and the S-wave velocity.
  • FIG. 12 is a three-dimensional diagram showing the relationship between the north-south direction survey points, the east-west direction survey lines, the depth, and the S-wave velocity obtained in Example 2.
  • is the S-wave velocity structural model of . 13 is a photograph of the geological exploration system mounted on the drone of Example 3.
  • FIG. 14 is a chart (shot gather) showing the relationship between the average horizontal distance (offset) between the seismic source device and the geophone and the signal transmission time (time).
  • FIG. 14(A) is a chart called Shot gather obtained by a single shot of the small seismic source device PASS.
  • FIG. 14(B) is a chart called Shot gather obtained along a 900 m river embankment using 225 shots of the small seismic source device PASS.
  • FIG. 15a is a group of graphs showing temporal changes in waveforms, precipitation, and temperature during the period from December 16, 2020 to March 8, 2021.
  • FIG. FIG. 15b is a group of graphs showing waveforms, precipitation, air temperature, temporal variations in P-wave velocity, and temporal variations in S-wave velocity in the low temperature period.
  • FIG. 15c is a group of graphs showing the waveform, amount of precipitation, air temperature, temporal variation of P-wave velocity, and temporal variation of S-wave velocity during the rainfall event period.
  • the seismic exploration system of the present invention includes at least one seismic source device electrically time-controlled to periodically oscillate vibrations of similar waveforms; at least one geophone; the geophone includes a recording portion, Geophones measure vibrations from the seismic source device at multiple points, The measurement results of the vibration from the seismic source device at multiple points measured by the geophone are superimposed by aligning the oscillation start times of the time axis of the repeatedly oscillated waveforms. With this configuration, it is possible to downsize the focus device and reduce the number of geophones. Therefore, the seismic exploration system of the present invention is a seismic exploration system with expanded areas that can be explored.
  • “seismic exploration” includes, in addition to the ground and underground of the earth, exploration of the ground and underground of celestial bodies other than the earth, exploration of the seafloor and the seafloor, and man-made structures such as civil engineering structures. It also includes the exploration of the internal structure of structures and the exploration of resources such as oil gas and minerals. Preferred embodiments of the present invention are described below.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the seismic exploration system of the present invention.
  • Each arrow in FIG. 1 indicates that each part is connected by wire or wirelessly. However, portions not indicated by arrows may be connected to each other.
  • the seismic exploration system 1 shown in FIG. 1 includes one seismic source device 11 and one geophone 21 that are electrically time-controlled so as to periodically oscillate similar waveforms. However, each of the focus device 11 and the geophone 21 may be plural.
  • the seismic source device 11 includes a wireless connection means 12 to the geophone, a communication unit 13 of the seismic source device, a control unit 14, and a vibrating unit 15.
  • the wireless connection means 12 to the geophone may also serve as the communication section 13 of the focus device.
  • the control unit 14 is not particularly limited as long as it can electrically time-control such that the vibrating unit 15 periodically oscillates vibrations having similar waveforms.
  • the control unit 14 can transmit the vibration control information to the geophone 21 and the analysis device 81 via the wireless connection means 12 to the geophone and/or the communication unit 13 of the focus device.
  • the vibration control information includes, for example, vibration frequency, oscillation start time, vibration length, and vibration interval.
  • the geophone 21 includes a recording unit 24.
  • the geophone 21 further includes a wireless connection means 22 to the seismic source device, a communication section 23 and a geophone 25 .
  • the wireless connection means 22 to the epicenter device may also serve as the communication unit 23 of the epicenter device.
  • Vibration from the seismic source device 11 can be sensed by the receiving sensor 25 .
  • the measurement result of the vibration from the seismic source device 11 sensed by the vibration receiving sensor 25 can be recorded by the recording unit 24 .
  • the recording unit 24 can transmit the measurement result of the vibration from the epicenter device 11 to the epicenter device 11 and the analysis device 81 via the wireless connection means 22 to the epicenter device and/or the communication unit 23 of the epicenter device.
  • the measurement result of the vibration from the epicenter device 11 may be transmitted as it is from the wireless connection means 22 to the epicenter device and/or the communication unit 23 of the epicenter device without being recorded by the recording unit 24 .
  • the geophone 21 measures vibrations from the seismic source device 11 at a plurality of points, but the details of measuring at a plurality of points are omitted in FIG.
  • the seismic exploration system 1 shown in FIG. 1 further includes an analysis device 81 including a CPU 82 .
  • the analysis device 81 can analyze the vibration measurement results at a plurality of points measured by the geophone 21 using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device 11 .
  • the CPU 82 of the analysis device 81 aggregates the measurement results of vibrations continuously and repeatedly transmitted from the seismic source device 11 at a plurality of points measured by the geophone 21 .
  • analysis device 81 further includes storage unit 83 .
  • the calculation program stored in the storage unit 83 can analyze the vibration measurement results at a plurality of points measured by the geophone 21 using the oscillation start time of the vibration from the epicenter device 11 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the seismic exploration system of the present invention. Differences between the seismic exploration system 1 shown in FIG. 2 and the seismic exploration system shown in FIG. 1 will be described.
  • the focus device 11 includes a communication unit 13 of the focus device.
  • the communication unit 13 of the epicenter device can be connected to a server 71 inside or outside the seismic exploration system 1 .
  • the control unit 14 of the seismic source device 11 transmits the vibration control information to the seismic receiver 21 or the seismic exploration system 1 via the wireless connection means 12 and/or the communication unit 13 of the seismic source device. It can be sent to the server 71 located outside.
  • the geophone 21 includes a communication section 23 to a server 71 inside or outside the seismic exploration system 1 .
  • the communication unit 23 analyzes the vibration measurement results at a plurality of points measured by the geophone 21 using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device, and transmits to build a geological model.
  • the server 71 preferably has the same function as the analysis device in FIG. That is, in the server 71, the measurement results of the vibration from the seismic source device 11 at a plurality of points measured by the geophone 21 are superimposed by aligning the oscillation start times of the repeatedly oscillated waveforms on the time axis. Preferred aspects of each part constituting the seismic exploration system of the present invention will be described below.
  • the seismic exploration system of the present invention includes at least one source device that is electrically time-controlled to periodically oscillate vibrations of similar waveform.
  • a seismic exploration system capable of easily estimating underground structures can be provided by a seismic source device that can periodically and continuously oscillate similar waveforms that are accurately time-controlled.
  • the number of seismic source devices included in the seismic exploration system of the present invention may be one or two or more.
  • three-dimensional geological structures can be explored using the limited resources of one source device and one geophone. Conventionally, it was considered difficult to construct a three-dimensional geological model when the hypocenter location was limited and only one hypocenter device was used.
  • a 3D geological model can be constructed even with the oscillation from the seismic source device at one point.
  • a three-dimensional geological model can be constructed using surface wave exploration that can conduct seismic exploration at a distance of about 50 m (about 100 m in diameter) from the seismic source device.
  • the propagation distance of the signal from the focus device is preferably 50 m or more (100 m or more in diameter) as a horizontal distance, more preferably 200 m or more, particularly preferably 500 m or more, and 1000 m or more. More particularly preferred.
  • the horizontal distance (offset) between the seismic source device and the geophone is also within the range of the preferred propagation distance described above. If the propagation distance is within the above preferred range, multi-channel seismic data with a long horizontal distance (offset) between the seismic source device and the geophone can be obtained, especially when performing seismic reflection survey and seismic refraction survey. Also, when monitoring an underground structure, it is preferable to increase the horizontal distance (offset) between the seismic source device and the geophone.
  • a moving geophone records vibrations at multiple points, and a three-dimensional geological model is constructed by superimposing them with a calculation program. can. When used in an environment where many resources are available, the number of seismic source devices and geophones can be flexibly increased, and a wider range can be explored with higher accuracy and a shorter measurement time.
  • the size of the focus device used in the present invention is not particularly limited, it is preferably a small focus device (portable active focus device; PASS).
  • the overall size of the focus device is preferably 30 cm or less, more preferably 20 cm or less, and particularly preferably 10 cm or less as the long axis (eg, diameter) in a horizontal cross section.
  • the mass of the seismic source device is 15 kg or less, and the SN ratio is improved by superimposing vibrations from the seismic source device.
  • the mass of the focus device is more preferably 10 kg or less, more preferably 5 kg or less, particularly preferably 3 kg or less, and most preferably 1 kg or less, Most preferably, it is 500 g or less.
  • the seismic source device is made smaller or lighter, the distance through which the vibration propagates becomes shorter, and the exploration range becomes narrower.
  • the compact seismic source device system used in the present invention is lightened to the above range, it is preferable that the propagation distance is within the above preferred range.
  • the source device is movable.
  • a part of the focus device may be movable, and a part of the rest may be fixed.
  • all of the focus devices may be movable.
  • all of the focus devices may be fixed.
  • it is preferable that at least one of the focus devices is fixed and installed.
  • the seismic source device can be moved, a wider range of seismic surveys can be performed, and in particular, man-made structures such as ground structures and civil engineering structures can be surveyed over a wide area.
  • the focus device is mounted on a car, drone or ship and moved.
  • seismic surveys are possible by oscillating vibrations from the seismic source device even from near the water surface and receiving the vibrations with a geophone.
  • the car, drone or ship is autonomously controlled and unmanned and mobile.
  • autonomously controlled autonomous drones vehicles (such as rovers), and ships (such as small boats), it is possible to automatically conduct seismic surveys of large spaces with a small number of seismic source devices and geophones.
  • miniaturizing the seismic source device it will be possible to mount it on drones and rovers.
  • the mass of the seismic source device is 3 kg or less
  • the mass of the geophone is 2 kg or less (preferably about 500 g)
  • the seismic source device is mounted on a vehicle for exploration of celestial bodies other than the earth or a drone and moves. is more preferable.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an example of a seismic exploration system in which the seismic source device and the geophone are mounted on a vehicle and move.
  • one of the focus devices 11 is mounted on a car 31 and moves, the remaining one focus device 11 is fixed, and the geophone 12 is mounted on another car 31 and moves.
  • a wider range can be seismically investigated by moving the focus device 11 .
  • the fixed focus device is advantageous when the number of vehicles that can be used is limited.
  • the vehicle 31 is equipped with wireless connection means (not shown), and the vehicles 31 are connected via a network 61. may In this case, the focus device 11 and/or the geophone 21 may not have wireless connection means.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of another example of a seismic exploration system in which the seismic source device and the geophone are mounted on a vehicle and move.
  • one of the focus devices 11 is mounted on a car 31 and moves, and the geophone 12 is mounted on another car 31 and moves.
  • the dashed arrows in FIG. 2 mean changes over time.
  • a car 31 drawn with a dashed line means the car 31 at a certain time after the time change.
  • the geophone 12 is installed at a certain point on a car 31 on which the geophone 12 is mounted, and the vibration from the seismic source device 11 is recorded. Seismic survey is performed with one seismic source device 11 and one geophone 21 by repeating the work of recording vibrations from the ground.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of another example of a seismic exploration system in which the seismic source device and the geophone are mounted on a vehicle and move.
  • one of the focus devices 11 is mounted on a car 31 and moves
  • the geophone 12 is mounted on another car 31 and moves.
  • the vehicle 31 carrying the seismic source device 11 can also be moved as needed to conduct seismic survey over a wide area.
  • a combination of one fixed seismic source device and one geophone mounted on a vehicle and moving is also conceivable. If only one vehicle can be used, it is conceivable to fix the seismic source device to the ground and oscillate from one point, and move the geophone with one vehicle. Also, if more vehicles than shown in FIGS. 3 and 4 are available, more seismic source device and/or geophone movements can be used, and a wider range of subsurface structures can be explored with greater accuracy.
  • seismic survey can be carried out. For example, when five cars are available, a preferred mode is one in which three are equipped with geophones and two are equipped with focus devices.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an example of a seismic exploration system in which a seismic source device and a geophone are mounted on a drone and move.
  • one of the epicenter devices 11 is mounted on the drone 41 and moves, the remaining one epicenter device 11 is fixed, and the geophone 12 is mounted on another drone 41 and moves.
  • the focus device 11 is preferably mounted, installed or suspended on the drone 41 via the cable 42 . Since the installation time of the epicenter device 11 is long, the epicenter device 11 is separated from the cable 42 and installed. It is preferable to move to a place.
  • Geophone 12 is also preferably mounted, installed or suspended on drone 41 via cable 42 . These cables 42 are preferably retractable. As shown in FIG.
  • the drone 41 when the seismic source device 11 and/or the geophone 21 is mounted on a drone 41, the drone 41 is provided with wireless connection means (not shown), and the drones 41 are connected via a network 61.
  • a network 61 may With drones, a combination of movement of a larger number of source devices and/or geophones is possible, as is the case with cars. For example, when investigating a stratum structure deeper than a shallow stratum structure (0 to 2 m in depth), it is preferable to use two or more drones. From the viewpoint of performing seismic reflection and refraction seismic surveys, it is preferable to place seismic source devices and geophones in different drones to oscillate and receive seismic waves at distant points.
  • the signal from the source device can be recorded at different locations at different times, and only two drones (e.g. the source device drone and the geophone drone) have long offsets (hundreds of meters).
  • multi-channel seismic data with Also, when monitoring underground structures, it is preferable to use a plurality of drones from the viewpoint that the seismic source device and the geophone are easily separated from the drones at different locations.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an example of a seismic exploration system in which the seismic source device and the geophone are mounted on a ship and moved.
  • the focus device 11 is mounted on a ship 51 and moves
  • the geophone 12 is mounted on another ship 51 and moves.
  • Seismic exploration is also possible by a method in which vibration is oscillated from the seismic source device 11 on the sea surface and the vibration is received by the geophone 12 on the sea surface.
  • the ship 51 is equipped with wireless connection means (not shown), and the ships 51 are connected via a network 61.
  • a seismic exploration system in which the seismic source device and the geophone are installed on the arm is also an example of a preferred embodiment. It is preferable that the seismic source device is installed at the end (both ends) of the arm, and the plurality of geophones are installed on the arm at approximately equal intervals. Such embodiments are also referred to as source device and geophone arrays, and source device and geophone linear arrays. The source device and/or geophone may be wired. It is preferable to provide a decoupling mechanism such as a spring between the arm and the seismic source device from the viewpoint of reducing vibration transmitted to the arm and from the viewpoint of keeping the pressing pressure constant during excitation.
  • a decoupling mechanism such as a spring between the arm and the seismic source device from the viewpoint of reducing vibration transmitted to the arm and from the viewpoint of keeping the pressing pressure constant during excitation.
  • the source device preferably comprises wireless connection means to the geophone.
  • wireless connection means to the geophone.
  • the seismic source device with wireless connection means it is possible to record vibration control information from the seismic source device in association with the vibration measurement results from the seismic source device at a plurality of points measured by the geophone. .
  • multiple vibrations from the seismic source device measured by the geophone at the same point can be superimposed to improve the S/N ratio. This makes it easier to construct data equivalent to multi-channel seismic surveys. It is preferred that the seismic source device with the wireless connection means is moved and oscillates while it is moving or paused.
  • the location information of the source device is also preferably communicated to the geophone, analysis means and/or server, either directly or via a network.
  • the focus device may be capable of receiving satellite radio waves emitted from a global positioning system (GPS), GNSS (Global Navigation Satellite System), or the like. Even when the seismic source device and the geophone are synchronized using satellite radio waves, the measurement results of vibrations from the seismic source device at multiple points measured by the geophone are used to indicate the start of oscillation on the time axis of the repeatedly oscillated waveform. It becomes easy to perform polymerization at the same time.
  • time, date, location information, etc. can be used, but usable information is not limited to these.
  • a mode in which the focus device includes a communication section to a server inside or outside the seismic exploration system is also an example of a preferred mode. It is preferable that the communication unit for the server transmits vibration control information, position information, etc. of the epicenter device to the server directly or via a network.
  • the source device is electrically time-controlled to periodically oscillate similar waveforms. It is preferable that the focus device is controlled by a control unit provided in the focus device. "Electrically" time-controlled means that the vibration (waveform such as amplitude and cycle) is controlled using electricity, and there are no other particular restrictions. It differs from mechanical time control such as manual, pneumatic, or hydraulic. Vibroseis cars oscillate several times by performing mechanical time control using pneumatic pressure, hydraulic pressure, etc., but these vibrations are different from vibrations that are electrically time-controlled. waveforms are difficult to make similar. In the present invention, it is preferable that the frequency of vibration of the focus device is variable.
  • the vibration waveform is preferably weighted with frequency bands adapted to at least one of the ground and depth of the location to be explored. That is, it is preferable to design the oscillated vibration waveform so that the optimum waveform can be oscillated according to the ground of the location to be explored and the depth of the target.
  • the source device preferably continuously generates frequency-modulated waves (vibrations). By repeatedly oscillating the same waveform (preferably a chirp waveform) and superimposing them, the S/N ratio of the oscillation waveform can be improved. Therefore, even a small seismic source device such as a small motor or piezo element can be used to explore deep underground.
  • FIG. 7(A) represents an example of a waveform of vibration generated by the focus device.
  • FIG. 7(B) represents an enlarged view of the waveform of FIG. 7(A).
  • the horizontal axis is the waveform time axis (unit: minutes)
  • the vertical axis is the amplitude of the oscillation waveform.
  • FIG. 7B shows the position of the oscillation start time 101 on the time axis (horizontal axis) of the repeatedly oscillated waveform.
  • the oscillation start time 101 is not limited to the time when the vibration is (actually) started, and any time can be set as the oscillation start time 101 . That is, the oscillation start time 101 may be an arbitrarily determined oscillation reference time.
  • the measurement results of the vibration from the seismic source device at multiple points measured by the geophone are superimposed by aligning the oscillation start time of the time axis of the repeatedly oscillated waveform.
  • the oscillation start times 101 may be at the same position or at different positions.
  • a plurality of focus devices can oscillate simultaneously by changing the oscillation waveform for each focus device. As a result, the observation time can be shortened.
  • the waveform of the vibration oscillated by the focus device has the same waveform periodically. It is preferable that the vibration waveform oscillated by the seismic source device has a periodic chirp wave or pulse wave including low to high frequencies. Similar waveforms preferably have the same magnitude of amplitude. Similar waveforms preferably have amplitude deviations within ⁇ 5%, more preferably within ⁇ 1%, and particularly preferably within ⁇ 0.1%. Similar waveforms preferably have the same time variations in frequency and phase. The similar waveforms preferably have a time variation of frequency within ⁇ 5%, more preferably within ⁇ 1%, and particularly preferably within ⁇ 0.1%.
  • the vibration waveform is a chirp waveform in which the frequency is continuously changed by oscillating using a motor-type seismic source or a piezoelectric element-type seismic source whose oscillation cycle is electrically controlled, or a chirp waveform in which the frequency is changed electrically.
  • the pulse waveform is generated by a falling seismic source that is controlled in a controlled manner or a falling seismic source that is accelerated using a solenoid type motor.
  • the vibrating section of the vibrating device can be appropriately adopted according to the waveform of the vibration.
  • a preferred embodiment of the type of the seismic source and the vibrating section will be described.
  • a motor-type seismic source whose oscillation cycle is electrically controlled preferably oscillates a chirp-shaped oscillation whose frequency continuously changes.
  • a chirp waveform is a waveform that contains a wide range of frequencies.
  • the vibration waveform, which is a chirp waveform preferably includes a low frequency to a high frequency within one period.
  • FIG. 8A is a photograph of an example of a crimping type seismic source, which is an example of a motor type seismic source.
  • Crimp-type seismic sources are easy to install in arrays that integrate geophones and seismic source devices, and are easy to mount on vehicles (such as rovers).
  • FIG. 8B is a photograph of an example of a pile-type seismic source, which is an example of a motor-type seismic source.
  • a pile-type seismic source can be easily inserted into a hole formed by an auger, etc., and can be easily installed by human power.
  • FIG. 8C is a photograph of an example of a BOX-type seismic source, which is an example of a motor-type seismic source. BOX-type hypocenters are easy to set up by releasing them from a car or the like, and they are also easy to set up manually.
  • the piezo-element-type seismic source whose oscillation period is electrically controlled oscillates a chirp-wave oscillation whose frequency continuously changes.
  • Piezo element type seismic source can oscillate up to higher frequency than motor type seismic source.
  • Piezo-element-type seismic sources can be easily mounted on vehicles (such as rovers), drones, and ships, and can be used particularly easily for underwater exploration.
  • a drop-type seismic source or a solenoid-type seismic source whose fall period is electrically controlled preferably oscillates a pulse waveform vibration, and more preferably oscillates an impulse vibration.
  • a falling-type seismic source is preferably provided with a weight and a striking surface, and the weight is struck against the striking surface under the same conditions from the viewpoint of stable oscillation.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an example of a falling seismic source.
  • the drop-type seismic source has a simple mechanism, does not require the seismic source to be crimped to the ground, and is easy to reduce weight.
  • Drop-type seismic sources can be easily mounted on vehicles (such as rovers) and drones, and can be used for seismic surveys of celestial bodies other than the earth.
  • a seismic survey system of the present invention includes at least one geophone, the geophone including a recording unit, and the geophone measures vibrations from a seismic source device at a plurality of points.
  • the number of geophones included in the seismic exploration system of the present invention may be one or two or more. For example, even if there is only one geophone, the work of installing the geophone at a certain point and recording the vibration from the seismic source device, then moving the geophone to another location and recording the vibration from the seismic source device. By repeating the above, seismic survey can be performed with one seismic source device and one geophone.
  • the mass of the geophone is preferably 10 kg or less, more preferably 5 kg or less, particularly preferably 2 kg or less, most preferably 1 kg or less, even more particularly 500 g or less. Preferably, it is 200 g or less, most preferably.
  • the geophone measures vibrations from the seismic source device at different timings at a plurality of points while the seismic source device continues to continuously oscillate time-controlled vibrations.
  • the seismic source device continues to oscillate signals (vibrations) that are precisely timed so that they can be superimposed so that the geophone records an oscillation waveform at point A at time T1, and then the geophone at point B at time T2.
  • waveform superimposition is performed by oscillating from the seismic source device at one point to the signal received by the geophone at one point. Waveforms recorded at different points are analyzed as separate waveforms.
  • the geophone is movable. A portion of the geophone may be movable and a portion of the rest may be fixed. Also, all of the geophones may be movable. However, all geophones may be fixed. In the present invention, it is preferred that the geophone is mounted on a car, drone or ship and moved. Combining a precisely timed seismic source device and a mobile geophone can provide a seismic exploration system with an expanded geography. More preferably, the car, drone or ship is autonomously controlled and unmanned and mobile. By combining a precisely time-controlled seismic source device and an autonomously controlled mobile geophone, we can provide a seismic exploration system with an expanded explorable area. By miniaturizing the geophone, it will be possible to mount it on drones and small cars.
  • the mass of the geophone is 2 kg or less, and that the geophone is mounted on a vehicle (such as a rover) or a drone for exploring celestial bodies other than the earth.
  • Fixed geophones are preferably fixed seismometers or distributed acoustic sensing (DAS) systems. Seismographs record vibrations in the vertical direction, so they are easy to detect P waves.
  • a DAS system can continuously record dynamic strain along the direction of an optical cable over a distance of, for example, tens of kilometers.
  • the DAS system is an array of seismometers that can be installed at close intervals if high spatial resolution results are desired. is preferably used. Moreover, a seismometer and a DAS system may be used in combination, and the combined use of both facilitates efficient detection of P-waves, S-waves and surface waves.
  • the seismometer and DAS system may be anchored to the surface of the earth, or may be anchored in trenches, underground, drilled wells, etc. located below the surface. When fixed geophones are used, the number of fixed geophones is preferably more than 10, more preferably 50 or more, and particularly preferably 100 or more.
  • At least one of the geophones is moved to transmit vibrations from the seismic source device at different times during movement or while the seismic source device continues to continuously oscillate time-controlled vibrations. It is preferable to measure at a plurality of points. From the viewpoint of increasing the measurement accuracy, it is preferable that the moved geophone measures the vibration from the seismic source device at different timings at a plurality of points during the pause.
  • the geophone preferably comprises wireless connection means to the seismic source device.
  • the geophone may be capable of receiving satellite radio waves emitted from the Global Positioning System (GPS), GNSS (Global Navigation Satellite System), and the like. If the geophone can receive satellite radio waves, the measurement results of the vibration from the seismic source device at multiple points measured by the geophone can be repeated even if the geophone is not equipped with wireless connection means to the seismic source device. Oscillated waveforms can be overlapped by aligning the oscillation start times on the time axis.
  • the geophone includes communication to a server internal or external to the seismic survey system. It is preferable that the communication unit analyzes the vibration measurement results at the plurality of points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device, and transmits the results in order to construct a geological model.
  • the recording unit included in the geophone records the vibrations from the seismic source device measured at multiple points. In addition to the waveform information of the vibration from the epicenter device, it is preferable that the recording unit also record other information such as the installed position and the time when the epicenter device oscillates. If the geophone is moved, it is preferred that in addition to the time at which the vibrations from the seismic source device were recorded, the location at which the vibrations were recorded is also recorded.
  • vibration receiving sensor There are no particular restrictions on the vibration receiving sensor of the geophone, as long as it has the same level of performance as that of known geophones.
  • a known seismometer a MEMS seismometer, an underwater acoustic system such as a hydrophone, a distributed acoustic sensing (DAS) system, or the like can be used.
  • a plurality of geophones constituting the DAS system are preferably connected to each other by wires (optical cables, etc.).
  • the seismic exploration system of the present invention further includes an analysis device including a CPU.
  • the analysis device preferably constructs a geological model by analyzing the measurement results of vibration at a plurality of points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device. It is preferable that the analysis device constructs a geological model by analyzing the measurement results of vibration at a plurality of points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device. It is preferable that the analysis device constructs a geological model that changes with time two or more geological models constructed by performing respective analyzes using two or more oscillation start times.
  • the seismic exploration system further comprises monitoring means, the monitoring means monitoring the time-varying geological model.
  • the monitoring means is not particularly limited, and the analysis device may further include monitoring means, and the seismic exploration system may have monitoring means separate from the analysis device.
  • the seismic exploration system of the present invention may monitor the time-varying geological model using monitoring means provided from outside the seismic exploration system via a server, cloud, or the like, without the monitoring means.
  • the monitoring means preferably includes a known notification means such as an alert when a specific waveform is observed to change with time based on the monitoring results, or when the waveform exceeds a predetermined threshold.
  • the monitoring means may use the monitoring results from monitoring means other than the seismic wave system, such as a water pressure gauge and a precipitation gauge.
  • the CPU analyzes the measurement results of vibration at a plurality of points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device to construct the geological model.
  • the number of times of polymerization is not particularly limited, and may be 1 or more, preferably 10 or more, more preferably 100 or more.
  • the analysis device further includes a storage unit.
  • the calculation program stored in the storage unit causes the CPU to analyze the measurement results of vibrations at a plurality of points measured by the geophone using the oscillation start times of the vibrations from the seismic source device, thereby constructing a geological model. is preferred.
  • the calculation program is not particularly limited as long as it can superimpose the vibration measurement results at a plurality of points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device.
  • the seismic exploration system of the present invention may use a computation program or software provided from outside the seismic exploration system via a server, cloud, or the like, without having the computation program.
  • the calculation program is preferably capable of constructing a time-varying geological model from two or more geological models constructed by performing respective analyzes using two or more oscillation start times.
  • a transmission waveform obtained by superimposing by a calculation program is called a trace.
  • a time-varying geological model may be constructed from a single trace or from a superimposed bundle of multiple traces. For example, if one trace is calculated and stored per minute, when constructing a time-varying geological model, a bundle of multiple traces per hour (60 traces if available) or multiple traces per day can be used (1440 traces).
  • the storage unit preferably also stores monitoring means such as monitoring software and programs.
  • the storage unit is not particularly limited, and known storage units and storage media can be used.
  • the seismic exploration system of the present invention may further include a server inside.
  • the seismic exploration system may be able to cooperate with a server that exists outside the exploration system. If there is an external server like the seismic exploration system shown in FIG. 2, the seismic exploration system does not have to perform analysis.
  • the seismic exploration system of the present invention also includes a mode in which analysis is performed outside the seismic exploration system.
  • the data stored in the server includes the results of vibration measurements at multiple locations measured by geophones, vibration control information from seismic source devices, satellite radio wave information (time information and location information). Using these data stored in the server, it is preferable to construct a geological model by analyzing using an arbitrary method using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device. A program similar to the program stored in the analysis device may be used. There are no restrictions on where the server is installed, and it may be installed in the country where the seismic exploration system is implemented, or may be installed in a different country.
  • the seismic exploration system of the present invention is preferably used for constructing a geological model by analyzing the vibration measurement results at a plurality of points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device. .
  • Surface wave exploration is a method of estimating the underground S-wave velocity structure using the frequency dependence (dispersion) of the phase velocity of surface waves.
  • Surface wave exploration often uses microtremors, but the present invention uses surface wave exploration (multi-channel analysis of surface-wave; MASW) using an active seismic source.
  • MASW multi-channel analysis of surface-wave
  • a seismic exploration system in which a seismic source device and a geophone are installed on an arm with a total length of 1 m, S-wave velocities up to a depth of about 1 m can be investigated with high accuracy. It is possible to estimate the S-wave velocity up to several tens of meters by oscillating vibrations from a fixed seismic source device and receiving vibrations while a geophone is mounted and moving.
  • a three-dimensional geological model (for example, a three-dimensional S-wave velocity structure, etc.) can be estimated by conducting surface wave exploration while the seismic source device and the geophone are mounted on the same vehicle and moving.
  • Seismic refraction survey uses refracted waves (elastic waves) that travel through the ground and return to the ground after being refracted at the boundaries of strata (surfaces where velocity and density change). is a method for estimating the P-wave velocity structure.
  • the P-wave velocity can be estimated up to about 100m underground by oscillating vibrations from a fixed seismic source device and receiving vibrations while a geophone is mounted and moving.
  • Poisson's ratio can be estimated by integrating the P-wave velocities obtained by this method with the S-wave velocities obtained by the surface wave survey.
  • seismic reflection survey among the waves (elastic waves) propagating through the ground, the reflected waves that are reflected at the boundary surface of the stratum and return to the ground are received by a seismometer and analyzed to determine the subsurface structure. It is a visualization method.
  • reverse VSP survey becomes possible, and it is possible to accurately image the geological structure around the borehole and estimate the seismic wave velocity.
  • Surface wave survey is effective when the seismic source device does not move. By applying the surface wave survey, it is possible to survey the three-dimensional S-wave velocity structure up to about 10 m below the ground if a miniaturized or light source device is used. On the other hand, if the seismic source device and the geophone move together and repeat oscillation and reception at various points, refraction seismic surveys and reflection seismic surveys can also be performed. Furthermore, if the seismic source devices and geophones can be mounted on a large number of mobile means, it will be possible to explore a wider area more efficiently.
  • a preferred embodiment of the seismic exploration system of the present invention is for seismic exploration of celestial bodies other than the earth.
  • the source device and/or geophones are preferably mounted in a vehicle (small vehicle such as a rover) or drone, or manually installed.
  • the seismic survey system of the present invention can also be used for seismic surveys on the earth.
  • it can be preferably used for exploration of places that vibrose vehicles cannot reach or water areas that large survey ships cannot reach.
  • the seismic exploration system of the present invention it is possible not only to explore the state of the underground structure at a predetermined time, but also to investigate changes in the underground structure over time to monitor the underground (for example, a tunnel construction zone or a landslide zone). and danger prediction.
  • Another preferred aspect of the seismic exploration system of the present invention is vegetation, slopes, construction sites, inside mines, embankments, tunnels and dams or their planned construction sites, and other narrow places that cannot be reached by vibrose vehicles ( mine tailings, mountainous areas, etc.); rivers, shallow waters or lakes, or other narrow or shallow waters inaccessible to large exploration vessels; is used for seismic exploration.
  • vibrose vehicles mine tailings, mountainous areas, etc.
  • the seismic source device and/or the geophone is mounted on a vehicle (a small vehicle such as a rover) or manually installed.
  • seismic source devices and/or geophones mounted on vehicles (small vehicles such as rovers) or manually installed preferably.
  • vehicles small vehicles such as rovers
  • seismic source devices and/or geophones are mounted on vehicles (small vehicles such as rovers) or manually installed. preferably.
  • the seismic source device and/or geophone In confined areas (such as residential areas) where other vibrose vehicles cannot reach, it is preferred that the seismic source device and/or geophone be mounted on a vehicle (a small vehicle such as a rover) or manually installed.
  • the seismic source device and/or geophone is preferably mounted on a vessel (such as a small boat).
  • the seismic survey method of the present invention is a seismic survey method using the seismic survey system of the present invention, the seismic exploration system further includes an analysis device including a CPU; the analysis device further includes a storage unit, A calculation program stored in the storage unit analyzes the measurement results of vibrations at multiple points measured by the geophone using the oscillation start times of the vibrations from the seismic source device. Conduct exploration or seismic reflection surveys to build geological models.
  • limited resources one source device and A simple seismic exploration system with several geophones, etc.
  • geophones can estimate an underground structure (velocity structure model) up to a depth of about 10 m, for example, when surface wave exploration is assumed.
  • geophones measure the vibrations from the seismic source device at different timings, resulting in a more limited resource (one source device). and one geophone, etc.), it is possible to estimate the underground structure (velocity structure model) up to a depth of about 10m.
  • the geological model is preferably a geological model with a depth of 0-2 m, more preferably a geological model with a depth of 0-10 m, and particularly preferably a geological model with a depth of 0-100 m.
  • a geological model with a depth of 0 to 1 m can be constructed with high accuracy, and the underground structure can be estimated with high accuracy.
  • surface wave survey, refraction seismic survey, or reflection seismic survey can be performed, and these can be performed simultaneously.
  • the geophone measures vibrations from the seismic source device at different timings while the seismic source device continues to continuously oscillate time-controlled vibrations.
  • the calculation program stored in the storage unit analyzes the measurement results of vibration at a plurality of points measured by the geophone using the oscillation start time of the vibration from the seismic source device. , it is particularly preferred to carry out surface wave probing.
  • the geological model constructed is preferably a two-dimensional geological model, preferably a three-dimensional geological model.
  • the geological model to be constructed is preferably an S-wave velocity structural model or a P-wave velocity structural model, an imaging of the geological structure, or another elastic property model (for example, a wave damping structural model).
  • the constructed geological model is preferably a time-varying geological model, more preferably a real-time time-varying geological model.
  • underground monitoring and hazard prediction can be performed.
  • monitoring targets for monitoring and hazard prediction include landslides, volcanoes, earthquake faults, embankments, dams, tunneling collapses, other building structures, and areas of interest in geotechnical projects such as CO2 storage and geothermal projects.
  • monitoring of geological formations (reservoirs, etc.) Minor displacements typically cause cracks to occur before a landslide event, so landslide-prone strata can be monitored.
  • the geological exploration system of the present invention effective monitoring can be performed by, for example, deploying a borehole seismometer at a depth near the reservoir (monitoring target) and deploying a small PASS system on the ground surface.
  • the PASS-DAS system combination offers promising capabilities for seismic imaging and monitoring.
  • time-lapse seismic profiles with high temporal resolution eg, weeks
  • DAS can also be used as a dense borehole seismometer, recording monitoring signals close to the reservoir.
  • the seismic exploration method of the present invention uses a low-cost, small-sized seismic source device, continuous monitoring can be performed over a long period of time at short monitoring intervals. Continuous monitoring of the low-cost seismic method of the present invention with short monitoring intervals can be applied to identify unexpected abrupt changes such as leaks in CO2 reservoirs.
  • the monitoring interval (that is, the interval between two or more oscillation start times or the recording interval thereof) is not particularly limited, but is preferably one week interval to one month interval, and one hour interval to one week interval. Certain other embodiments are more preferred, and other embodiments in which the intervals are from 1 minute intervals to 1 hour intervals are particularly preferred.
  • the monitoring intervals are preferably equal intervals, but may not be equal if the oscillation start time and the geological model obtained at that time are linked. Imaging and monitoring of these monitored objects, especially permanent monitoring of real-time time-varying geological models, has high industrial applicability.
  • a known notification means such as an alert notifies when a specific waveform time change is observed based on the monitoring results or when the waveform exceeds a predetermined threshold. .
  • the monitoring signals (monitoring results) of the time-varying geological model e.g.
  • Example 1 An evaluation was performed using a seismic exploration system in which a seismic source device and a geophone were installed on an arm with a total length of 1 m. Epicenter devices were installed at both ends of the arm, and eight geophones (seismographs) were installed between them.
  • a source device we used a source device that combines a large motor and a small motor, one at each end of the arm.
  • ⁇ Evaluation of S-wave velocity structure model> A field test was conducted in an outdoor field.
  • the motor-type seismic source device was installed in the direction to excite Rayleigh waves (the direction in which the axis of the motor and the linear array in which the geophones are arranged are orthogonal). If the axis of the motor is set parallel to the linear array where the geophones are arranged, it is possible to probe using Love waves.
  • the measurement results of the vibration from the seismic source device at multiple points measured by eight geophones were superimposed by aligning the oscillation start times of the time axis of the repeatedly oscillated waveforms. The number of times of polymerization was 16 times. In this example, surface wave exploration was performed.
  • Fig. 10 shows an S-wave velocity structural model that shows the relationship between the S-wave velocity and depth of a certain geology obtained using the seismic exploration system of Example 1.
  • Example 2 In Example 2, a seismic survey was conducted in an outdoor field of 4 m x 20 m using a seismic survey system in which the seismic source device and the geophone are moved. Measurements were repeated while moving the seismic exploration system used in Example 1, in which the seismic source device and the geophone were installed on the arm. That is, while the seismic source device continued to oscillate time-controlled vibrations continuously, eight geophones measured vibrations from the seismic source device at different timings at multiple points. The measurement results of the vibration from the seismic source device at multiple points at different timings measured by eight geophones were superimposed by aligning the oscillation start times of the time axis of the repeatedly oscillated waveforms. The number of times of polymerization was 16 times. In this example, surface wave exploration was performed. FIG.
  • FIG. 11 shows a two-dimensional S-wave velocity structure model showing the relationship between the north-south measurement position (survey point) in the outdoor field, the depth, and the S-wave velocity obtained in Example 2.
  • a three-dimensional S A wave velocity structure model is shown in FIG.
  • the seismic exploration system of the present invention can construct a three-dimensional geological model with high accuracy even when the seismic source device is downsized and the number of geophones is reduced to eight for a wide field field. rice field.
  • the seismic exploration system of the present invention can be used as a seismic exploration system with expanded areas that can be explored.
  • Example 3 In Example 3, a seismic exploration system was manufactured using an active seismic source device mounted on a drone and moving and a geophone mounted on a drone and moving. In Example 3, (i) the three-dimensional geological structure of shallow geological features of 2 m or less was estimated from the analysis of surface wave exploration. Details are described below.
  • Example 3 ⁇ (i) Surface wave seismic survey in Example 3>
  • the seismic exploration system of Example 3 one drone was equipped with one hypocenter device and six geophones via a linear array arm of 1.5 m or less (Fig. 13).
  • the data acquisition system i.e., the source system including the controller, geophone, and data logger.
  • Commercially available data loggers are too large to be mounted on drones, so we developed and manufactured a compact data logger weighing less than 1 kg.
  • a small-sized seismic source device and a seismic source controller were developed and manufactured in Example 3.
  • the compact seismic source device used in Example 3 is called a "portable active seismic source device” (PASS) system. Since the PASS used in Example 3 precisely controls the signal timing, continuous waveforms can be stacked to enhance the signal-to-noise ratio, allowing the compact source device to probe large areas.
  • PASS used in Example 3 generates a wide frequency signal (that is, chirp) by rotation of an eccentric weight with a mass of 10 g or less, and the frequency can be changed by considering the object of investigation. When analyzing surface waves for shallow S-wave velocity estimation, relatively low frequency signals are used.
  • the spatial S-wave velocity distribution in shallow strata was estimated.
  • the geophone was separated from the drone by using a cable (string) between the drone and the geophone. After the drone reached the survey site, the geophone was lowered from the drone to the ground. Although the vibration noise from the drone was reduced by the cable, some vibration noise was included in the obtained seismic data. Therefore, we used the continuous wavelet transform for surface wave analysis, calculated a stable continuous dispersion curve, and estimated the S-wave velocity distribution of the stratum. By using drones, we were able to quickly obtain seismic data at many survey points (less than 3 minutes at a single survey point). As described above, the seismic survey system using a single-array drone of Example 3 is useful for imaging underground structures such as embankments, coasts, deserts, and agricultural areas.
  • Example 5 In Example 5, a chart called Shot gather recorded by the small seismic source device PASS similar to Example 3 was constructed. Details are described below. Nineteen seismometers were fixed and placed at 50 m intervals along the river embankment. In this case the line of measurement is 900m. At the end of the measurement line, the PASS system was deployed and operated for 112 minutes (225 shots). The results obtained are shown in FIG. FIG. 14A is a chart called Shot gather obtained by a single shot of the compact seismic source device PASS. FIG. 14(B) is a chart called Shot gather obtained using 225 shots of the small seismic source device PASS.
  • FIG. 14(A) and 14(B) show the relationship between the horizontal distance between the seismic source device and the plurality of geophones (horizontal distance; offset. Unit: m) and the signal propagation time (time. Unit: s). is a chart showing In these figures, the waveform amplitudes are normalized by the maximum amplitude. From Fig. 14(A), we can clearly observe P-waves, and despite the fact that the source device is small (10 cm in diameter), we know that the single-shot signal propagates over a horizontal distance of 200 m or more and approximately 300 m or less. rice field. From FIG.
  • Example 6 records temporal variations in seismic wave velocity and attenuation associated with rainfall events and ice formations, demonstrating high-resolution, low-cost monitoring applications. Details are described below.
  • a small seismic source PASS system similar to that of Example 3 was used to monitor the embankment.
  • FIG. 15a is a group of graphs showing temporal changes in transmission waveforms, precipitation, and temperature during the period from December 16, 2020 to March 8, 2021.
  • FIG. 15a is a group of graphs showing temporal changes in transmission waveforms, precipitation, and temperature during the period from December 16, 2020 to March 8, 2021.
  • the waveform in Figure 15a is a stack (superposition) of 1440 traces and represents 24 hours of data. From Fig. 15a, temporal variations of waveforms with 24-hour resolution were stable, but they were considered to be related to temperature and precipitation (rainfall).
  • FIG. 15b is a group of graphs showing waveforms, precipitation, air temperature, temporal variations in P-wave velocity, and temporal variations in S-wave velocity in the low temperature period.
  • FIG. 15c is a group of graphs showing the waveform, amount of precipitation, air temperature, temporal variation of P-wave velocity, and temporal variation of S-wave velocity during the rainfall event period.
  • the waveforms in Figures 15b and 15c are stacks of 60 traces and represent hourly data.
  • a large number of small seismic source devices and a large number of fixed geophones greater than 10 are provided for a wide field field. It was demonstrated that a 3D geological model can be constructed with high spatial resolution, and even slight temporal fluctuations can be detected from the monitoring waveform (signal) with high sensitivity, enabling monitoring of the monitoring target.
  • the monitoring signal of the time-varying geological model built by the seismic exploration method of the present invention is sensitive to dynamic phenomena that may precede landslides (such as velocity reduction and attenuation increase), and is useful for hazard prediction. It turns out you can.
  • seismic exploration system 11 seismic source device 12 wireless connection means to geophone 13 communication unit 14 of seismic source device control unit 15 excitation unit 21 geophone 22 wireless connection means to seismic source device 23 communication unit 24 recording unit 25 seismic sensor 31 car 41 drone 42 cable 51 ship 61 network 71 server 81 analysis device 82 CPU 83 Storage unit 101 Oscillation start time

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Abstract

類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御された少なくとも１個の震源装置と、少なくとも１個の受振器とを含み、受振器が記録部を含み、受振器が震源装置からの振動を複数の地点で測定し、受振器で測定された複数の地点における震源装置からの振動の測定結果が、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合される、地震探査システムは、探査可能な場所が拡張された地震探査システムである；地震探査方法。

Description

地震探査システムおよび地震探査方法
　本発明は、地震探査システムおよび地震探査方法に関する。
　地震探査は、地震波の伝わる速度が媒質に依存することを利用して、地質構造（基盤岩までの深度、岩質・硬軟・風化・亀裂の発達程度、水、ガス、石油、氷の分布状況、断層やマグマなど）を調べる探査法である。またアクティブ地震探査は、人工的に加振された波動場を、地震計で受振することで、地下の構造や物性を調べる探査手法のことである。石油などの資源探査では、アクティブ地震探査が一般的に利用されている。
　震源装置からの振動が地盤内部などで反射された反射波を、受振器で測定する方法が知られている（特許文献１～３参照）。
　また震源装置からの振動が表面を伝播する表面波を、受振器で測定する方法も知られている。
　特許文献１には、振動発生装置が発生させた周期性を有する振動波を振動伝播媒体を介して受信する計測センサが出力した、振動伝播媒体の変位量の時間変化に対応する計測信号を蓄積する蓄積部と、蓄積部に蓄積された計測信号を、所定周期毎に積算する積算部と、第１計測センサに対応する積算後の第１計測信号と、第２計測センサに対応する積算後の第２計測信号とに基づいて、第１計測センサの性能を評価する評価部と、を備える、センサ評価装置が記載されている。
　特許文献２には、所定の信号に同期して単一周波数の搬送波を発生し、その搬送波にパルス強度変調をかけ、パルス強度変調弾性波を出力する手段と、出力されたパルス強度変調弾性波を観測する手段と、観測したパルス強度変調弾性波のエンベロープを抽出する手段とを具える地殻探査装置が記載されている。
　特許文献３には、人工震源を制御するソース・コントローラと信号の送受信を行う震源管理部と、
　人工震源の発振に伴って地層を伝播する反射波を、サンプリング・タイミング周期に従って受信して振動データを生成するセンサを管理する複数のセンサ端末と、
　震源管理部及び前記各センサ端末とネットワークを介して情報の送受信を行って、震源管理部及び前記各センサ端末を管理する管理装置とを有し、
　震源管理部は、
　送受信の対象となる信号のうち前記ソース・コントローラに出力する発振トリガ信号の出力タイミングと、前記発振トリガ信号が出力された後、前記ソース・コントローラから出力される発振開始タイミング信号の受信タイミングを含む第１のタイミング特性情報を取得するための計測手段と、
　管理装置から設定される第２のタイミング特性情報に基づいて前記発振トリガ信号の出力タイミングを調整するための第１のタイミング調整量を算出する手段を有する遅延調整部を有し、
　管理装置は、
　震源管理部の前記計測手段によって得られた第１のタイミング情報を基に人工震源の発振特性を判定し、当該判定結果に従って、第２のタイミング特性情報を算出する手段と、
　第２のタイミング特性情報を震源管理部へ設定する手段と、
　第２のタイミング特性情報に基づいて、各センサ端末のセンサに対するサンプリング・タイミングを調整するための第２のタイミング調整量を算出し、第２のタイミング調整量を各センサ端末に設定する手段を有する探鉱機システムが記載されている。
国際公開ＷＯ２０１６／１３５８６８号公報 特開２００５－３１５７４１号公報 特許第６３１１０７５号
　従来の地震探査では、バイブロサイス車と言われる大型震源装置を備えたトラックと、観測車に有線接続された多数の受振器を広範な場所に設置する方法が一般的であった。そのため、バイブロサイス車が到達できないような場所の探査、トンネルなどの人工構造物の探査、住宅地域での探査、地球外天体での探査は難しかった。
　近年、このようなバイブロサイス車が到達できないような場所（例えば山間部の地熱地帯）などの地震探査のニーズが生じてきており、すなわち地震探査システムの探査可能な場所を拡張することが求められてきている。例えば、月や火星などの宇宙空間では、軽量で数の限られた震源装置と受振器（地震計）を用いて地震探査や地震探査をする必要があるが、軽量で数の限られた震源装置と受振器からなる地震探査システムは知られておらず、宇宙空間で人工震源を用いた探査を行われたことはほとんどなかった。
　ここで、特許文献１では、積算部では計測センサ毎に積算することにより複数の計測センサの評価をすることが記載されているが（［００４２］など）、複数の地点で測定した結果を積算することのよって探査可能な場所を拡張することは示唆されていなかった。
　特許文献２では、人工震源がパルスを短時間にバースト状に繰り返すことが記載されているが（［００２２］など）、類似する波形の振動を周期的に揃えた震源装置を用いてＳ／Ｎ比を向上させることによって震源装置を小型化して探査可能な場所を拡張することは示唆されていなかった。
　特許文献３では、人工震源の発振特性によらず、人工震源の発振開始タイミングとセンサのサンプリング・タイミングを一致させ得る探鉱機システムが記載されているが、複数の地点で測定した結果を積算することのよって探査可能な場所を拡張することは示唆されていなかった。
　本発明が解決しようとする課題は、探査可能な場所が拡張された地震探査システムを提供することである。
　本発明によれば、類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御された震源装置からの振動を、受振器が複数の地点で測定し、その測定結果が、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合されることにより、震源装置を小型化したり、受振器の数を低減したりすることなどができ、探査可能な場所が拡張された地震探査システムを提供できることを見出し、上記課題を解決した。
　上記課題を解決するための具体的な手段である本発明の構成と、本発明の好ましい構成を以下に記載する。
［１］　類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御された少なくとも１個の震源装置と、
　少なくとも１個の受振器とを含み、
　受振器が記録部を含み、
　受振器が震源装置からの振動を複数の地点で測定し、
　受振器で測定された複数の地点における震源装置からの振動の測定結果が、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合される、地震探査システム。
［２］　受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築するために用いる、［１］に記載の地震探査システム。
［３］　震源装置の質量が１５ｋｇ以下であり、
　震源装置からの振動が重合されることによってＳＮ比を向上させた、［１］または［２］に記載の地震探査システム。
［４］　震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、受振器が震源装置からの振動を異なるタイミングで複数の地点で測定する、［１］～［３］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［５］　震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、受振器のうち少なくとも１個が移動されて移動中または一時停止中に震源装置からの振動を異なるタイミングで複数の地点で測定する、［１］～［４］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［６］　受振器が車、ドローンまたは船に搭載されて移動する、［５］に記載の地震探査システム。
［７］　震源装置は受振器への無線接続手段を備え、
　受振器は震源装置への無線接続手段を備え、
　無線接続手段を備える震源装置が移動されて移動中または一時停止中に振動を発振する、［１］～［６］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［８］　震源装置が車、ドローンまたは船に搭載されて移動する、［７］に記載の地震探査システム。
［９］　震源装置の質量が３ｋｇ以下であり、
　震源装置が、地球以外の天体の探査用の車、またはドローンに搭載されて移動する、［８］に記載の地震探査システム。
［１０］　車、ドローンまたは船が、自律制御されて無人で移動可能である、［６］、［８］または［９］に記載の地震探査システム。
［１１］　震源装置のうち少なくとも１個が固定して設置された、［１］～［１０］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［１２］　地球以外の天体の地震探査の用途である、［１］～［１１］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［１３］　植生地、傾斜地、建設現場、鉱山内部、あるいは、堤防、トンネルおよびダムまたはそれらの建設予定地、その他のバイブロサイス車が到達できない狭い場所；
　河川、浅海または湖沼、その他の大型探査船が到達できない狭いまたは浅い水域；
を地震探査する用途である、［１］～［１２］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［１４］　さらにＣＰＵを含む解析装置を含み、
　解析装置が、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築する、［１］～［１３］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［１５］　受振器が、地震探査システムの内部または外部にあるサーバーへの通信部を含み、
　通信部が、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築するために発信する、［１］～［１３］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［１６］　震源装置の振動の周波数が可変であり、
　振動の波形が、探査する場所の地盤および深度のうち少なくとも１つに適応した周波数帯域を重みづけされた、［１］～［１５］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［１７］　振動の波形が、振動周期を電気的に制御されたモーター型震源またはピエゾ素子型震源を用いて発振されて周波数が連続変化するチャープ波形であるか、あるいは、落下周期を電気的に制御された落下型震源によるパルス波形である、［１］～［１６］のいずれか一項に記載の地震探査システム。
［１８］　［１］～［１７］のいずれか一項に記載の地震探査システムを用いる地震探査方法であって、
　地震探査システムがさらにＣＰＵを含む解析装置を含み、
　解析装置がさらに記憶部を含み、
　記憶部に記憶された計算プログラムにより、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析することで、表面波探査、屈折法地震探査または反射法地震探査を実施して、地質モデルを構築する、地震探査方法。
［１９］　震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、受振器が震源装置からの振動を異なるタイミングで測定し、
　記憶部に記憶された計算プログラムにより、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析することで、表面波探査を実施し、
　地質モデルが三次元地質モデルである、［１８］に記載の地震探査方法。
［２０］　解析装置が、２つ以上の発振開始時間を用いてそれぞれ解析することで構築された２つ以上の地質モデルを時間変化する地質モデルとし、
　モニタリング手段が時間変化する地質モデルをモニタリングする、［１８］または［１９］に記載の地震探査方法。
　本発明によれば、探査可能な場所が拡張された地震探査システムを提供することができる。
図１は、本発明の地震探査システムの一例を示す概略図である。 図２は、本発明の地震探査システムの他の一例を示す概略図である。 図３は、震源装置および受振器が車に搭載されて移動する態様の地震探査システムの一例の概略図である。 図４は、震源装置および受振器が車に搭載されて移動する態様の地震探査システムの他の一例の概略図である。 図５は、震源装置および受振器がドローンに搭載されて移動する態様の地震探査システムの一例の概略図である。 図６は、震源装置および受振器が船に搭載されて移動する態様の地震探査システムの一例の概略図である。 図７（Ａ）は、震源装置が発振する振動の波形の一例を表す。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の波形の拡大図を表す。 図８（Ａ）は、モーター型震源の一例である、圧着型震源の一例の写真である。図８（Ｂ）は、モーター型震源の一例である、杭型震源の一例の写真である。図８（Ｃ）は、モーター型震源の一例である、ＢＯＸ型震源の一例の写真である。 図９は、落下型震源の一例の概略図である。 図１０は、実施例１の地質探査システムを用いて得られたある地質のＳ波速度と深度との関係を示したＳ波速度構造モデルである。 図１１は、実施例２で得られた野外フィールドの南北方向の測定位置（ｓｕｒｖｅｙ　ｐｏｉｎｔ）と、深度と、Ｓ波速度との関係を示した二次元のＳ波速度構造モデルである。 図１２は、実施例２で得られた野外フィールドの南北方向の測定位置（ｓｕｒｖｅｙ　ｐｏｉｎｔ）と、東西方向の測定線（ｓｕｒｖｅｙ　ｌｉｎｅ）と、深度と、Ｓ波速度との関係を示した三次元のＳ波速度構造モデルである。 図１３は、実施例３のドローンに搭載した地質探査システムの写真である。 図１４は、震源装置と受振器の間の平均の水平距離（ｏｆｆｓｅｔ）と、信号の伝わる時間（ｔｉｍｅ）との関係を示したチャート（Ｓｈｏｔ　ｇａｔｈｅｒ）である。図１４（Ａ）は、小型震源装置ＰＡＳＳのシングルショットで得られたＳｈｏｔ　ｇａｔｈｅｒとよばれるチャートである。図１４（Ｂ）は、小型震源装置ＰＡＳＳの２２５ショットを用いて９００ｍの河川堤防に沿って得られたＳｈｏｔ　ｇａｔｈｅｒとよばれるチャートである。 図１５ａは、２０２０年１２月１６日から２０２１年３月８日までの期間における、波形、降水量、気温の時間変化を示したグラフ群である。図１５ｂは、低温期における、波形、降水量、気温、Ｐ波速度の時間変動、Ｓ波速度の時間変動を示したグラフ群である。図１５ｃは、降雨事象期における、波形、降水量、気温、Ｐ波速度の時間変動、Ｓ波速度の時間変動を示したグラフ群である。
　以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は「～」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
［地震探査システム］
　本発明の地震探査システムは、類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御された少なくとも１個の震源装置と、
　少なくとも１個の受振器とを含み、
　受振器が記録部を含み、
　受振器が震源装置からの振動を複数の地点で測定し、
　受振器で測定された複数の地点における震源装置からの振動の測定結果が、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合される。
　この構成により、震源装置を小型化したり、受振器の数を低減したりすることができる。そのため、本発明の地震探査システムは、探査可能な場所が拡張された地震探査システムである。
　なお、本明細書中、「地震探査」には、地球の地面およびその地下に加えて、地球以外の天体の地面およびその地下の探査、海底面および海底地下の探査、土木構造物などの人工構造物の内部構造の探査、石油ガスや鉱物などの資源探査なども含まれる。
　以下、本発明の好ましい態様を説明する。
＜地震探査システムの全体構成＞
　本発明の地震探査システムの構成の好ましい態様を、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の地震探査システムの一例を示す概略図である。なお、図１中の各矢印は、有線または無線で各部分が接続されていることを示す。ただし、矢印が示されていない部分どうしが接続されていてもよい。
　図１に示した地震探査システム１は、類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御された１個の震源装置１１と、１個の受振器２１とを含む。ただし、震源装置１１および受振器２１は、それぞれ複数個であってもよい。
　図１では、震源装置１１が、受振器への無線接続手段１２、震源装置の通信部１３、制御部１４、加振部１５を含む。受振器への無線接続手段１２が、震源装置の通信部１３を兼ねていてもよい。制御部１４は、加振部１５が、類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御できるものであれば特に制限はない。制御部１４は、振動制御情報を、受振器への無線接続手段１２および／または震源装置の通信部１３を介して、受振器２１や解析装置８１に送信できる。振動制御情報としては、例えば、振動の周波数、発振開始時間、振動の長さ、振動の間隔などである。
　図１では、受振器２１が、記録部２４を含む。図１では、さらに受振器２１が、震源装置への無線接続手段２２、通信部２３、受振センサ２５を含む。震源装置への無線接続手段２２が、震源装置の通信部２３を兼ねていてもよい。震源装置１１からの振動は、受振センサ２５で感知することができる。受振センサ２５で感知した震源装置１１からの振動の測定結果は、記録部２４が記録できる。記録部２４は、震源装置１１からの振動の測定結果を、震源装置への無線接続手段２２および／または震源装置の通信部２３を介して、震源装置１１や解析装置８１に送信できる。ただし、震源装置１１からの振動の測定結果を記録部２４で記録せずに、そのまま震源装置への無線接続手段２２および／または震源装置の通信部２３から送信してもよい。
　本発明では、受振器２１が震源装置１１からの振動を複数の地点で測定するが、図１では複数の地点で測定することの詳細は省略されている。
　図１に示した地震探査システム１は、さらにＣＰＵ８２を含む解析装置８１を含む。図１では、解析装置８１が、受振器２１で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置１１からの振動の発振開始時間を用いて解析することができる。図１では、解析装置８１のＣＰＵ８２により、受振器２１で測定された複数の地点における震源装置１１から連続的に繰り返し発信された振動の測定結果を集約する。受振器２１を用いて各測定地点で、震源装置１１から繰り返し発信された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合することにより、Ｓ／Ｎを向上させる。この作業を複数の測定地点で実施することで、１台または限られた数の受振器２１を用いて、一般的な人工地震探査（震源装置からの信号を多数の地点で受信）を実施できる。
　図１では、解析装置８１がさらに記憶部８３を含む。記憶部８３に記憶された計算プログラムにより、受振器２１で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置１１からの振動の発振開始時間を用いて解析することができる。
　図２は、本発明の地震探査システムの他の一例を示す概略図である。
　図２に示した地震探査システム１について、図１に示した地震探査システムとの相違点を説明する。
　図２に示した地震探査システム１では、震源装置１１が、震源装置の通信部１３を含む。震源装置の通信部１３は、地震探査システム１の内部または外部にあるサーバー７１へ接続できる。図２では、震源装置１１の制御部１４が、振動制御情報を、受振器への無線接続手段１２および／または震源装置の通信部１３を介して、受振器２１や地震探査システム１の内部または外部にあるサーバー７１に送信できる。
　図２に示した地震探査システム１は、受振器２１が、地震探査システム１の内部または外部にあるサーバー７１への通信部２３を含む。図２では、通信部２３が、受振器２１で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築するために発信する。サーバー７１は、図１における解析装置と同様の機能を奏することが好ましい。すなわち、サーバー７１では、受振器２１で測定された複数の地点における震源装置１１からの振動の測定結果が、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合される。
　以下、本発明の地震探査システムを構成する各部分の好ましい態様などを説明する。
＜震源装置＞
　本発明の地震探査システムは、類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御された少なくとも１個の震源装置を含む。正確に時間制御された類似する波形の振動を周期的かつ連続的に発振できる震源装置により、簡易に地下構造を推定できる地震探査システムを提供できる。
　本発明の地震探査システムに含まれる震源装置の数は、１個でも２個以上でもよい。
　本発明によれば、１個の震源装置と１個の受振器という限られたリソースを用いて、三次元地質構造を探査できる。従来、震源の場所が限られて震源装置が１個である場合には三次元地質モデルを構築することは困難であると考えられていた。
　これに対し、１個の震源装置から、同じ波形（チャープ波形など）の振動を周期的に発振し、それを多点に設置された受振器で記録し、それらを計算プログラムで重合することにより、１地点の震源装置からの発振でも三次元地質モデルを構築できる。この場合、例えば、震源装置からの距離５０ｍ程度（直径１００ｍ程度）の地震探査を実施できる表面波探査を使用して、三次元地質モデルを構築できる。震源装置からのシグナルの伝搬距離は、水平距離として５０ｍ以上（直径１００ｍ以上）伝搬することが好ましく、２００ｍ以上伝搬することがより好ましく、５００ｍ以上伝搬することが特に好ましく、１０００ｍ以上伝搬することがより特に好ましい。すなわち、震源装置と受振器との水平距離（ｏｆｆｓｅｔ）も上記の好ましい伝搬距離の範囲内とすることが好ましい。上記の好ましい伝搬距離の範囲内とすると、特に、反射法地震探査と屈折法地震探査を行う場合は、震源装置と受振器との水平距離（ｏｆｆｓｅｔ）が長いマルチチャネル地震データを得られる。また、地下構造のモニタリングを行う場合も、震源装置と受振器との水平距離（ｏｆｆｓｅｔ）を長くすることが好ましい。
　また、本発明によれば正確に時間制御された震源装置が１個の場合でも、移動する受振器が多点で振動を記録し、それらを計算プログラムで重合することにより三次元地質モデルを構築できる。
　多くのリソースを利用できる環境で用いる場合には、柔軟に震源装置と受振器の数を増やすことができ、より精度が高く、短い測定時間で、広い範囲を探査できる。
　本発明で用いる震源装置のサイズは特に制限はないが、小型震源装置（ポータブルアクティブ震源装置；ＰＡＳＳ）であることが好ましい。震源装置の全体サイズは、水平方向の断面における長軸（例えば、直径）として、３０ｃｍ以下であることが好ましく、２０ｃｍ以下であることがより好ましく、１０ｃｍ以下であることが特に好ましい。
　本発明では、震源装置の質量が１５ｋｇ以下であり、震源装置からの振動が重合されることによってＳＮ比を向上させることが好ましい。震源装置の移動の点では、震源装置の質量は１０ｋｇ以下であることがさらに好ましく、５ｋｇ以下であることがより好ましく、３ｋｇ以下であることが特に好ましく、１ｋｇ以下であることがより特に好ましく、５００ｇ以下であることが最も好ましい。一方で、震源装置を小型化または軽量化すると振動が伝播する距離が短くなり、探査範囲が狭くなる。ただし、本発明で用いる小型震源装置システムは上記範囲に軽量化した場合であっても、上記の好ましい伝搬距離の範囲内とすることが好ましい。
　震源装置が移動可能であることが好ましい。震源装置のうち、一部が移動可能であり、残りの一部が固定されていてもよい。また、震源装置のすべてが移動可能であってもよい。ただし、震源装置のすべてが固定されていてもよい。本発明では、震源装置のうち少なくとも１個が固定して設置されることが好ましい。一方、震源装置を動かすことができれば、より広い範囲の地震探査をすることができ、特に地盤構造や土木構造物などの人工構造物を面的に探査することができる。
　本発明では、震源装置が車、ドローンまたは船に搭載されて移動することが好ましい。なお、水面付近からでも震源装置から振動を発振し、受振器でその振動を受振することで地震探査が可能である。車、ドローンまたは船が、自律制御されて無人で移動可能であることがより好ましい。自律制御された自律型ドローン・車（ローバーなど）・船（小型ボートなど）を利用すれば、少ない数の震源装置と受振器で、自動的に広い空間の地震探査を実施できる。
　震源装置は小型化することで、ドローンやローバーに搭載することも可能となる。本発明では、震源装置の質量が３ｋｇ以下であり、受振器の質量が２ｋｇ以下（好ましくは５００ｇ程度）かつ、震源装置が、地球以外の天体の探査用の車、またはドローンに搭載されて移動することがより好ましい。
　図３は、震源装置および受振器が車に搭載されて移動する態様の地震探査システムの一例の概略図である。図３では、震源装置１１のうち１個が車３１に搭載されて移動し、残りの１個の震源装置１１が固定され、受振器１２が別の車３１に搭載されて移動する。震源装置１１が移動することにより、より広い範囲を地震探査できる。なお、固定された震源装置は、使用可能な車の数が限られる場合に有利であり、例えば月面探査の場合に月面への着陸船付近に設置することが想定される。
　図３に示すように、震源装置１１および／または受振器２１が車３１に搭載される場合、車３１が無線接続手段（不図示）を備え、車３１どうしがネットワーク６１を介して接続されていてもよい。この場合、震源装置１１および／または受振器２１が、それぞれ無線接続手段を有していなくてもよい。
　図４は、震源装置および受振器が車に搭載されて移動する態様の地震探査システムの他の一例の概略図である。
　図４では、震源装置１１のうち１個が車３１に搭載されて移動し、受振器１２が別の車３１に搭載されて移動する。図２の破線の矢印は、時間変化を意味する。破線で描かれた車３１は、時間変化後のある時間における車３１を意味する。図２では、受振器１２が搭載された車３１がある地点に受振器１２を設置して震源装置１１からの振動を記録し、その後、別の場所に受振器１２を移動して震源装置１１からの振動を記録する作業を繰り返して、１台の震源装置１１と１台の受振器２１で地震探査する。
　図４では、必要に応じて、震源装置１１を搭載した車３１も移動して、広範囲の地震探査をすることができる。
　図３および図４には示していないが、固定された１個の震源装置と、１個の受振器が車に搭載されて移動する組み合わせも考えられる。使用可能な車の数が１台の場合には、震源装置を地面に固定して１点からの発振にし、１台の車で受振器を移動させることが考えられる。
　また、図３および図４に示したよりもより多くの車を利用できる場合には、より多数の震源装置および／または受振器の移動を利用でき、より精度良く、広範囲の地下構造を探査できる。使用可能な車の数が複数台の場合には、特に震源装置を車に搭載し、震源装置毎に異なった発振波形の特徴を利用することで同時に多点での発振が可能となり、より効率的な地震探査を実施できる。例えば、５台の車を利用できる場合には、３台に受振器を搭載し、２台に震源装置を搭載する態様が好ましい一態様である。
　図５は、震源装置および受振器がドローンに搭載されて移動する態様の地震探査システムの一例の概略図である。図５では、震源装置１１のうち１個がドローン４１に搭載されて移動し、残りの１個の震源装置１１が固定され、受振器１２が別のドローン４１に搭載されて移動する。
　震源装置１１は、ケーブル４２を介してドローン４１に搭載され、設置され、または一時停止されることが好ましい。震源装置１１については、設置時間が長いため、震源装置１１をケーブル４２から切り離して設置し、ドローン４１が一度基地に戻り、発振が終わった後に、ドローン４１が震源装置１１を回収し、別の場所に移動することが好ましい。
　受振器１２も、ケーブル４２を介してドローン４１に搭載され、設置され、または一時停止されることが好ましい。これらのケーブル４２は巻き取り式であることが好ましい。
　図５に示すように、震源装置１１および／または受振器２１がドローン４１に搭載される場合、ドローン４１が無線接続手段（不図示）を備え、ドローン４１どうしがネットワーク６１を介して接続されていてもよい。
　ドローンを用いる場合も、より多数の震源装置および／または受振器の移動の組合せが可能であり、車の場合と同様である。例えば、浅い地層構造（深さ０～２ｍ）よりも深い地層構造を調査する場合、２以上の複数のドローンを使用することが好ましい。異なるドローンに震源装置と受振器を配置し、離れた地点で発振と受振を行いことが、反射法地震探査と屈折法地震探査を行う観点から好ましい。震源装置は同じ波形を繰り返し生成するため、異なる時点で異なる位置で震源装置からの信号を記録でき、２つのドローン（例えば震源装置のドローンと、受振器のドローン）だけが長いオフセット（数１００ｍ）を持つマルチチャネル地震データを得られる。また、地下構造のモニタリングを行う場合も、震源装置および受振器をそれぞれ別の場所でドローンから切り離しやすい観点から、複数のドローンを用いることが好ましい。
　図６は、震源装置および受振器が船に搭載されて移動する態様の地震探査システムの一例の概略図である。図６では、震源装置１１が船５１に搭載されて移動し、受振器１２が別の船５１に搭載されて移動する。海面から震源装置１１から振動を発振し、海面の受振器１２が振動を受振する方式でも地震探査は可能である。
　図６に示すように、震源装置１１および／または受振器２１が船５１に搭載される場合、船５１が無線接続手段（不図示）を備え、船５１どうしがネットワーク６１を介して接続されていてもよい。
　震源装置および受振器がアームに設置された態様の地震探査システムも好ましい態様の一例である。震源装置がアームの端部（両端部）に設置され、複数の受振器がアームにほぼ等間隔に設置されていることが好ましい。このような態様は、震源装置および受振器のアレイ、震源装置および受振器の直線型アレイとも言われる。
　震源装置および／または受振器は有線で接続されていてもよい。
　アームと震源装置の間にはスプリングなどのデカップリング機構を備えることが、アームへ伝わる振動を軽減する観点や、加振中に押し付け圧を一定にする観点から好ましい。
（受振器への無線接続手段）
　本発明では、震源装置は受振器への無線接続手段を備えることが好ましい。震源装置が受振器への無線接続手段を備えることにより、受振器で測定された複数の地点における震源装置からの振動の測定結果に、震源装置からの振動制御情報を関連付けて記録することができる。それにより、同じ地点において受振器で測定された震源装置からの複数回の振動を重合させてＳ／Ｎ比を向上させること、複数の地点における震源装置からの振動の測定結果から（多数の受振器を用いた）マルチチャネル地震探査と同等のデータを構築することが容易となる。
　無線接続手段を備える震源装置が移動されて移動中または一時停止中に振動を発振することが好ましい。震源装置が移動される場合は、震源装置の位置情報も受振器、解析手段および／またはサーバーに、直接またはネットワークを介して、伝達することが好ましい。
　震源装置は、全地球測位システム（ＧＰＳ）をはじめとする、ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）等から発信される衛星電波を受信可能であってもよい。衛星電波を用いて、震源装置と受振器が同期されている場合も、受振器で測定された複数の地点における震源装置からの振動の測定結果を、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合することが容易となる。衛星電波からの情報のうち、時刻、日付、位置情報などを利用可能であるが、利用可能な情報はこれらに限定されない。
（震源装置の通信部）
　震源装置が、地震探査システムの内部または外部にあるサーバーへの通信部を含む態様も好ましい態様の一例である。サーバーへの通信部が、震源装置の振動制御情報や位置情報などをサーバーに、直接またはネットワークを介して、発信することが好ましい。
（制御部）
　震源装置は、類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御される。震源装置は、震源装置が備える制御部によって制御されることが好ましい。
　「電気的に」時間制御されるとは、電気を用いて振動（振幅・周期などの波形）を制御していることを意味し、その他は特に制限はない。手動や、空圧、油圧などによる機械的な時間制御とは異なる。なお、バイブロサイス車は、空圧、油圧などによる機械的な時間制御を行って数回の振動を発振するが、これらの振動は電気的に時間制御された振動と比較して、各回の振動の波形が類似させるのが難しい。
　本発明では、震源装置の振動の周波数が可変であることが好ましい。本発明では、振動の波形が、探査する場所の地盤および深度のうち少なくとも１つに適応した周波数帯域を重みづけされたことが好ましい。すなわち、探査する場所の地盤や、ターゲットの深度に応じて、最適な波形を発振できるように、発振される振動の波形をデザインすることが好ましい。
　震源装置は、周波数変調させた波（振動）を連続的に発生させることが好ましい。繰り返し同じ波形（好ましくはチャープ波形）を発振し、それを重合することで、発振波形のＳ／Ｎ比を向上させることができる。そのため、小型モーターやピエゾ素子といった小型の震源装置でも地下深部までの探査が可能になる。
　図７（Ａ）は、震源装置が発振する振動の波形の一例を表す。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の波形の拡大図を表す。図７（Ａ）および図７（Ｂ）において、横軸は波形の時間軸（単位：分）であり、縦軸は発振波形の振幅である。
　本発明では、図７（Ｂ）に、繰り返し発振された波形の時間軸（横軸）の発振開始時間１０１の位置を示した。発振開始時間１０１は、（実際に）振動が開始された時間のみに限定されるわけではなく、任意の時間を発振開始時間１０１とすることもできる。すなわち、発振開始時間１０１は、任意に定められた発振基準時間であってもよい。
本発明では、受振器で測定された複数の地点における震源装置からの振動の測定結果が、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合されるが、このときに使用される発振開始時間１０１は同じ位置のものであってもよく、異なる位置のものであってもよい。複数の受振器を用いて震源装置からの振動を複数の地点で測定する場合は、同じ位置の発振開始時間１０１を使用することが好ましい。複数の震源装置を用いる場合、震源装置ごとに発振波形を変化させることにより、複数の震源装置が同時に発振することもできる。それにより、観測時間の短縮を実現できる。
　震源装置が発振する振動の波形は、同一の波形を周期的に有することが好ましい。震源装置が発振する振動の波形は、低い周波数から高い周波数までを含むチャープ波またはパルス波を周期的に有することが好ましい。
　類似する波形どうしは、振幅の大きさが同じであることが好ましい。類似する波形は、振幅の大きさのずれが±５％以内であることが好ましく、±１％以内であることがより好ましく、±０．１％以内であることが特に好ましい。
　類似する波形どうしは、周波数と位相の時間変動が同じであることが好ましい。類似する波形は、周波数の時間変動のずれが±５％以内であることが好ましく、±１％以内であることがより好ましく、±０．１％以内であることが特に好ましい。
　本発明では、振動の波形が、振動周期を電気的に制御されたモーター型震源またはピエゾ素子型震源を用いて発振されて周波数が連続変化するチャープ波形であるか、あるいは、落下周期を電気的に制御された落下型震源またはソレノイド型モーターを用いた加速型の落下震源によるパルス波形であることが好ましい。
（加振部）
　振動装置の加振部は、振動の波形にあわせて適宜採用することができる。震源の種類と加振部について、好ましい態様を説明する。
　振動周期を電気的に制御されたモーター型震源は、周波数が連続変化するチャープ波形の振動を発振することが好ましい。チャープ波形は広い周波数を含む波形である。チャープ波形である振動の波形は、１周期のうちに低い周波数から高い周波数までが含まれることが好ましい。
　幅広い周波数幅をカバーするために２種類以上のモーターを組み合わせてモーター型震源として利用することが好ましく、周波数帯域の異なる２種類のモーターを組み合わせてモーター型震源として利用することがより好ましい。地表からの１ｍまでの地質のＳ波速度構造を精度よく解析する場合、例えば、大型モーターと小型モーターを組み合わせることで、広い周波数幅の振動を発振することが好ましい。または１台のモーターを用いて、複数の異なる直径を持つ偏心オモリを回転させることで広い周波数幅をカバーする方法の利用も好ましい。
　図８（Ａ）は、モーター型震源の一例である、圧着型震源の一例の写真である。圧着型震源は、受振器と震源装置を一体化したアレイに設置しやすく、車（ローバーなど）にも搭載しやすい。
　図８（Ｂ）は、モーター型震源の一例である、杭型震源の一例の写真である。杭型震源は、オーガーなどにより形成された穴に挿入しやすく、人力による設置も容易である。
　図８（Ｃ）は、モーター型震源の一例である、ＢＯＸ型震源の一例の写真である。ＢＯＸ型震源は、車などから放出して設置しやすく、人力による設置も容易である。
　振動周期を電気的に制御されたピエゾ素子型震源は、周波数が連続変化するチャープ波形の振動を発振することが好ましい。
　ピエゾ素子型震源は、モーター型震源よりも高い周波数まで発振可能である。ピエゾ素子型震源は、車（ローバーなど）、ドローン、船にも搭載しやすく、特に海中の探査にも容易に利用可能である。
　落下周期を電気的に制御された落下型震源やソレノイド型震源は、パルス波形の振動を発振することが好ましく、インパルス振動を発振することがより好ましい。落下型震源は、オモリと打面を備え、同じ条件でオモリを打面に打ち付けることが、安定した振動を発振できる観点で好ましい。
　図９は、落下型震源の一例の概略図である。落下型震源は、機構がシンプルであり、震源を地面に圧着させる必要がなく、軽量化しやすい。落下型震源は、車（ローバーなど）、ドローンにも搭載しやすく、地球以外の天体の地震探査に利用可能である。
＜受振器＞
　本発明の地震探査システムは、少なくとも１個の受振器を含み、受振器が記録部を含み、受振器が震源装置からの振動を複数の地点で測定する。
　本発明の地震探査システムに含まれる受振器の数は、１個でも２個以上でもよい。
　例えば、受振器が１個の場合でも、ある地点に受振器を設置して震源装置からの振動を記録し、その後、別の場所に受振器を移動して震源装置からの振動を記録する作業を繰り返して、１台の震源装置と１台の受振器で地震探査できる。
　受振器の質量は１０ｋｇ以下であることが好ましく、５ｋｇ以下であることがより好ましく、２ｋｇ以下であることが特に好ましく、１ｋｇ以下であることがより特に好ましく、５００ｇ以下であることがさらにより特に好ましく、２００ｇ以下であることが最も好ましい。
　本発明では、震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、受振器が震源装置からの振動を異なるタイミングで複数の地点で測定することが好ましい。
　重合可能なほど正確に時間制御された信号（振動）を震源装置が発振し続けることにより、受振器が時刻Ｔ１に地点Ａにおいて発振波形を記録し、次に受振器が時刻Ｔ２に地点Ｂに移動した後に発振波形を記録するという作業を繰り返すことにより、あたかも一般的な非常に多数（１０個以上、または数十個以上）の受振器を用いて地震探査した場合と等価なデータを取得することができる。
　なお、波形の重合は、ある１地点の震源装置からの発振を、受振器が１地点で受振したシグナルに対して行う。別の地点で記録した波形は、別の波形として解析を行う。
　受振器が移動可能であることが好ましい。受振器のうち、一部が移動可能であり、残りの一部が固定されていてもよい。また、受振器のすべてが移動可能であってもよい。ただし、受振器のすべてが固定されていてもよい。
　本発明では、受振器が車、ドローンまたは船に搭載されて移動することが好ましい。精密に時間制御された震源装置および移動型の受振器を組み合わせることによって、探査可能な場所が拡張された地震探査システムを提供できる。
　車、ドローンまたは船が、自律制御されて無人で移動可能であることがより好ましい。精密に時間制御された震源装置および自律制御された移動型の受振器を組み合わせることによって、より探査可能な場所が拡張された地震探査システムを提供できる。
　受振器は小型化することで、ドローンや小型車に搭載することも可能となる。本発明では、受振器の質量が２ｋｇ以下であり、かつ、受振器が、地球以外の天体の探査用の車（ローバーなど）、またはドローンに搭載されて移動することがより好ましい。
　一方、固定された受振器としては、固定した地震計または分散型音響センシング（ＤＡＳ）システムが好ましい。地震計は、鉛直上下方向の振動を記録するため、Ｐ波を検知しやすい。ＤＡＳシステムは、光ケーブルの方向に沿った動的歪を例えば数十ｋｍの距離にわたって連続的に記録することができる。得られる地質モデルやモニタリング（監視）結果の空間分解能は設置された受振器の個数に依存するため、高い空間分解能の結果を得たい場合は密な間隔で設置できる地震計のアレイであるＤＡＳシステムを好ましく用いられる。また、地震計およびＤＡＳシステムを組み合わせて用いてもよく、両者を組み合わせて用いることでＰ波、Ｓ波および表面波を効率よく検知しやすくなる。地震計およびＤＡＳシステムは、地表に固定されてもよく、地表より下部に位置する溝や地中、掘削井などに固定されてもよい。固定された受振器を用いる場合、固定された受振器の個数は１０個を超えることが好ましく、５０個以上であることがより好ましく、１００個以上であることが特に好ましい。
　本発明では、震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、受振器のうち少なくとも１個が移動されて移動中または一時停止中に震源装置からの振動を異なるタイミングで複数の地点で測定することが好ましい。
　移動された受振器は、一時停止中に震源装置からの振動を異なるタイミングで複数の地点で測定することが、測定精度を高める観点から好ましい。
（震源装置への無線接続手段）
　本発明では、受振器は震源装置への無線接続手段を備えることが好ましい。
　受振器は、全地球測位システム（ＧＰＳ）をはじめとする、ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）等から発信される衛星電波を受信可能であってもよい。受振器が衛星電波を受信可能であれば、受振器が震源装置への無線接続手段を備えていなくても、受振器で測定された複数の地点における震源装置からの振動の測定結果を、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合できる。
（サーバーへの通信部）
　受振器が、地震探査システムの内部または外部にあるサーバーへの通信部を含むことが好ましい。通信部が、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築するために発信することが好ましい。
（記録部）
　受振器に含まれる記録部には、複数の地点で測定された震源装置からの振動を記録される。記録部には、震源装置からの振動の波形情報に加えて、設置された位置や、震源装置が振動を発振した時刻などのその他の情報も記録されることが好ましい。
　受振器が移動される場合は、震源装置からの振動が記録された時刻に加えて、その振動が記録された位置も記録されることが好ましい。
（受振センサ）
　受振器の受振センサとしては特に制限はなく、公知の受振器と同程度の性能であればよい。
　受振器としては、公知の地震計や、ＭＥＭＳ型地震計、ハイドロフォンなどの水中音響システム、分散型音響センシング（ＤＡＳ）システムなどを用いることができる。なお、ＤＡＳシステムを構成する複数の受振器どうしは有線（光ケーブルなど）で接続されることが好ましい。
＜解析装置＞
　本発明の地震探査システムは、さらにＣＰＵを含む解析装置を含むことが好ましい。
　本発明では、解析装置が、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築することが好ましい。
　解析装置が、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築することが好ましい。
　解析装置が、２つ以上の発振開始時間を用いてそれぞれ解析することで構築された２つ以上の地質モデルを時間変化する地質モデルを構築することが好ましい。この場合、さらに地震探査システムがモニタリング手段を備え、モニタリング手段が時間変化する地質モデルをモニタリングすることがより好ましい。モニタリング手段としては特に制限はなく、解析装置がモニタリング手段をさらに備えていてもよく、地震探査システムが解析装置とは別のモニタリング手段を有していてもよい。ただし、本発明の地震探査システムがモニタリング手段を備えずに、地震探査システムの外部からサーバーやクラウドなどを介して提供されるモニタリング手段を用いて時間変化する地質モデルをモニタリングしてもよい。なお、モニタリング手段は、モニタリング結果に基づいて特定の波形の時間変化などを観測した場合や波形が所定の閾値を超えた場合などに、アラートなどの公知の通知手段を備えることが好ましい。また、モニタリング手段は、水圧計や降水量計などの地震波系以外に関するモニタリング手段からのモニタリング結果を併用してもよい。　
（ＣＰＵ）
　ＣＰＵが、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築することが好ましい。
　重合回数は特に制限はなく、１回以上とすることができ、１０回以上であることが好ましく、１００回以上であることがより好ましい。
（記憶部）
　本発明では、解析装置がさらに記憶部を含むことが好ましい。記憶部に記憶された計算プログラムにより、ＣＰＵが、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築することが好ましい。計算プログラムとしては、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて重合できれば特に制限はない。ただし、本発明の地震探査システムが計算プログラムを備えずに、地震探査システムの外部からサーバーやクラウドなどを介して提供される計算プログラムやソフトウェアを用いてもよい。
　さらに計算プログラムは、２つ以上の発振開始時間を用いてそれぞれ解析することで構築された２つ以上の地質モデルから時間変化する地質モデルを構築できることが好ましい。ここで、計算プログラムによって重合されて得られた伝達波形をトレースとよぶ。時間変化する地質モデルは、１トレースから構築してもよく、複数のトレースを重合した束から構築してもよい。例えば１トレースを１分間あたりとして計算して記憶した場合、時間変化する地質モデルを構築するときに、１時間当たりの複数のトレースを重合した束（あれば６０トレース）や、１日間当たりの複数のトレースを重合した束（１４４０トレース）を用いることができる。
　記憶部は、モニタリング用ソフトウェアやプログラムなどのモニタリング手段も記憶されることが好ましい。
　記憶部としては特に制限はなく、公知の記憶部や記憶媒体を用いることができる。
＜サーバー＞
　本発明の地震探査システムは、さらに内部にサーバーを備えていてもよい。
　一方、地震探査システムは、探査システムの外部に存在するサーバーと連携可能であってもよい。図２に示した地震探査システムのように外部にサーバーが存在する場合、地震探査システムは解析まで行わなくてもよい。すなわち、地震探査システム外で解析が行われる態様も、本発明の地震探査システムに含まれる。
　サーバーに格納されるデータとしては、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果や、震源装置からの振動制御情報や、ＧＰＳをはじめとするＧＮＳＳ等から発信される衛星電波情報（時間情報と位置情報）などを挙げられる。
　サーバーに格納されたこれらのデータを用いて、任意の方法で、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築することが好ましい。解析装置に記憶させるプログラムと同様のプログラムを用いてもよい。
　サーバーが設置される場所に制限はなく、地震探査システムを実施する国に設置してもよく、異なる国に設置してもよい。
＜用途＞
　本発明の地震探査システムは、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築するために用いることが好ましい。
　地震探査には様々な種類があるが、この地震探査システムで得られたデータを用いれば、表面波探査、屈折法地震探査、反射法地震探査などを適用できる。
　表面波探査は、表面波の位相速度の周波数依存性（分散）を利用して、地下のＳ波速度構造を推定する手法である。表面波探査は微動を用いることが多いが、本発明ではアクティブ震源を用いた表面波探査（Ｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ－ｗａｖｅ；　ＭＡＳＷ）を用いる。震源装置および受振器が全長１ｍのアームに設置された態様の地震探査システムを利用すると、深度１ｍ程度までのＳ波速度を高い精度で調べることができる。固定された震源装置から振動を発振し、受振器が搭載されて移動しながら受振することで、数１０ｍまでのＳ波速度を推定することが可能になる。または、震源装置および受振器が同じ車に搭載されて移動しながら表面波探査を行うことで、三次元地質モデル（例えば、三次元的なＳ波速度構造など）を推定できる。
　屈折法地震探査は、地中を伝わる波（弾性波）のうち、地層の境界面（速度と密度が変化する面）で屈折し、地層の境界を伝わって地上に戻ってくる屈折波を利用して、Ｐ波速度構造を推定する手法である。屈折法地震探査では、固定された震源装置から振動を発振し、受振器が搭載されて移動しながら受振することで、地下約１００ｍまでのＰ波速度を推定できる。この手法で得られるＰ波速度を、表面波探査で得られるＳ波速度と統合することで、ポアソン比を推定できる。
　反射法地震探査は、地中を伝わる波（弾性波）のうち、地層の境界面で反射して地上に戻ってくる反射波を地震計で受振し、それを解析することで、地下構造を可視化する手法である。掘削孔内部で震源装置から振動を発振すれば、逆ＶＳＰ探査が可能になり、精度良く、掘削孔周辺の地質構造のイメージングと弾性波速度の推定が可能となる。
　震源装置が移動しない場合、表面波探査が有効である。表面波探査を適用すれば、小型化または軽量化された震源装置を用いる場合、地下１０ｍ程度までの三次元Ｓ波速度構造を探査することができる。
　一方、震源装置と受振器が共に移動し、様々な地点で発振および受振を繰り返せば、屈折法地震探査や反射法地震探査も実施できる。さらに多数の移動手段に震源装置と受振器をそれぞれ搭載できれば、より効率的に広い範囲の探査が可能となる。
　本発明の地震探査システムの好ましい一態様は、地球以外の天体の地震探査の用途である。
　地球以外の天体（例えば、月や、火星などの惑星）では、震源装置および／または受振器が車（ローバーなどの小型車）やドローンに搭載されるか、人力で設置されることが好ましい。
　本発明の地震探査システムは、地球上での地震探査にも利用できる。例えば、バイブロサイス車が到達できない場所や、大型探査船が到達できない水域の探査に好ましく利用できる。
　さらに、本発明の地震探査システムを利用すれば、地下構造の所定の時間における状態を探査するだけでなく、地下構造の時間変化を探査して地下（例えば、トンネル工事地帯や地滑り地帯）のモニタリングや危険予測をすることができる。
　本発明の地震探査システムの別の好ましい一態様は、植生地、傾斜地、建設現場、鉱山内部、あるいは、堤防、トンネルおよびダムまたはそれらの建設予定地、その他のバイブロサイス車が到達できない狭い場所（鉱山の尾鉱盛土、山岳地帯など）；
　河川、浅海または湖沼、その他の大型探査船が到達できない狭いまたは浅い水域；
を地震探査する用途である。
　鉱山内部（特に坑道）、トンネルでは、震源装置および／または受振器が車（ローバーなどの小型車）に搭載されるか、人力で設置されることが好ましい。
　傾斜地（急な傾斜や道路ののり面）、鉱山の尾鉱盛土、山岳地帯、堤防、ダムでは、震源装置および／または受振器が車（ローバーなどの小型車）に搭載されるか、人力で設置されることが好ましい。
　植生地（植生が多く、一般的な地震探査を実施できない場所。例えばジャングルや湿地帯）では、震源装置および／または受振器が車（ローバーなどの小型車）に搭載されるか、人力で設置されることが好ましい。
　その他のバイブロサイス車が到達できない狭い場所（住宅地など）では、震源装置および／または受振器が車（ローバーなどの小型車）に搭載されるか、人力で設置されることが好ましい。
　河川、浅海または湖沼、その他の大型探査船が到達できない狭いまたは浅い水域では、震源装置および／または受振器が船（小型ボートなど）に搭載されることが好ましい。
［地震探査方法］
　本発明の地震探査方法は、本発明の地震探査システムを用いる地震探査方法であって、
　地震探査システムがさらにＣＰＵを含む解析装置を含み、
　解析装置がさらに記憶部を含み、
　記憶部に記憶された計算プログラムにより、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析することで、表面波探査、屈折法地震探査または反射法地震探査を実施して、地質モデルを構築する。
　精密に時間制御された震源装置によって繰り返し発振される波形（精密に時間制御された波形）を、受振器を用いて様々な地点で計測することにより、限られたリソース（１個の震源装置と数個の受振器など）の簡易な地震探査システムで、例えば表面波探査を仮定した場合には、例えば深度１０ｍ程度までの地下構造（速度構造モデル）を推定することができる。
　さらに、震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、受振器が震源装置からの振動を異なるタイミングで測定することで、より限られたリソース（１個の震源装置と１個の受振器など）の簡易な地震探査システムで、深度１０ｍ程度までの地下構造（速度構造モデル）を推定することができる。
　用途により異なるが、構築される地質モデルは、浅部地質モデルを精度良く推定することが好ましい。地質モデルは、深度が０～２ｍの地質モデルであることが好ましく、０～１０ｍの地質モデルであることがより好ましく、０～１００ｍの地質モデルであることが特に好ましい。本発明では、特に深度０～１ｍまでの地質モデルを高い精度で構築でき、高い精度で地下構造を推定できる。
　本発明の地震探査方法では、表面波探査、屈折法地震探査または反射法地震探査を実施でき、これらを同時に実施することもできる。
　本発明の地震探査方法は、震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、受振器が震源装置からの振動を異なるタイミングで測定することがより好ましい。
　本発明の地震探査方法は、記憶部に記憶された計算プログラムにより、受振器で測定された複数の地点における振動の測定結果を、震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析することで、表面波探査を実施することが特に好ましい。
　本発明の地震探査方法は、構築される地質モデルが二次元地質モデルであることが好ましく、三次元地質モデルであることが好ましい。
　構築される地質モデルは、Ｓ波速度構造モデルまたはＰ波速度構造モデル、地質構造のイメージング、その他の弾性特性モデル（例えば波動減衰構造モデル）であることが好ましい。
　本発明の別の好ましい態様では、構築される地質モデルが、時間変化する地質モデルであることも好ましく、リアルタイムで時間変化する地質モデルであることがより好ましい。時間変化する地質モデルを構築することで、地下のモニタリングや危険予測をすることができる。
　モニタリングや危険予測をするモニタリング対象の例として、地すべり、火山、地震断層、盛土、ダム、トンネル掘削工事の崩落、その他の建築構造物、ＣＯ２貯留や地熱プロジェクトのような地質工学プロジェクトにおける対象領域となる地層（貯留層など）のモニタリングが挙げられる。
　軽微な変位は、地すべり事象の前に一般的に亀裂を発生させるため、地すべり（を生じやすい地層）をモニタリングできる。
　トンネル崩落事故の前には、小規模な崩落が見られることが多く、その崩落による地震波伝播特性をモニタリングできる。
　ＣＯ２貯留プロジェクトでは、貯留岩の孔隙空間でＣＯ２が水を置換するにつれてＰ波速度が劇的に減少するため、反射法地震探査データを用いて圧入されたＣＯ２の分布が推定される。従来のアクティブ震源時間差（タイムラプス）（４Ｄ）地震モニタリングも高空間分解能であることを活かして、ＣＯ２貯留層などをモニタリングするために使用されていたが、高コストだったために長いモニタリング間隔（例えば、５年）でモニタリングされていた。これに対し、本発明の地質探査システムとして、例えばボアホール地震計を貯留層（モニタリング対象）の近くの深さに配備し、小型ＰＡＳＳシステムを地表に配備することにより、効果的なモニタリングが行える。特にＰＡＳＳ－ＤＡＳシステムの組合せは、地震イメージングとモニタリングに有望な能力を提供する。ＰＡＳＳシステムによる連続モニタリング信号の発振と、ＤＡＳシステムのリアルタイム計測を用いることで、従来技術の多年間隔ではなく、高い時間分解能（例えば、週単位）を持つ時間経過地震プロファイルを得られる。ＤＡＳは密なボアホール地震計としても使用でき、貯留層に近いモニタリングシグナルを記録することができる。また、本発明の地震探査方法は、低コストである小型の震源装置を用いられるため、長期間にわたって短いモニタリング間隔で連続モニタリングすることができる。低コストである本発明の地震探査方法を短いモニタリング間隔で連続モニタリングすることにより、ＣＯ２貯留層における漏洩のような予期せぬ急激な変化を特定することに応用できる。モニタリング間隔（すなわち２つ以上の発振開始時間の間の間隔またはその記録間隔）は、特に制限はないが、１週間間隔～１ヶ月間隔である一態様が好ましく、１時間間隔～１週間間隔である別の態様がより好ましく、１分間隔～１時間間隔である別の態様が特に好ましい。モニタリング間隔は、等間隔であることが好ましいが、発振開始時間とそのときに得られた地質モデルとが紐付けされていれば等間隔でなくてもよい。
　これらのモニタリング対象の撮像およびモニタリング、特にリアルタイムで時間変化する地質モデルの恒久的なモニタリングは、産業上の利用可能性が高い。
　本発明の地震探査方法では、モニタリング結果に基づいて特定の波形の時間変化などを観測した場合や波形が所定の閾値を超えた場合などに、アラートなどの公知の通知手段が通知することが好ましい。時間変化する地質モデルのモニタリングシグナル（モニタリング結果）のうち、例えば、Ｐ波、Ｓ波、表面波などの速度変化や減衰変化などは地すべり、亀裂、ＣＯ２貯留層におけるＣＯ２漏洩やその他の地層変化に先行する可能性が高いため、通知手段により通知されることが好ましい。
　本発明の地震探査方法のその他の好ましい態様は、本発明の地震探査システムの好ましい態様と同様である。
　以下に実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
［実施例１］
　震源装置および受振器が全長１ｍのアームに設置された態様の地震探査システムを用いて、評価を行った。
　アームの両端に震源装置を設置し、その間に受振器（地震計）を８個設置した。
　震源装置として、大型モーターと小型モーターを組み合わせた震源装置を、アームの両端に１個ずつ設置して用いた。
＜Ｓ波速度構造モデルの評価＞
　野外フィールドにおいて、フィールド試験を行った。
　モーター型震源装置は、レイリー波を励起する方向（モーターの軸と、受振器の配置される直線アレイとが直交する方向）に設置した。なお、モーターの軸を、受振器の配置される直線アレイと並行の方向に設置すると、ラブ波を使った探査が可能となる。
　８個の受振器で測定された複数の地点における震源装置からの振動の測定結果を、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合した。重合回数は１６回とした。本実施例では、表面波探査を行った。
　実施例１の地震探査システムを用いて得られたある地質のＳ波速度と深度との関係を示したＳ波速度構造モデルを図１０に示した。
［実施例２］
　実施例２では、震源装置および受振器を移動させる態様の地震探査システムを用いて、４ｍ×２０ｍの野外フィールドで地震探査を行った。
　実施例１で用いた、震源装置および受振器がアームに設置された態様の地震探査システムを移動させながら、測定を繰り返した。すなわち、震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、８個の受振器がそれぞれ震源装置からの振動を異なるタイミングで複数の地点で測定した。８個の受振器で測定された異なるタイミングで複数の地点における震源装置からの振動の測定結果を、繰り返し発振された波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合した。重合回数は１６回とした。本実施例では、表面波探査を行った。
　実施例２で得られた野外フィールドの南北方向の測定位置（ｓｕｒｖｅｙ　ｐｏｉｎｔ）と、深度と、Ｓ波速度との関係を示した二次元のＳ波速度構造モデルを図１１に示した。また、実施例２で得られた野外フィールドの南北方向の測定位置（ｓｕｒｖｅｙ　ｐｏｉｎｔ）と、東西方向の測定線（ｓｕｒｖｅｙ　ｌｉｎｅ）と、深度と、Ｓ波速度との関係を示した三次元のＳ波速度構造モデルを図１２に示した。
　以上より、本発明の地震探査システムは、震源装置を小型化し、かつ、広範囲の野外フィールドに対して受振器の数を８個と低減した場合でも、三次元地質モデルを精度よく構築できることがわかった。すなわち、本発明の地震探査システムは、探査可能な場所が拡張された地震探査システムとして利用可能であることがわかった。
［実施例３］
　実施例３では、ドローンに搭載されて移動するアクティブ震源装置およびドローンに搭載されて移動する受振器を用いた、地震探査システムを製造した。実施例３では（ｉ）表面波探査の解析から２ｍ以下の浅い地質の３次元地質構造を推定した。詳細を以下において説明する。
＜実施例３における（ｉ）表面波地震探査＞
　実施例３の地震探査システムでは、１体のドローンに、１個の震源装置と６個の受振器を１．５ｍ以下の直線アレイのアームを介して搭載した（図１３）。
　マルチチャネル受振器をドローンに搭載するために、データ収集システム（すなわち、コントローラ、受振器、およびデータロガーを含むソースシステム）を小型化した。市販のデータロガーは、ドローンに搭載するためには大き過ぎるため、小型の１ｋｇ以下の重量のデータロガーを開発し、製造した。
　さらに、従来の大型震源システムをドローンに搭載することは困難であるため、実施例３では小型震源装置と震源コントローラを開発し、製造した。実施例３で用いた小型震源装置を「ポータブルアクティブ震源装置」（ＰＡＳＳ）システムという。実施例３で用いたＰＡＳＳでは信号タイミングが正確に制御されるので、連続波形を積み重ねてＳＮ比を強化し、小型震源装置で広範な領域を探査することができる。実施例３で用いたＰＡＳＳは、質量１０ｇ以下の偏心オモリの回転により広い周波数信号（すなわちチャープ）を発生し、調査対象を考慮することにより周波数を変えることができる。浅いＳ波速度推定のために表面波を解析する場合、比較的低い周波数の信号を用いられる。
　実施例３の海浜地域でのフィールド試験では、浅い地層の空間Ｓ波速度分布を推定した。
　ドローンからのノイズを低減するために、ドローンと受振器との間のケーブル（ストリング）を使用することによって、受振器はドローンから分離された。ドローンが調査地点に到着した後、受振器はドローンから地表面に降下させられた。ケーブルによりドローンからの振動ノイズを低減したが、得られた地震データには若干の振動ノイズが含まれていた。そこで、表面波解析に連続ウェーブレット変換を用い、安定した連続分散曲線を計算し、地層のＳ波速度分布を推定した。ドローンを使用することにより、多くの調査地点（単一の調査地点で３分間以下）で地震データを迅速に得ることができた。以上より、実施例３の単一アレイのドローンを用いた地震探査システムは、盛土、海岸、砂漠、農業地域などの地下構造の画像化に有用である。
［実施例５］
　実施例５では、実施例３と同様の小型震源装置ＰＡＳＳで記録したＳｈｏｔ　ｇａｔｈｅｒとよばれるチャートを構築した。詳細を以下において説明する。
　河川堤防に沿って、５０ｍ間隔で１９個の地震計を固定して配置した。この場合、測定線は９００ｍである。測定線の端で、ＰＡＳＳシステムを展開し、１１２分間（２２５ショット）作動させた。
　得られた結果を図１４に示した。図１４（Ａ）は、小型震源装置ＰＡＳＳのシングルショットで得られたＳｈｏｔ　ｇａｔｈｅｒとよばれるチャートである。図１４（Ｂ）は、小型震源装置ＰＡＳＳの２２５ショットを用いて得られたＳｈｏｔ　ｇａｔｈｅｒとよばれるチャートである。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、震源装置と複数個の受振器の水平距離（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｄｉｓｔａｎｃｅ；すなわちｏｆｆｓｅｔ。単位：ｍ）と信号の伝わる時間（ｔｉｍｅ。単位：ｓ）との関係を示したチャートである。これらの図では、波形の振幅は最大振幅によって正規化されている。
　図１４（Ａ）より、Ｐ波を明瞭に観測でき、震源装置は小型（直径１０ｃｍ）であるにもかかわらずシングルショットシグナルは水平距離に対して２００ｍ以上、およそ３００ｍ以下まで伝搬することがわかった。
　図１４（Ｂ）より、２２５のチャープシグナルを積み重ねた（重合した）場合には、Ｐ波をさらに明瞭に観測でき、モニタリングシグナルは９００ｍ以上のオフセットまで伝播し、ほぼ１１２分のデータを示した。また、図１４（Ｂ）のＳｈｏｔ　ｇａｔｈｅｒより、１６００ｍ／秒以下の速度でＰ波が伝搬することが示された。実施例５で調査した河川堤防の地層は水飽和しているため、実施例５の河川堤防の方が後述の実施例６の盛土よりもＰ波の伝搬速度が速い。
　以上の結果より、本発明のＰＡＳＳシステムがキロメートル規模の領域をモニタリングできることが実証された。
［実施例６］
　実施例６では降雨事象と氷形成に関連した地震波速度と減衰の時間的変動を記録して、高分解能で低コストのモニタリングへの応用例を示した。詳細を以下において説明する。
　盛土をモニタリングするために、実施例３と同様の小型震源装置ＰＡＳＳシステムを用いた。
　ＰＡＳＳから１１０ｍに位置する地震計によって記録されたシグナルのＰ波部とＳ波部を抽出して、その時間変動から、Ｐ波速度とＳ波速度を計算した。
　得られた結果を図１５ａに示した。図１５ａは、２０２０年１２月１６日から２０２１年３月８日までの期間における、伝達波形、降水量、気温の時間変化を示したグラフ群である。図１５ａの波形は１４４０トレースの積み重ね（重合）であり、２４時間のデータを表す。図１５ａより、２４時間の分解能での波形の時間的変動は安定していたが、それらは気温と降水量（降雨量）に関係していると考えられた。
　図１５ａにおいてより高い時間分解能の変動を観測するために、低温期（２０２１年１月７～１１日；図１５ｂ）と降雨事象期（２０２１年１月２２～２４日；図１５ｃ）の波形の時間あたり変動を計算した。
　図１５ｂは、低温期における、波形、降水量、気温、Ｐ波速度の時間変動、Ｓ波速度の時間変動を示したグラフ群である。図１５ｃは、降雨事象期における、波形、降水量、気温、Ｐ波速度の時間変動、Ｓ波速度の時間変動を示したグラフ群である。図１５ｂおよび図１５ｃにおける波形は６０トレースの積み重ねであり、１時間毎のデータを表す。図１５ｂおよび図１５ｃにおける降水量と気温は、調査地域から５００ｍ以内の下部の標高で、異なる地点で記録された。
　各時間窓（図１５ｂと図１５ｃのハッチング領域）のＰ波とＳ波に対して、相関アプローチに基づいて、Ｐ波速度とＳ波速度の時間変動を推定した。
　その結果、地震波速度と温度の間の明確な関係が見出された。これは地震波が伝搬する地層の条件に起因する。温度はＰ波速度と正の相関関係にあったが、Ｓ波速度とは負の相関関係にあった（図１５ｂ）。温度が０℃以下の場合、Ｐ波速度は０．７％以内で減少し、Ｓ波速度は０．５％以内で増加した（図１５ｂ）。さらに、温度と地震速度の間の数時間遅れが観測された。
　降雨事象期の期間中と期間後に、Ｓ波速度は減少した（図１５ｃ）。この理由は、間隙水の存在が地層の密度を増加させるという、岩石物理学モデルに基づく。
　また、モニタリングシグナルは、温度変化と降雨事象に対する減衰応答に関する情報をもたらした。波形は、低温の期間により多くのエネルギーを持っていた（図１５ｂ）。この結果は、浅い地表に氷が形成されるとシグナルの減衰が減少することを示しており、これは土壌粒間のセメンテーションの増加によると考えられる。
　一方、モニタリングシグナルは、降雨事象期（図１５ｃ）にはより強く減衰した。この理由は、盛土の水分飽和度が高いためにＰＡＳＳと地表面との結合が変化したことによると考えられる。
　以上の実施例５および６の結果から、本発明の地震探査システムの別の好ましい態様では、広範囲の野外フィールドに対して、多数の小型の震源装置と、１０個を超える多数の固定した受振器を設置する場合には、三次元地質モデルを高い空間解像度で構築でき、さらに高感度でモニタリング波形（シグナル）からわずかな時間的変動を検出し、モニタリング対象をモニタリングできることが実証された。また、本発明の地震探査方法で構築された、時間変化する地質モデルのモニタリングシグナルは、地すべりに先行する可能性のある動的現象（速度減少や減衰増加など）に敏感であり、危険予測をできることがわかった。
１　　　地震探査システム
１１　　震源装置
１２　　受振器への無線接続手段
１３　　震源装置の通信部
１４　　制御部
１５　　加振部
２１　　受振器
２２　　震源装置への無線接続手段
２３　　通信部
２４　　記録部
２５　　受振センサ
３１　　車
４１　　ドローン
４２　　ケーブル
５１　　船
６１　　ネットワーク
７１　　サーバー
８１　　解析装置
８２　　ＣＰＵ
８３　　記憶部
１０１　発振開始時間

Claims (20)

  1. 　類似する波形の振動を周期的に発振するように電気的に時間制御された少なくとも１個の震源装置と、
    　少なくとも１個の受振器とを含み、
    　前記受振器が記録部を含み、
    　前記受振器が前記震源装置からの振動を複数の地点で測定し、
    　前記受振器で測定された複数の地点における前記震源装置からの振動の測定結果が、繰り返し発振された前記波形の時間軸の発振開始時間を揃えて重合される、地震探査システム。
  2. 　前記受振器で測定された複数の地点における前記振動の測定結果を、前記震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築するために用いる、請求項１に記載の地震探査システム。
  3. 　前記震源装置の質量が１５ｋｇ以下であり、
    　前記震源装置からの振動が重合されることによってＳＮ比を向上させた、請求項１または２に記載の地震探査システム。
  4. 　前記震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、前記受振器が前記震源装置からの振動を異なるタイミングで複数の地点で測定する、請求項１～３のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  5. 　前記震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、前記受振器のうち少なくとも１個が移動されて移動中または一時停止中に前記震源装置からの振動を異なるタイミングで複数の地点で測定する、請求項１～４のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  6. 　前記受振器が車、ドローンまたは船に搭載されて移動する、請求項５に記載の地震探査システム。
  7. 　前記震源装置は前記受振器への無線接続手段を備え、
    　前記受振器は前記震源装置への無線接続手段を備え、
    　前記無線接続手段を備える前記震源装置が移動されて移動中または一時停止中に前記振動を発振する、請求項１～６のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  8. 　前記震源装置が車、ドローンまたは船に搭載されて移動する、請求項７に記載の地震探査システム。
  9. 　前記震源装置の質量が３ｋｇ以下であり、
    　前記震源装置が、地球以外の天体の探査用の車、またはドローンに搭載されて移動する、請求項８に記載の地震探査システム。
  10. 　前記車、前記ドローンまたは前記船が、自律制御されて無人で移動可能である、請求項６、８または９に記載の地震探査システム。
  11. 　前記震源装置のうち少なくとも１個が固定して設置された、請求項１～１０のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  12. 　地球以外の天体の地震探査の用途である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  13. 　植生地、傾斜地、建設現場、鉱山内部、あるいは、堤防、トンネルおよびダムまたはそれらの建設予定地、その他のバイブロサイス車が到達できない狭い場所；
    　河川、浅海または湖沼、その他の大型探査船が到達できない狭いまたは浅い水域；
    を地震探査する用途である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  14. 　さらにＣＰＵを含む解析装置を含み、
    　前記解析装置が、前記受振器で測定された複数の地点における前記振動の測定結果を、前記震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  15. 　前記受振器が、前記地震探査システムの内部または外部にあるサーバーへの通信部を含み、
    　前記通信部が、前記受振器で測定された複数の地点における前記振動の測定結果を、前記震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析して地質モデルを構築するために発信する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  16. 　前記震源装置の前記振動の周波数が可変であり、
    　前記振動の波形が、探査する場所の地盤および深度のうち少なくとも１つに適応した周波数帯域を重みづけされた、請求項１～１５のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  17. 　前記振動の波形が、振動周期を電気的に制御されたモーター型震源またはピエゾ素子型震源を用いて発振されて周波数が連続変化するチャープ波形であるか、あるいは、落下周期を電気的に制御された落下型震源によるパルス波形である、請求項１～１６のいずれか一項に記載の地震探査システム。
  18. 　請求項１～１７のいずれか一項に記載の地震探査システムを用いる地震探査方法であって、
    　前記地震探査システムがさらにＣＰＵを含む解析装置を含み、
    　前記解析装置がさらに記憶部を含み、
    　前記記憶部に記憶された計算プログラムにより、前記受振器で測定された複数の地点における前記振動の測定結果を、前記震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析することで、表面波探査、屈折法地震探査または反射法地震探査を実施して、地質モデルを構築する、地震探査方法。
  19. 　前記震源装置が時間制御された振動を連続的に発振し続けている間に、前記受振器が前記震源装置からの振動を異なるタイミングで測定し、
    　前記記憶部に記憶された計算プログラムにより、前記受振器で測定された複数の地点における前記振動の測定結果を、前記震源装置からの振動の発振開始時間を用いて解析することで、表面波探査を実施し、
    　前記地質モデルが三次元地質モデルである、請求項１８に記載の地震探査方法。
  20. 　前記解析装置が、２つ以上の前記発振開始時間を用いてそれぞれ解析することで構築された２つ以上の前記地質モデルを時間変化する地質モデルとし、
    　モニタリング手段が前記時間変化する地質モデルをモニタリングする、請求項１８または１９に記載の地震探査方法。
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