[發明專利]一種海底地震儀自動重定位裝置及方法

有效

• 申請號: 202010194584.6
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111352160B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 王元;游慶瑜;郝天珧;胡耀星;趙春蕾;張妍;徐錫強
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38;G01V1/28
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 張燕

1.一種海底地震儀自動重定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟101：按照設計的作業點位進行海底地震儀投放，待海底地震儀著底后，以投放點為中心進行十字交叉的人工震源激發作業，完成作業任務后回收海底地震儀；

步驟102：利用人工震源激發的時間與位置導航信息，從海底地震儀連續記錄數據序列中截取海底地震儀所在臺站對應的共接收點道集，并先后完成時間漂移校正、道均衡處理與帶通濾波處理，并輸出保存數據；

步驟103：讀取步驟102中海底地震儀水聽計分量的數據，基于互相關算法求取該分量第一道與其他道之間的到時差；

步驟104：基于斯奈爾定律求取激發震源點至海底地震儀兩點間直達波初至到時，基于此到時獲得任意道與第一道之間的理論到時差；建立基于到時差的最小二乘目標函數；

步驟105：基于全局最優化算法求取最小二乘目標函數最優解，該最優解即為重定位結果。

2.如權利要求1所述的海底地震儀自動重定位方法，其特征在于，所述方法步驟102中，數據輸出保存為SU或SEGY格式。

3.如權利要求1所述的海底地震儀自動重定位方法，其特征在于，所述方法步驟105中，基于全局最優化算法包括遺傳算法、模擬退火、模式搜索。

4.如權利要求1所述的海底地震儀自動重定位方法，其特征在于，所述方法步驟104中，基于斯奈爾定律考慮射線彎曲的人工震源炮點至海底地震儀的直達波到時方法如下；

將海水視為水平層狀介質，按照1米厚度等間隔分層，利用已有實測海水P波速度數據完成速度模型初始化；按照幾何地震學理論，將該直達波到時求取問題表述為：給定震源和接收點的位置及速度模型，基于斯奈爾定律確定這兩點之間的直達波到時；

基于斯奈爾定律，對于給定的人工震源位置(x_s，y_s，z_s)和海底地震儀位置(x_r，y_r，z_r)，直達波到時由射線參數p唯一確定，p由下列方程求得：

其中，p＝sinα_i/hv(i)為射線參數，α_i、hv(i)分別為第i層的入射角和速度，n為總層數，Δ為人工震源與海底地震儀之間的偏移距：

對于方程f(p)通過牛頓迭代法或萊文貝格-馬奎特方法數值分析方法求取，求解過程中初始值p₀通過下式給定：

然后利用求取的射線參數p獲得直達波到時(T_sr)：

其中，β(i)定義為：

對于任一地震道X與第一道Y之間的理論直達波到時差，可通過下式獲得：

其中，為第一道Y的理論直達波到時，為任一道X的直達波到時；

建立基于到時差的最小二乘目標函數F(R)：

nt為人工震源總地震道數，Δt_h為任一道與第一道間的理論直達波到時，Δt_s為任一道與第一道之間的實測直達波到時，R＝(x_r，y_r，z_r)為反演的目標海底地震儀位置；

利用基于全局最優化算法，可求解上述最小二乘目標函數，獲得的R最優解即為海底地震儀著底重定位位置。

5.一種用于實現權利要求1至4任一項所述的海底地震儀自動重定位方法的海底地震儀自動重定位裝置，其特征在于，所述裝置包括：地震道集讀取模塊，用于讀取道頭信息與道集數據；實測到時差計算模塊，用于計算海底地震儀記錄的人工源地震道集中任一道與第一道之間的直達波到時差；到時差正演模塊，用于求取人工震源點位至海底地震儀間考慮射線彎曲的直達波到時差；到時差反演模塊，用于建立基于到時差的目標函數，利用全局最優化算法，通過擬合實測到時差反演計算著底位置最優解；保存輸出模塊，用于對反演最優點位、目標函數值信息進行保存。