[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

本發明公開了一種海底地震儀自動重定位裝置及方法，屬于海洋地震勘探技術領域。按照預定作業點位完成海底地震儀作業。首先完成海底地震儀人工激發震源數據的預處理。利用互相關算法計算水聽計分量第一道與其他道之間的實測到時差。構建考慮射線彎曲的兩點間理論到時計算函數，基于此獲得第一道與其他道之間的理論到時差。構建基于到時差的目標函數，選取全局最優化算法求解，最優解即為該重定位結果。同時本發明公開了實現上述方法的海底地震儀自動重定位裝置。通過本發明可實現海底地震儀著底位置的自動校正，是海底地震儀數據在海洋地質構造、海底勘探等方面開展正確應用的前提和基礎。

技術領域

本發明涉及屬于海洋地震勘探技術領域，具體涉及一種海底地震儀自動重定位裝置及方法。

背景技術

海洋地震學方法是海洋能源資源開發、海底地質構造研究以及海洋災害預警的核心技術手段。海底地震儀(Ocean Bottom Seismometer,簡稱OBS)是用于接收和記錄海底地震波的一種海洋地震觀測與勘探設備。該設備是近年來發展起來的一種海洋地震探測高新技術產品，已廣泛應用于海洋油氣資源探測、地質構造研究與防災減災等方面，已成為海洋地球物理探測的一種關鍵設備，是海洋地球物理儀器與探測技術中的一個新亮點、新增長點(Hao et al.,2011；Ruan et al.,2010；Qiu et al.,2012)。

在實際應用中最為廣泛的海底地震儀類型為沉浮式海底地震儀。沉浮式海底地震儀的主要特點是自主沉浮，即在海面投放與沉耦架連接的沉浮式海底地震儀，由沉耦架的重力作用將有自浮力的海底地震儀“拉”至至海底并進行地震數據采集，完成采集后，通過在海面船舶上發送聲學指令給海底地震儀，海底地震儀接收到回收指令后將它與沉耦架的連接斷開，海底地震儀即利用自身的浮力漂浮至海面進行回收。

經專利檢索及國內外文獻調研，發現現有對海底地震儀著底重定位的方法少，且不能實現自動化數據處理(陳瀚等,2019)。重定位是指對自由下落至海底的地震儀利用人工震源信息進行二次著底位置確認。基于人工震源的海底地震儀重定位方法都是通過擬合直達水波到時獲得重定位，如海底地形到時與聲波到時聯合反演技術(Oshida,et al.,2008)、直達波到時線性多邊技術(multilateration technique,Benazzouz et al.,2016)、直達波到時蒙特卡洛擬合技術(敖威等,2010；張佳政等,2012；張莉等,2013；陳瀚等,2019)。但上述方法需要拾取準確的地震計垂向分量的直達波到時。同時，以直達波絕對到時作為反演輸入數據，無法消除數據本身包含的初至波到時拾取、氣槍激發延遲等誤差，無法實現在作業現場快速定位。

發明內容

本發明的目的在于提供一種海底地震儀自動重定位方法，該方法通過互相關求取到時差、到時差目標函數構建、考慮射線彎曲的直達波到時正演、全局最優化自動反演等可量化操作，實現海底地震儀位置自動校正。無需人工手動拾取初至波到時，避免了該步驟引入的誤差，提高了重定位精度。以直達波到時差為擬合目標函數，而非絕對到時，避免了氣槍激發延遲等引起的系統時間誤差。

具體的，海底地震儀自動重定位方法，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；