[發(fā)明專利]一種海底地震儀到時差定位裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010462557.2
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111580165A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王元;游慶瑜;郝天珧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38;G01V1/393;G01V1/36
• 代理公司: 北京律遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11574
• 代理人: 王冠宇

1.一種海底地震儀到時差定位方法，其特征在于，所述方法具體為通過理論到時差模型構(gòu)建，與實測到時差疊加最小值的搜索，獲得定位結(jié)果，包括以下步驟:

步驟101：按照設(shè)計的作業(yè)點位進(jìn)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(jìn)行十字交叉的人工震源激發(fā)作業(yè)，完成作業(yè)任務(wù)后回收海底地震儀；

步驟102：利用人工震源激發(fā)的時間與位置導(dǎo)航信息，從海底地震儀連續(xù)記錄數(shù)據(jù)序列中截取該海底地震儀所屬臺站對應(yīng)的共接收點道集，輸出保存為SU或SEGY格式；

步驟103：以投放點為中心，通過搜索半徑、搜索網(wǎng)格間距定義出搜索網(wǎng)格，選取任意兩炮構(gòu)建理論到時差模型；

步驟104：讀取海底地震儀水聽計分量的SU或SEGY格式數(shù)據(jù)，基于互相關(guān)算法求取該炮點對的實測到時差；

步驟105：循環(huán)求取所有炮點對的理論到時差模型，并全部疊加于實測到時差之上，最終疊加到時差模型最小值對應(yīng)坐標(biāo)值即為定位結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的海底地震儀到時差定位方法，其特征在于，所述方法步驟103中，對于任一炮點對S_i、S_j，訓(xùn)練其到時差模型的方法與流程為：

步驟103A以著陸器投放點為中心，定義搜索半徑，搜索半徑取值范圍為2500m-5000m；

步驟103B定義搜索網(wǎng)格節(jié)點大小，網(wǎng)格節(jié)點取值范圍為1m-10m；

步驟103C根據(jù)搜索半徑、網(wǎng)格節(jié)點大小兩個參數(shù)，形成搜索網(wǎng)格節(jié)點；

步驟103D加載網(wǎng)格節(jié)點對應(yīng)地形數(shù)據(jù)，獲得所有網(wǎng)格節(jié)點的坐標(biāo)，記為(x_r,y_r,z_r)；

步驟103E利用兩點間射線追蹤算法求取任一網(wǎng)格節(jié)點至S_i、S_j炮點間的直達(dá)波到時差，記為Δt′_ij，區(qū)域內(nèi)所有網(wǎng)格節(jié)點的到時差構(gòu)成S_i、S_j炮點對的理論到時差模型，記為ΔT′_ij。

3.如權(quán)利要求2所述的海底地震儀到時差定位方法，其特征在于，所述方法步驟103E中，計算任一網(wǎng)格節(jié)點至S_i、S_j炮點間的直達(dá)波到時差包括理論直達(dá)波到時求取、到時差計算兩步；理論到時差求取通過并考慮射線彎曲的Snell定律射線追蹤法實現(xiàn)；

基于Snell定律，對于給定的人工震源位置(x_s,y_s,z_s)和任一搜索網(wǎng)格節(jié)點(x_r,y_r,z_r)，直達(dá)波到時由射線參數(shù)p唯一確定，p由下列公式一求得：

其中，p＝sinα_i/hv(i)為射線參數(shù)，α_i、hv(i)分別為第i層的入射角和速度，n為總層數(shù)，Δ為人工震源與海底地震儀之間的偏移距，如公式二所示：

對于方程f(p)通過數(shù)值分析方法求取，包括牛頓迭代法、萊文貝格－馬奎特方法，求解過程中初始值p₀通過公式三給定：

其中，hv(1)為第一層的速度；

然后利用求取的射線參數(shù)p獲得直達(dá)波到時(T_sr)，如公式四所示:

其中，β(i)定義為公式五：

對于任一炮點S_i與炮點S_j之間的理論直達(dá)波到時差，可通過公式六獲得：

其中，為炮點S_j至網(wǎng)格節(jié)點的理論直達(dá)波到時，為炮點S_i至網(wǎng)格節(jié)點的直達(dá)波到時。