[發(fā)明專利]一種深海地震垂直纜二次定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110894929.3
• 申請(qǐng)日: 2021-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN113703050B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尉佳;陸凱;馮京;王威;于得水;單瑞;李陽(yáng);秦珂;董凌宇;蘇肖亮;翟元峰;馬理新;周吉祥;李志彤;劉慧敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島海洋地質(zhì)研究所
• 主分類號(hào): G01V1/38
• 分類號(hào): G01V1/38;G01V1/32;G01V1/30
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜

本發(fā)明公開了一種深海地震垂直纜二次定位方法，包括如下步驟：步驟1，采集原始地震信號(hào)；步驟2，激發(fā)點(diǎn)定位；步驟3，初至?xí)r間自動(dòng)拾取；步驟4，建立基于等效速度的初至走時(shí)方程，基于初至走時(shí)方程建立函數(shù)，并利用牛頓迭代方法進(jìn)行全局最優(yōu)計(jì)算，求解得到垂直纜每個(gè)檢波點(diǎn)的坐標(biāo)，并利用道間距判斷坐標(biāo)誤差；步驟5，選擇不同時(shí)間段的激發(fā)點(diǎn)，按照步驟2至步驟4的方法定時(shí)進(jìn)行垂直纜的二次定位，從而計(jì)算出垂直纜的位置變化。本發(fā)明所公開的方法能夠提高地震數(shù)據(jù)處理以及解釋的精度，為最終地質(zhì)成果提供位置信息支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海底勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種深海地震垂直纜二次定位方法。

背景技術(shù)

作為海洋立體觀測(cè)系統(tǒng)中的重要部分，海洋垂直纜地震勘探技術(shù)的相關(guān)研究越來(lái)越重要。相比于傳統(tǒng)的水平拖纜或者海底地震儀，垂直纜接收信號(hào)不受海面環(huán)境噪聲、海底管線布設(shè)條件等因素的影響。由于觀測(cè)系統(tǒng)的特殊性，檢波器縱向分布不僅能夠滿足高橫向分辨率的要求，而且易于分離上下行波。垂直纜采集技術(shù)能夠獲得更加豐富的地震波場(chǎng)信息，實(shí)現(xiàn)真三維、廣反射角、全方位角以及對(duì)特定地質(zhì)目標(biāo)的高精度成像。該項(xiàng)技術(shù)具有觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，提高特定目標(biāo)體成像精度，改善四維地震監(jiān)測(cè)效果等優(yōu)勢(shì)。

與傳統(tǒng)的OBS與OBN相似，垂直纜著底的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)點(diǎn)位存在偏差，并且垂直纜的海底布放位置會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生變化，為保證采集資料后處理與解釋的精度，必須對(duì)垂直纜進(jìn)行二次定位。現(xiàn)階段針對(duì)海底地震儀等二次定位的方法有很多，但未見(jiàn)對(duì)精度更高、檢波點(diǎn)更多的深海地震垂直纜的二次定位方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種深海地震垂直纜二次定位方法，以達(dá)到提高地震數(shù)據(jù)處理以及解釋的精度，為最終地質(zhì)成果提供支撐的目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種深海地震垂直纜二次定位方法，包括如下步驟：

步驟1，采集原始地震信號(hào)：將垂直纜投放到海底后，采用航行中的船載氣槍震源在海面不斷激發(fā)信號(hào)，垂直纜上的檢波點(diǎn)接收激發(fā)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)以及海底的反射信號(hào)，作業(yè)完畢后，回收垂直纜接收的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為垂直纜二次定位的原始地震信號(hào)；

步驟2，激發(fā)點(diǎn)定位：利用船載導(dǎo)航軟件、船載姿態(tài)儀以及船載GPS天線，計(jì)算每個(gè)激發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)；

步驟3，初至?xí)r間自動(dòng)拾取：對(duì)原始地震信號(hào)進(jìn)行小波變換，對(duì)變換后的小波域信號(hào)計(jì)算瞬時(shí)相位譜，根據(jù)瞬時(shí)相位譜得到聲波第一次從激發(fā)點(diǎn)達(dá)到檢波點(diǎn)的時(shí)間，即初至?xí)r間；

步驟4，將垂直纜每個(gè)檢波點(diǎn)的坐標(biāo)以及等效聲波速度作為變量，以每個(gè)激發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)作為已知量，建立初至走時(shí)方程，基于初至走時(shí)方程建立函數(shù)，并利用牛頓迭代方法進(jìn)行全局最優(yōu)計(jì)算，求解得到垂直纜每個(gè)檢波點(diǎn)的坐標(biāo)；

為驗(yàn)證二次定位值的正確性，需要對(duì)計(jì)算得到的相鄰兩個(gè)檢波點(diǎn)間的距離與實(shí)際道間距進(jìn)行約束計(jì)算，若誤差小于預(yù)設(shè)閾值，則認(rèn)為二次定位結(jié)果正確，若誤差大于預(yù)設(shè)閾值，則重新進(jìn)行初至走時(shí)方程全局最優(yōu)計(jì)算，直至誤差小于預(yù)設(shè)閾值；

步驟5，選擇不同時(shí)間段的激發(fā)點(diǎn)，按照步驟2至步驟4的方法定時(shí)進(jìn)行垂直纜的二次定位，從而計(jì)算出垂直纜的位置變化。

上述方案中，步驟2中，所述氣槍震源通過(guò)軟體氣管連接拖曳在船后，結(jié)合船載GPS天線的位置信息、船載姿態(tài)儀測(cè)得的船體姿態(tài)信息以及氣槍震源的激發(fā)點(diǎn)距離船尾的距離，利用空間幾何關(guān)系計(jì)算出氣槍震源的激發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)。

上述方案中，步驟3的具體方法如下：

(1)利用小波變換方法對(duì)原始地震信號(hào)進(jìn)行變換：

設(shè)原始地震信號(hào)f(t)中對(duì)應(yīng)的第j檢波點(diǎn)接收的第i激發(fā)點(diǎn)的原始地震信號(hào)為f_ij(t)，小波函數(shù)為Ψ_a，b(t)，原始地震信號(hào)f(t)經(jīng)過(guò)小波變換后得：