黃土塬三維地震采集優(yōu)化設計方法

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摘要：基于地表高程數(shù)字模型數(shù)據(jù)（DEM），以格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)為基礎，分析計算不同地形的坡度、溝等屬性；根據(jù)黃土塬地震采集特點、物理點避高就低、避陡就緩的基本原則，進行炮點優(yōu)化設計，形成一套適合黃土塬復雜區(qū)基于地理信息的物理點自動優(yōu)化方法和技術。

關鍵詞：黃土塬；地表高程數(shù)字模型；地形屬性；優(yōu)化設計；資料品質(zhì)

在黃土塬復雜地貌特征條件下的地震勘探觀測系統(tǒng)設計，既要滿足資料品質(zhì)，更注重避開大面積陡坡，山梁等激發(fā)資料信噪比極低的區(qū)域進行采集觀測激發(fā)點優(yōu)化布設[1]。該方法旨在探索一種以衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)、地表高程數(shù)字模型（DEM）、野外測量等地理信息為基礎[2]，針對黃土塬復雜地表地區(qū)進行現(xiàn)場采集觀測系統(tǒng)設計的新技術和新方法；建立以黃土塬復雜地表特征地形、地貌地理信息為基礎、勘探采集目標為主體、采集觀測技術為依托的三維觀測系統(tǒng)自動優(yōu)化設計技術，探索出一套科學合理的基于黃土塬復雜地形、地貌特征的采集目標地理信息模型的采集設計優(yōu)化技術和方法，并實際應用于地震采集項目，驗證了該技術和方法的實用性、科學性和先進性。

1優(yōu)化設計方法

1.1技術思路

（1）對收集到的衛(wèi)星遙感影像、DEM數(shù)據(jù)進行編輯整理，深入細致的分析對比，確定黃土塬地形、地貌矢量化方法，建立地震資料采集區(qū)域地形、地貌采集目標地質(zhì)模型。（2）根據(jù)黃土塬密集的樹枝狀水系和形態(tài)各異的塬、梁、峁、坡、溝等復雜地貌，分類定義：溝-首布設區(qū)；匯流溝-首布設區(qū)；陡坡—緩布調(diào)整區(qū)；山脊-避高區(qū)；塬-可布設調(diào)整區(qū)等地理信息屬性，為優(yōu)化設計提供地理信息識別信息。（3）基于黃土塬特征地貌地理信息數(shù)字模型地震勘探觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計原則：首先進行沖溝和匯流溝中理論空間位置激發(fā)點布設；其次對理論空間位置在陡坡緩布設調(diào)整區(qū)、山脊避高區(qū)及塬內(nèi)的激發(fā)點進行縱向、橫向雙向空間地理信息分析，優(yōu)化調(diào)整到?jīng)_溝和匯流溝中布設；最后對避高、避陡優(yōu)化調(diào)整和跨地表障礙造成的CMP采集屬性的不完整性進行分析判斷，優(yōu)化調(diào)整增加彌補屬性不足的炮點，完成采集觀測系統(tǒng)設計，將設計點提供給測量，進行放樣。

1.2實施方法

（1）通過工區(qū)衛(wèi)星遙感影像資料和DEM數(shù)據(jù)的收集，獲得了工區(qū)內(nèi)分辨率為2.5m的衛(wèi)星遙感影像資料和DEM30×30m格網(wǎng)數(shù)據(jù)，能夠滿足前期地震勘探觀測系統(tǒng)設計的精度要求。（2）對收集到的衛(wèi)星遙感影像、DEM數(shù)據(jù)進行編輯整理，應用GlobalMapper圖像處理軟件進行DEM格網(wǎng)精細化，轉(zhuǎn)換為25×25m格網(wǎng)數(shù)據(jù)，同時完成衛(wèi)星遙感影像圖坐標配準，為黃土塬特征地形、地貌矢量化拾取做準備。（3）應用GlobalMapper圖像處理軟件進行DEM圖形顯示及DEM等值線圖形顯示，分析對比衛(wèi)星遙感影像中黃土塬特征地形、地貌圖形分辨規(guī)律，同時完成DEM地形分析，并對地形進行矢量化。

2效果分析

分析觀測系統(tǒng)的屬性，面元內(nèi)覆蓋次數(shù)和炮檢距的均勻性。設計后的觀測系統(tǒng)面元內(nèi)屬性分布明顯變好，近偏缺得到彌補，面元內(nèi)方位角更寬，炮檢距分布更加均勻。方位角、炮檢距、各目的層覆蓋次數(shù)等屬性與理論設計接近92%，有利于拓寬地震數(shù)據(jù)的頻帶，提高主頻，達到預期目標。以最新衛(wèi)星遙感影像與DEM高程等值線圖結(jié)合的方法為基礎，完成黃土塬特征地形地貌和地表障礙矢量化后，進行基于地理信息的優(yōu)化設計，導出設計觀測系統(tǒng)SPS文件和優(yōu)化調(diào)整炮點對應關系文件，提交給測量使用。測量放樣之后，根據(jù)提交的成果，進行優(yōu)化設計和屬性分析，對已測炮點坐標自動優(yōu)化篩選炮點設計和直接模擬計算等功能，通過人機交互方式進行物理點避高、避陡優(yōu)化，選擇最佳方案；制定出測量補測關鍵炮點，指導測量施工。以滿覆蓋、炮檢距、炮檢方位分布均勻為基準，進行基于采集目標地理信息數(shù)字模型的避高、避陡勘探觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計。為實現(xiàn)過大障礙區(qū)相鄰束與束之間缺失炮點的互補，優(yōu)化設計采用整體優(yōu)化方法，在完成單束最優(yōu)觀測設計后，整體分析采集屬性的缺失，以相鄰束炮點彌補采集屬性的缺失；通過炮點測量結(jié)果分析論證、復雜障礙區(qū)采集觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計技術方案，提交科學的論證依據(jù)和復雜城區(qū)采集最佳方案，將提高觀測系統(tǒng)設計、測量施工的效率，對炮點的黃土塬陡坡、塬、沖溝激發(fā)條件的優(yōu)化，將有效提高采集資料品質(zhì)。（圖1所示）。優(yōu)化后的覆蓋次數(shù)、炮檢距、方位角較均勻。以主要目的層埋深為限定條件進行優(yōu)化設計地震勘探觀測系統(tǒng)淺目的層模擬采集效果驗證。生成優(yōu)化設計分析圖件及優(yōu)化地震勘探觀測系統(tǒng)SPS文件。根據(jù)屬性分析，對已測炮點坐標自動優(yōu)化篩選炮點設計和直接模擬計算等功能，對每束分段炮點進行分析，繼續(xù)優(yōu)化的最佳的激發(fā)點位，補充調(diào)整炮點的采集屬性分析，制定出測量補測關鍵炮點說明，指導測量施工。從圖2可見，溝底、半坡、塬上的單炮激發(fā)能量較強，信噪比也較高，靜校正問題得到一定的解決，能量均衡，一致性問題得到解決。

3結(jié)束語

黃土塬區(qū)三維觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計技術是要探索一種以衛(wèi)星遙感影像、DEM數(shù)據(jù)為基礎，針對黃土塬復雜地形、地貌特征進行三維現(xiàn)場采集觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計的新技術和新方法，以黃土塬復雜地表為對象，以優(yōu)化設計為主線的三維地震資料采集觀測系統(tǒng)設計方法。實現(xiàn)適合該區(qū)黃土塬地貌特點的、合理的物理點優(yōu)化布設方法、自動優(yōu)化選擇最佳的激發(fā)物理點，形成一套適合黃土塬復雜區(qū)基于高程地理信息的物理點自動優(yōu)化設計技術，對于勘探采集觀測部署具有科學的指導性。

參考文獻

[1]陳超群，田媛媛，高秦，等.基于隨機函數(shù)數(shù)據(jù)重構(gòu)的分頻異常振幅衰減技術在巨厚黃土塬區(qū)的應用[J].石油物探，2019，58（5）：741-749.

[2]安一凡.三維地震勘探采集設計中數(shù)字高程模型的應用方法[D].武漢：長江大學，2018.

作者：郝曉敏 單位：中石化石油工程地球物理有限公司科技研發(fā)中心