折射波静校正技术的开发与应用.docx

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折射波静校正技术的开发与应用

编写人周兴海

华北研究中心

二OO四年十一月

折射波静校正技术的开发与应用

项目负责人周兴海

项目参加人秋剑霞屈志华高现俊

单位负责人张志国

一、前言

近些年来，三维折射波静校正技术发展迅速。

几乎成了许多专业地球物理软件包的标志。

造成这种趋势的原因之一是与小道距、短炮检距排列的高分辨采集产生的折射波静校正量有关。

另外一个原因就是独立地描述同相轴近地表异常的能力。

虽然该模块儿存在多年，历经数个版本，但我们对它的了解仅限于最基本、最简单的功能，其最主要的原因就是华北地区高程起伏不大，低降速带厚度稳定，该区的地震资料静校正问题不是很突出，靠剩余静校正完全可以解决。

所以无形中它也就成了制约研究开发这项技术的主要客观因素。

随着华北研究中心处理市场的对外开拓，有更多地表复杂、静校正问题严重的资料需要处理，解决静校正问题自然成了燃眉之急，这也是开发研究该项技术的最主要的原因。

二、概述

1、Sditr具有两大功能：

检查并校正几何定义错误。

计算折射波静校正量。

2、两种层析成像法

两种方法用来计算折射波静校正量。

第一种：

全模型层析成像，称作GLI。

（归纳线性反演）

第二种：

利用旅行时分解和简单的层析成像方法。

3、拾取的问题

两种方法都从时间拾取开始，无论方法多么先进，对于低信噪比的资料来说，其性能也会大打折扣。

虽然可以用局部交互拾取的方法代替自动拾取，而这个过程是非常耗时和乏味的。

4、初至叠加

多少年来，大多数折射波静校正量的质量控制是在线性动校的初至叠加的基础上完成的，运用这种方法暗含了一些简单化的假设：

a、折射波速度在每个炮点----检波点矢量上被均化，它相当于一个平滑滤波。

b、初至叠加应该变得更好并且拾取时间更接近于拾取量的平均值。

5、几何定义问题

处理周期不仅取决于初至时间拾取，炮点和检波点位置的错误仍然是一个很大的麻烦。

最合乎逻辑的办法就是先查出主要的异常炮点或是检波点，一旦这些异常值被剔除，以递减的数量级迭代校正其它量。

6、SDITR的优势

交互应用是能够得到的最好的完成迭代的方法，它还可以减轻管理无数个文件的负担以及等待无休止的批处理工作。

SDITR可以应用源自数据解释的全程交互，并仅限于一个主要的折射层。

在完成适当的质量控制后把数据转回到原始数据上应用。

此项技术非常有效，校正量或经过滤波的校正量都可以应用或舍弃，数据可以被校正也可以不被校正。

同样，用户还可以一直监控每一个记录上的校正结果。

很显然，我们都希望有更大存储量的工作站而不把交互陷入长时间的等待。

这里给出了一个优化的数据量。

在一次工作任务当中处理50000---100000道。

迄今为止，最大的一次处理数据量是350000道。

7、理论依据

用代数重建法（AlgebraicReconstructionTechniques）而不是矩阵代数法（MatrixAlgebra）.

8、SDITR的环境控制

a、位置图

目的就是检查炮点和检波点位置。

b、几何形状选择

要处理的道的系列将由用户决定，程序提供了三个选件。

指环型、线型和变化型。

指环型

这个选件适应于高程变化不大，折射层结构简单的一般情况。

线型

它适合于地形变化、折射层结构复杂的地区。

剧烈变化的地形容易引起两条接受线间产生较大的差别。

对于这种类型的几何形状，扇形区被线型分量所取代。

这个选件仅对重新置位有效。

变化型

这个选件只与来自SDITR的速度分析部分的空变折射波有关。

9、SDITR的策略

工作是应该从重新置位还是从校正量的计算开始？

正确的做法是首先检查主要的异常值，去掉这些值以后，用一种递减的数量级迭代其他量。

三、关键词

延迟，风化层速度，替换速度，折射波速度，风化层校正量，高程校正量。

（计算方法见图一）

四、数据的组织

1、输入数据

SDITR的启动始于道文件或一个来自SDS（Seismicdataserver）的地震数据库以及如果需要，NAV/P1或NAV/P2速度文件，来自Geocluster批作业WUNET的输出F7（32bit）orF1（16bit）原始道文件。

原始道应该是线性动校后的道集，以减少道长和把初至排列起来.

道的顺序应该是递增的炮集，

道文件名可以任意取，但.cst应该作为扩展名，这样在工区下的文件管理操作起来比较容易。

在计算校正量时如果想加入风化层速度v0,折射波速度vm,以及替换速度vr,这些速度必须有规律的分布并覆盖整个工区。

2、输出结果

SDITR产生7种不同类型的文件。

.库文件，

.Navp2文件，

.Hacor文件，

.Dif坐标差别文件，

.叠加道文件，

.Tdpik拾取文件，

.Wxsta拾取文件。

SDITR3.2和以后的版本，可以列出处理过程和输出历史文件。

可得到的缺省扩展名：

.lst静校正和延迟库，

.lxy重新置位用坐标库，

.navNAVP2速度文件，

.savHACOR文件，

.dif位置差别文件。

3、内部数据的管理与工作模式

当SDITR从用户选择的文件读取原始道时，它为每一道存储了一定量的信息，这些信息从道头读到程序内部的表内，由于这些表被以后的各种操作所应用，所以按执行的任务分选它们是非常重要的。

因此，在此共有三种工作模式。

1、炮点模式。

2、接受点模式。

3、面元模式。

五、处理过程

1、重新置位

每一点的道集根据炮点和检波点的角度分成四组，每一组叠加在一起代表条带里的每一点。

从4个叠加扇区拾取初至波，重新置位的算法比较每一点的四个叠加扇区，然后应用一个与方位角相关的剩余LMO时移去均衡这4个时间，这剩余的LMO时移此时已被分解成位置校正量。

重新置位共分6个步骤：

1）、选择模式

不像校正量，炮点和检波点可以同时计算。

重新置位的计算需要选择模式，所以确定要改动的元素（炮点或检波点）非常重要。

缺省是炮点模式。

2）、定义叠加几何形状

参与叠加的地震道根据几何形状来定义，因此，在叠加拾取和重新置位之间不能修改几何形状。

指环形（见图二）

指环形可分成四个扇区

红色的扇区代表顺放炮方向上部分的道。

橙色代表顺放炮方向下部分的道。

墨绿色代表逆放炮方向上部分的道。

淡绿色代表逆放炮方向下部分的道。

线形（见图三）

线形几何形状只用于某些特定情况（复杂地形）。

它只对重新置位的炮点模式有效。

两个选项：

变炮检距，

固定炮检距。

变化形

变化形只能在速度分析之后应用，选择这种几何形状无需定任何参数，因为用于叠加的偏移距取决于速度拾取时的偏移距范围，方位角决定的四个扇区保持有效。

显示的图形和线形相同。

3）、计算初至叠加

一旦选定叠加几何形状，就可以计算和显示初至叠加。

重点：

不论是初叠还是当前叠加，程序会考虑到任何形式的预处理，如果已经计算过校正量，当原始道叠加时需应用相应的延迟量，如果做过速度分析，相应的剩余LMOS同样被应用。

显示叠加

一旦叠加完成，叠加道会自动出现在显示区域，根据选择的几何形状出现四个叠加显示栏，然后就可以进行初至叠加拾取。

（见图四）

4）、叠加拾取

并不是所有的叠加道都必须拾取，然而，在一个显示栏拾取的道在其它三个栏里必须被拾取（见图五）。

5）、计算新位置。

6）、检查新位置（见图六、图七）。

2、计算校正量

特别提醒：

静校正量从拾取的初至波叠加中获得，在每一个炮点和检波点模式下做两种叠加：

顺放炮方向和逆放炮方向，这种程序的算法要求炮点和检波点的顺向和逆向叠加都要拾取。

在应用优化后的线性动校后计算每一点的延迟时间，然后，用风化层和替换速度参数从这些延迟中计算出校正量。

因此，折射数据处理应用延迟量，反射数据处理应用校正量。

所以，当这些校正量应用于SDITR的每一道或折射叠加后，延迟实际上也得到了应用。

校正量计算共分七个步骤：

1）、定义几何形状。

有两种几何形状可以定义：

指环形和变化性。

缺省是指环形，环形分成两个部分，红色的代表顺放炮方向道，绿色的代表逆放炮方向道。

（见图八）

速度分析后用‘变形’。

‘线形’只在位置重置时用。

2）、计算和显示叠加

这一步必须分炮点和检波点两种模式进行。

（见图九、图十）

如果在工作的最初阶段从原始道中加载了高程或其他它校正量，可以把它显示在初至叠加的上面，这样可以显示叠加和高程曲线的相关性。

（见图十一）

3）、叠加拾取

必须拾取所有道，

拾取完毕后，在计算校正量之前建议关闭所有叠加窗口。

这是因为关闭窗口后会激活对拾取的检测，如果有任何一道被漏拾，程序会弹出选择信息窗口，列出那些未被拾取的道。

4）、计算校正量

可以先计算初始校正量（primarystatics）然后是剩余校正量（residualstatics），或者直接计算剩余校正量。

然而不能计算完剩余校正量后再计算初始校正量。

可以迭代计算剩余校正量，但初始校正量只能计算一次。

如果剩余校正量计算多次，它会自动累积。

另一方面，如果初始校正量重新计算，则前一次计算的校正量将被覆盖。

5）、检查

检查计算完的校正量值和重新置位的方法是一样的。

原始道，应用了校正量的新计算的叠加道。

（见图十二、图十三、图十四）

3、折射波速度分析

当原始道的校正速度不正确或是变化比较大时，单炮初至校正不到位，初至波达不到同相叠加，得到的初至叠加不能用于拾取，所以进行折射波速度分析是必不可少的（见图十五、图十六、图十七）。

它将产生一个只对用户界定的偏移距范围有效的速度。

速度分析共分五个步骤。

1）、选择模式。

速度分析只能在binning模式下进行，从Setings/Mode选件里选择Binning进入与速度分析有关的菜单。

2）、定义几何形状。

和校正量以及位置重置不一样，定义速度分析的几何形状在Map/settings/customize对话框里进行。

从位置图里的customize窗口选择Displaybinning,显示出一个蓝褐色相间的方格盘（checkerboard）（见图十八）。

每一个方格是对应地表的一个原始道的中点的正方形，其方位由用户定义的方位角确定，它代表一个宏面元，宏面元的覆盖次数可以显示出来，以原始道的道数表示，如果宏面元的覆盖次数很低，扩大宏面元尺寸，它的边长缺省是500米。

注意不要有太多的宏面元（内存有限）或太少（引起速度插值问题）。

重点：

方格盘由宏面元线组成，它的方向对应X轴的方位角，线号在Y轴方向上递增。

因为结果依赖于方位角，因此尽量要把方位角定义精确。

宏面元号根据它所属的线号定义，这些线号以百递增，第一条线由101,102,103……组成，第二条线201,202,203……。

3）、计算和显示初至叠加。

确定几何形状后，就可以计算和显示初至叠加。

原始道将按他们的面元号叠加，而不是按顺向和逆向道叠加。

必须指定一个偏移距增量参数，它意味着每隔多少米的道叠加在一起。

一旦叠加计算完毕，叠加道会自动出现在显示区域，如果叠加道在上一次的任务中计算过并且还有效，不需要重新计算，从File/Load里加载即可（见图十九）。

4）、叠加拾取。

5）、检查。

得到的值可以在位置图中检查，还可以通过把这些值加在原始道上以及计算新的叠加来检查（见图二十到图二十三）。

4、原始道的拾取

这种方法可以用于三种不同情况，具体操作视情况而定。

第一、为提高在SDITR里计算的当前条带的校正量的质量。

第二、用SDITR一步法计算整个工区的校正量。

第三、为得到在SDITR之外再次应用的拾取量，和任何在SDITR里计算的校正量不相干。