黃土塬三維地震采集優化設計方法

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摘要：基于地表高程數字模型數據（DEM），以格網DEM數據為基礎，分析計算不同地形的坡度、溝等屬性；根據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，進行炮點優化設計，形成一套適合黃土塬復雜區基于地理信息的物理點自動優化方法和技術。

關鍵詞：黃土塬；地表高程數字模型；地形屬性；優化設計；資料品質

在黃土塬復雜地貌特征條件下的地震勘探觀測系統設計，既要滿足資料品質，更注重避開大面積陡坡，山梁等激發資料信噪比極低的區域進行采集觀測激發點優化布設[1]。該方法旨在探索一種以衛星遙感影像數據、地表高程數字模型（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進行現場采集觀測系統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自動優化設計技術，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優化設計方法

1.1技術思路

（1）對收集到的衛星遙感影像、DEM數據進行編輯整理，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域地形、地貌采集目標地質模型。（2）根據黃土塬密集的樹枝狀水系和形態各異的塬、梁、峁、坡、溝等復雜地貌，分類定義：溝-首布設區；匯流溝-首布設區；陡坡—緩布調整區；山脊-避高區；塬-可布設調整區等地理信息屬性，為優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字模型地震勘探觀測系統優化設計原則：首先進行沖溝和匯流溝中理論空間位置激發點布設；其次對理論空間位置在陡坡緩布設調整區、山脊避高區及塬內的激發點進行縱向、橫向雙向空間地理信息分析，優化調整到沖溝和匯流溝中布設；最后對避高、避陡優化調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，優化調整增加彌補屬性不足的炮點，完成采集觀測系統設計，將設計點提供給測量，進行放樣。

1.2實施方法

（1）通過工區衛星遙感影像資料和DEM數據的收集，獲得了工區內分辨率為2.5m的衛星遙感影像資料和DEM30×30m格網數據，能夠滿足前期地震勘探觀測系統設計的精度要求。（2）對收集到的衛星遙感影像、DEM數據進行編輯整理，應用GlobalMapper圖像處理軟件進行DEM格網精細化，轉換為25×25m格網數據，同時完成衛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，分析對比衛星遙感影像中黃土塬特征地形、地貌圖形分辨規律，同時完成DEM地形分析，并對地形進行矢量化。

2效果分析

分析觀測系統的屬性，面元內覆蓋次數和炮檢距的均勻性。設計后的觀測系統面元內屬性分布明顯變好，近偏缺得到彌補，面元內方位角更寬，炮檢距分布更加均勻。方位角、炮檢距、各目的層覆蓋次數等屬性與理論設計接近92%，有利于拓寬地震數據的頻帶，提高主頻，達到預期目標。以最新衛星遙感影像與DEM高程等值線圖結合的方法為基礎，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化設計，導出設計觀測系統SPS文件和優化調整炮點對應關系文件，提交給測量使用。測量放樣之后，根據提交的成果，進行優化設計和屬性分析，對已測炮點坐標自動優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字模型的避高、避陡勘探觀測系統優化設計。為實現過大障礙區相鄰束與束之間缺失炮點的互補，優化設計采用整體優化方法，在完成單束最優觀測設計后，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；通過炮點測量結果分析論證、復雜障礙區采集觀測系統優化設計技術方案，提交科學的論證依據和復雜城區采集最佳方案，將提高觀測系統設計、測量施工的效率，對炮點的黃土塬陡坡、塬、沖溝激發條件的優化，將有效提高采集資料品質。（圖1所示）。優化后的覆蓋次數、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化設計地震勘探觀測系統淺目的層模擬采集效果驗證。生成優化設計分析圖件及優化地震勘探觀測系統SPS文件。根據屬性分析，對已測炮點坐標自動優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，繼續優化的最佳的激發點位，補充調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結束語

黃土塬區三維觀測系統優化設計技術是要探索一種以衛星遙感影像、DEM數據為基礎，針對黃土塬復雜地形、地貌特征進行三維現場采集觀測系統優化設計的新技術和新方法，以黃土塬復雜地表為對象，以優化設計為主線的三維地震資料采集觀測系統設計方法。實現適合該區黃土塬地貌特點的、合理的物理點優化布設方法、自動優化選擇最佳的激發物理點，形成一套適合黃土塬復雜區基于高程地理信息的物理點自動優化設計技術，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.基于隨機函數數據重構的分頻異常振幅衰減技術在巨厚黃土塬區的應用[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中心