崔慶輝

摘要：近地表信息在地震勘探中具有重要作用，在整個勘探投資中占有較大比重。長期以來業(yè)內(nèi)缺少實用有效的近地表信息管理軟件，導(dǎo)致大部分近地表調(diào)查成果丟失、浪費，沒有發(fā)揮其應(yīng)有價值。充分剖析了近地表各種數(shù)據(jù)特點，根據(jù)實際工作需求，以Qt為開發(fā)工具研發(fā)了近地表信息管理軟件。該軟件減少了勘探投資，多個區(qū)塊實際應(yīng)用表明效果良好。

關(guān)鍵詞：地震勘探；近地表信息管理；Qt

DOIDOI：10.11907/rjdk.161195

中圖分類號：TP319

文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2016）005-0104-03

0 引言

在地震勘探中，野外近地表調(diào)查是一項必不可少的工作，它主要是在地震勘探野外采集前，利用小折射、微測井、淺層反射地震等方法，了解近地表低降速層的速度分布，找出高速頂界面[1]。近地表調(diào)查對地震勘探的作用體現(xiàn)在兩個方面：一是為激發(fā)井深設(shè)計提供依據(jù)（高速層激發(fā)可保證人工地震波有足夠的能量）；二是近地表調(diào)查得到的近地表速度模型，對于解決近地表異常變化引起的靜校正問題至關(guān)重要，這一問題在西部地表復(fù)雜地區(qū)更為突出。

值得注意的是，同一或相近區(qū)塊的近地表在時空上具有一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性，近地表調(diào)查信息不僅在當(dāng)時具有重要作用，在以后同一或相近區(qū)塊進行后續(xù)勘探時也有著重要作用。通過充分利用這些信息，可以減少野外調(diào)查成本。因此，對近地表信息進行有效管理和利用是一項十分重要的工作。本文以Qt作為開發(fā)工具，通過對相關(guān)資料的分析，設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對不同類型信息進行了可視化，開發(fā)了功能完善、操作便捷的近地表信息管理軟件，并在實際勘探中進行了應(yīng)用。

1 設(shè)計思路與方法

近地表信息管理首先是建立工區(qū)，通過對各種原始文件的分析和加載建立數(shù)據(jù)庫，利用豐富的圖形顯示檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并對錯誤數(shù)據(jù)進行修正。在確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的情況下，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的檢索、顯示、處理和輸出。

1.1 文件加載

近地表設(shè)計的數(shù)據(jù)和文件種類較多，對這些數(shù)據(jù)進行分析是開發(fā)前必不可少的工作。近地表調(diào)查方法很多，業(yè)內(nèi)對于調(diào)查成果的存儲有一定標(biāo)準(zhǔn)，目前大多采用SEG（美國勘探地球物理學(xué)家協(xié)會）的陸上地震勘探標(biāo)準(zhǔn)SPS，該標(biāo)準(zhǔn)主要包括4個文件，分別以.s、.r、.c、.x為后綴，記錄了地震勘探中所有物理點的大地坐標(biāo)、海拔、調(diào)查點的近地表速度結(jié)構(gòu)以及各物理點之間的聯(lián)系。近地表信息管理就是根據(jù)SPS標(biāo)準(zhǔn)提取出需要的信息，進行存儲、檢索以及維護，同時輔以必要的圖形顯示和交互功能。

該標(biāo)準(zhǔn)涉及的文件為ASCII格式，以固定列寬存儲相應(yīng)信息。由于目前野外工作中對該標(biāo)準(zhǔn)的貫徹并不嚴(yán)格，導(dǎo)致許多文件以非標(biāo)準(zhǔn)格式存儲，造成數(shù)據(jù)讀取困難。通過大量文件分析，發(fā)現(xiàn)幾乎所有記錄各種信息的列范圍比較混亂。針對該問題，我們設(shè)計了SPS文件讀取模板文件，即按照SPS標(biāo)準(zhǔn)對各種信息所在的列范圍進行定義并存儲為一個文本文件，按照該模板規(guī)定的列范圍對SPS文件進行讀取。當(dāng)遇到非標(biāo)準(zhǔn)文件時，只需按照該文件實際的列范圍對模板文件進行修改即可，這極大提高了非標(biāo)準(zhǔn)SPS文件讀取的效率和靈活性。

1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

首先對勘探中涉及的幾個概念進行定義：一般把較大范圍、位置相連或相近的勘探區(qū)域稱為探區(qū)，對一個探區(qū)的勘探基本上會按照該區(qū)塊地質(zhì)情況，分塊、逐步地進行勘探工作，因此將同一探區(qū)的一次地震勘探范圍稱為一個工區(qū)，在一個工區(qū)勘探中涉及的炮點、檢波點、野外調(diào)查點，統(tǒng)一稱為站點，每個站點具有一系列的信息與之相對應(yīng)，見表1。按照以上認識，將基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計為圖1中所示的分級式，通過這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可快速實現(xiàn)對信息的操作。

1.3 圖形顯示

對于近地表信息的管理，豐富的圖形顯示及良好的交互功能必不可少。Qt是石油地球物理勘探領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的開發(fā)工具，主要基于其優(yōu)良的跨平臺特性、強大的圖形界面開發(fā)、面向?qū)ο箝_發(fā)模式，通過編寫少量的代碼就能夠?qū)崿F(xiàn)各種交互操作，編寫的程序具有較強的靈活性[2]。OpenGL（Open Graphics Library）是定義了一個跨編程語言、跨平臺編程接口的專業(yè)圖形程序接口。它用于三維圖像（二維的亦可），是一個功能強大、調(diào)用方便的底層圖形庫[3-4]。Qt對OpenGL提供了很好的支持，Qt應(yīng)用程序可以使用自帶的QtOpenGL模塊繪制三維圖形。

針對近地表信息的多樣性，開發(fā)設(shè)計了曲線、剖面圖、平面圖、曲面圖幾種圖形顯示方式。

2 主要模塊開發(fā)

2.1 向?qū)焦^(qū)創(chuàng)建

工區(qū)創(chuàng)建涉及到各種文件加載，過程較為繁瑣，因此采用向?qū)焦^(qū)創(chuàng)建思路，通過Winzard模塊，用戶可以快捷地創(chuàng)建一個新工區(qū)。該模塊通過QTabWidget逐步引導(dǎo)用戶選擇需要的文件和參數(shù)，在加載過程中會對數(shù)據(jù)自動檢查，對出現(xiàn)的錯誤進行中斷提示，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如圖2所示。

2.2 平面圖顯示

該模塊主要用于顯示各物理點的空間位置及相關(guān)屬性，每種物理點用不同的圖標(biāo)繪制，屬性值用色標(biāo)加以區(qū)分，見圖3。通過該圖可以了解工區(qū)內(nèi)物理點的分布及屬性值的橫向變化。具體應(yīng)用時可有選擇地隱藏不需要的物理點類型，只顯示關(guān)心的物理點類型，也可以實現(xiàn)縮放、旋轉(zhuǎn)等功能。

2.3 曲線及剖面圖顯示

該模塊主要按照測線號對選定測線上的物理點屬性值以曲線或垂直剖面形式顯示，這有助于用戶了解近地表結(jié)構(gòu)垂直向上的變化，主要包括靜校正量、近地表分層結(jié)果等信息。

2.4 三維圖形顯示

該模塊通過對工區(qū)進行三角網(wǎng)格劃分，利用等距離反比加權(quán)算法對各網(wǎng)格的屬性值進行插值計算，然后利用QtOpenGL以三維曲面形式顯示，見圖4。近地表信息的三維圖形顯示有助于對工區(qū)整體近地表變化的掌握，受限于二維地震勘探空間采樣不足，該模塊只能用于三維地震勘探。

2.5 工區(qū)連片處理

一個較成熟的勘探區(qū)塊，往往進行過多次地震勘探工作，隨著勘探人員對地下地質(zhì)情況認識的深入，需要進行新的地震勘探部署。將相鄰的多個工區(qū)地震數(shù)據(jù)連片處理，可以擴大勘探范圍，對地下的認識更加全面可靠。將歷次近地表調(diào)查的數(shù)據(jù)聯(lián)合運用以建立一個統(tǒng)一的近地表模型，是解決連片處理靜校正問題行之有效的方法。

對于近地表數(shù)據(jù)的聯(lián)合應(yīng)用存在兩個問題：①各工區(qū)的數(shù)據(jù)量巨大，重新建立工區(qū)耗時較多；②歷次勘探數(shù)據(jù)中，野外SPS文件中各物理點在該次勘探中具有一個唯一的編號（稱之為樁號），在不同的勘探中不同的物理點有可能出現(xiàn)樁號重復(fù)的現(xiàn)象。

針對以上問題，提出工區(qū)融合思路，即將已建立的工區(qū)數(shù)據(jù)進行融合生成新的工區(qū)，避免重復(fù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)。同時，為了解決不同工區(qū)樁號重復(fù)的問題，根據(jù)選擇的工區(qū)順序?qū)Ω鞴^(qū)樁號重新編排，即：

New Stack Number = Project Index * A + Origin Stack Number（1）

其中A為一個較大數(shù)，一般和原始樁號一個數(shù)量級。

2.6 靜校正量計算

根據(jù)建立的近地表數(shù)據(jù)庫，可通過計算沙丘底界面和近地表速度模型完成沙丘曲線靜校正和模型靜校正計算[5]，具有高效、快捷的優(yōu)點，在沙漠、農(nóng)田等地區(qū)處理效果良好。

2.7 表單查詢及輸出

用戶可通過近地表信息列表形式完成相關(guān)檢索。實際應(yīng)用中，用戶往往需要將數(shù)據(jù)庫中的近地表信息按照需求輸出，以供使用。針對這一需求，設(shè)計了數(shù)據(jù)輸出模塊，通過兩個QListWidget組件實現(xiàn)這一功能。一個QListWidget組件顯示所有屬性值列表，另一個QListWidget組件顯示選取輸出的屬性值列表，結(jié)果以ASCII格式輸出，見圖5。

3 應(yīng)用實例

通過對中石化新疆探區(qū)歷年來的近地表調(diào)查資料，利用本軟件建立了近地表信息數(shù)據(jù)庫，對相連工區(qū)進行連片處理，計算統(tǒng)一靜校正量。

以2011年施工的C1D三維工區(qū)為例。該工區(qū)位于沙漠腹地，海拔高程在400～650m ，沙丘總體趨勢是東北高西南低。工區(qū)低降速帶厚度變化大，東北部巨厚，達190m以上。通過本軟件提供沙丘曲線靜校正應(yīng)用，信噪比明顯提高，同相軸較好地解決了靜校正問題，與某商業(yè)層析靜校正軟件效果相當(dāng)，具推廣應(yīng)用價值，如圖6所示。

4 結(jié)語

近地表問題一直是地震勘探的一大難題。由于缺乏有效的近地表信息管理軟件，導(dǎo)致大量的近地表調(diào)查成果丟失或閑置，造成了不必要的浪費。通過野外近地表調(diào)查建立近地表速度模型，可為激發(fā)井深設(shè)計提供重要依據(jù)，并能解決地震勘探靜校正問題。利用Qt的優(yōu)良特性研發(fā)的近地表信息管理軟件，有效地解決了這一問題，節(jié)省了勘探開支，充分發(fā)揮了已有資料的利用價值，在實際應(yīng)用中取得了顯著效果，值得推廣。

參考文獻：

[1]成愛民，劉懷山，劉斌.西部地區(qū)近地表調(diào)查技術(shù)研究及應(yīng)用[J].海洋地質(zhì)動態(tài)，2006， 22（ 2）：29-31.

[2]張元鵬，梁晨，吳文佳. 基于QT的能量比法地震波初至拾取系統(tǒng)設(shè)計[J].石油地球物理勘探，2010，45（1）：156-159.

[3]石瓊，沈春林，譚皓.基于Opengl 的三維建模實現(xiàn)方法[J].計算機工程與應(yīng)用，2004（18）：122-124.

[4]王丹，平西建. OpenGL在深度數(shù)據(jù)的三維表面重建中的應(yīng)用研究[J].計算機工程與應(yīng)用， 2004（17）：129-131.

[5]陳志德，盧福珍，王忠吉. 基于表層數(shù)據(jù)庫模型約束的組合靜校正技術(shù)[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)， 2008，27（1）：139-142.

（責(zé)任編輯：杜能鋼）