何銀娟,姬計法,楊宇東

(中國地震局 地球物理勘探中心，河南 鄭州 450002)

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二維地震過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計及其軟件實現(xiàn)

何銀娟,姬計法,楊宇東

(中國地震局 地球物理勘探中心，河南 鄭州 450002)

在淺層地震數(shù)據(jù)采集中，當(dāng)?shù)卣饻y線遇到障礙時，需要數(shù)據(jù)采集人員改變觀測系統(tǒng)設(shè)計，以保證反射同相軸能連續(xù)追蹤對比。目前已有的觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件主要是針對石油、煤田等勘探領(lǐng)域地震采集的特點設(shè)計，在實際操作上與淺層地震勘探結(jié)合度不高，淺層地震勘探過障礙觀測系統(tǒng)變觀設(shè)計大多仍然靠手工繪制，而手工繪制繁瑣、效率低，不方便編輯、修改。為此，作者利用VC++編程語言開發(fā)出一個二維地震過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件，利用該軟件可以進(jìn)行淺層地震過障礙變觀設(shè)計。對該軟件的特點和功能進(jìn)行了介紹，并給出了過障礙變觀設(shè)計實例。在實際生產(chǎn)中應(yīng)用該軟件進(jìn)行過障礙變觀設(shè)計，取得了較好的效果，表明該軟件能夠輔助數(shù)據(jù)采集人員快速有效地進(jìn)行二維地震過障礙變觀設(shè)計，有效地輔助野外數(shù)據(jù)采集。

地震數(shù)據(jù)采集；觀測系統(tǒng)；障礙物；淺層地震勘探；軟件實現(xiàn)

1 引 言

觀測系統(tǒng)的確定是地震數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)，只有合理地設(shè)計觀測系統(tǒng)，才能保證野外地震數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量[1,2]。在二維淺層地震勘探數(shù)據(jù)采集中[3-5]，當(dāng)?shù)卣饻y線必須跨越江河、公路、民巷等一些障礙物時，需要改變觀測系統(tǒng)設(shè)計(簡稱變觀設(shè)計)[6-8]，以保證能夠?qū)碜缘叵陆缑娴姆瓷洳ㄍ噍S進(jìn)行連續(xù)追蹤對比。在以往的地震勘探中，曾多次出現(xiàn)因為過障礙觀測系統(tǒng)變觀設(shè)計不當(dāng)導(dǎo)致勘探成本浪費，剖面淺層資料缺失嚴(yán)重或障礙物下方剖面質(zhì)量變差。在實際工作中，淺層地震勘探過障礙變觀設(shè)計一般是有經(jīng)驗的野外采集技術(shù)人員在坐標(biāo)紙上手工繪制多種變觀方案，最終擇優(yōu)選擇，這種做法能夠在一定程度上解決過障礙變觀設(shè)計的問題，但手工繪制觀測系統(tǒng)費時費力，如果觀測系統(tǒng)需要修改，則不得不東涂西改，甚至需要重新繪制，手工繪制觀測系統(tǒng)的弊端逐漸明顯，因此利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)地震觀測系統(tǒng)圖形表示[9]，開發(fā)出實用高效的過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件具有很高的應(yīng)用價值。目前地震觀測系統(tǒng)設(shè)計商業(yè)軟件的功能一般針對石油、煤田等勘探領(lǐng)域地震采集的特點設(shè)計，在實際操作上與淺層地震勘探結(jié)合度不高；另外野外數(shù)據(jù)采集很多情況下是多個工區(qū)同時進(jìn)行，在采集現(xiàn)場地震測線遇到障礙時需要及時調(diào)整觀測系統(tǒng)，這就要求每個野外生產(chǎn)隊都能攜帶一個觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件，而地震觀測系統(tǒng)設(shè)計商業(yè)軟件的使用一般需要軟件加密鎖，只能帶到一個工區(qū)使用，每個工區(qū)都配備一套商業(yè)軟件成本又太高，因此大多數(shù)淺層地震勘探工區(qū)仍然采用手工繪制的方式設(shè)計觀測系統(tǒng)。鑒于以上情況，本文作者利用VC++編程語言開發(fā)出一個二維地震過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件[10-12]，當(dāng)?shù)卣饻y線遇到障礙物時，數(shù)據(jù)采集人員可以利用此軟件快速確定觀測系統(tǒng)調(diào)整的最佳方案和參數(shù)，使數(shù)據(jù)采集跨越障礙物的同時保證障礙物下方地震資料的采集質(zhì)量。

2 軟件特點與功能介紹

本軟件具備的特點和功能主要有：

1)軟件利用計算機(jī)在計算與繪圖方面的優(yōu)勢，將手工繪制二維地震觀測系統(tǒng)綜合平面圖的做法改為利用計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，極大地提高了圖形繪制的效率。

2)軟件界面設(shè)計和觀測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等操作與二維地震數(shù)據(jù)采集工作緊密結(jié)合，實用性和可操作性強(qiáng)。圖1為軟件工作界面，軟件的工作界面主要包括菜單欄、觀測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置面板及觀測系統(tǒng)圖形顯示區(qū)。在觀測系統(tǒng)圖形顯示區(qū)將以“綜合平面圖法”繪制地震觀測系統(tǒng)，包括測線樁號、激發(fā)點位置、接收點位置、炮號、共中心點連線、各共中心點覆蓋次數(shù)統(tǒng)計、各共中心點參考覆蓋次數(shù)等重要內(nèi)容(圖1)。在觀測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置面板中提供了輸入觀測系統(tǒng)參數(shù)的對話框及設(shè)計觀測系統(tǒng)的功能按鈕，包括排列滾動、撤消、補炮及重繪等。在觀測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置面板中部，是對觀測系統(tǒng)圖形顯示區(qū)的控制選項，可進(jìn)行是否顯示覆蓋次數(shù)曲線、參考覆蓋次數(shù)設(shè)置(一般設(shè)置為施工設(shè)計覆蓋次數(shù))、是否顯示共中心點連線、是否顯示炮號、是否顯示樁號及樁號標(biāo)示間隔等內(nèi)容的設(shè)置。在控制選項右側(cè)是設(shè)定障礙測段的模塊，包括障礙段起始位置、障礙段終止位置的設(shè)置以及障礙段將對滾動排列產(chǎn)生影響時的首道樁號(特殊位置)的顯示。在觀測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置面板最右側(cè)是對測線添加備注信息的模塊，設(shè)定了起止樁號與描述信息后，備注信息將顯示在排列樁號的下方。圖2為利用本軟件進(jìn)行常規(guī)觀測系統(tǒng)設(shè)計示例。

3)當(dāng)?shù)卣饻y線遇到障礙時，軟件能實現(xiàn)靈活變觀設(shè)計，數(shù)據(jù)采集人員可利用該軟件快速確定觀測系統(tǒng)調(diào)整的最佳方案和參數(shù)，以得到和障礙測段兩側(cè)等質(zhì)量的反射地震資料。在二維地震數(shù)據(jù)采集中，地震測線經(jīng)常會遇到一些障礙物，比如河流、橋、窄巷、廠礦等，這些障礙大致分為三種類型：①不能放炮，能埋置檢波器，比如窄巷等；②不能放炮，也不能埋置檢波器，比如河流、橋、城鎮(zhèn)等；③能放炮、但不能放置檢波器，比如過馬路或公路。這些障礙將對兩側(cè)很大范圍內(nèi)的排列造成影響，造成數(shù)據(jù)采集覆蓋次數(shù)的降低，進(jìn)而降低地震數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，圖3給出了某地震測線遇到的障礙測段對正常觀測系統(tǒng)造成的影響，圖中參考覆蓋次數(shù)為12次。該測線道間距3 m，接收道數(shù)96道，炮間距12 m，最小偏移距24 m，施工設(shè)計的覆蓋次數(shù)為12次。測線樁號369～411 m之間既不能布置檢波點又不能布置炮點(需橫跨一條河流)，導(dǎo)致測線樁號213～564 m之間的排列都要受到影響，從圖中可以看出影響范圍內(nèi)的覆蓋次數(shù)明顯降低。為了保證障礙物下方的地震資料的采集質(zhì)量，需要調(diào)整觀測系統(tǒng)，使障礙測段及兩側(cè)的地震數(shù)據(jù)采集的覆蓋次數(shù)能達(dá)到施工設(shè)計的覆蓋次數(shù)。利用本軟件的觀測系統(tǒng)設(shè)計功能，可以快速設(shè)計出過障礙觀測系統(tǒng)，為過障礙地震數(shù)據(jù)采集提供合理的施工方案和參數(shù)，軟件的過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計功能的應(yīng)用將在后文舉例說明。

圖1 軟件工作界面Fig.1 Working interface of the software

圖2 常規(guī)觀測系統(tǒng)設(shè)計示例Fig.2 Example of general geometry design

圖3 障礙測段對正常觀測系統(tǒng)造成的影響Fig.3 Impact of the obstacle on normal geometry

4)軟件支持文本格式文件的導(dǎo)入導(dǎo)出及觀測系統(tǒng)圖形的輸出。對于已有的.txt格式的觀測系統(tǒng)參數(shù)文件，軟件可以讀入并繪制出觀測系統(tǒng)綜合剖面圖。軟件也可以將設(shè)計好的觀測系統(tǒng)圖保存為柵格圖形文件(.bmp格式)和矢量圖形文件(.tif格式)，并將設(shè)計好的觀測系統(tǒng)參數(shù)保存為文本格式文件(圖4)。

圖4 將觀測系統(tǒng)參數(shù)輸出為文本格式文件Fig.4 Text format output file of geometry parameters

3 二維地震過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件應(yīng)用實例

根據(jù)上述分析，地震測線遇到的障礙將對障礙測段及兩側(cè)很大范圍內(nèi)排列產(chǎn)生影響，這些影響導(dǎo)致覆蓋次數(shù)的降低，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的下降，因此需要通過調(diào)整觀測系統(tǒng)，使障礙段的影響得到最大程度的降低。針對圖3中障礙測段情況，利用本軟件輔助進(jìn)行觀測系統(tǒng)變觀設(shè)計，變觀后的觀測系統(tǒng)及各共中心點實際覆蓋次數(shù)統(tǒng)計見圖5，圖中參考覆蓋次數(shù)為施工設(shè)計所要求的12次覆蓋。從圖中可以看出，通過采用在障礙段兩側(cè)加密炮點及變觀補炮的方式，絕大部分共中心點位置的實際覆蓋次數(shù)均達(dá)到了施工設(shè)計的覆蓋次數(shù)，而且沒有增加過多的生產(chǎn)炮，節(jié)約了野外數(shù)據(jù)采集的成本。

圖6展示了利用本軟件在某山地工區(qū)野外數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場進(jìn)行觀測系統(tǒng)變觀設(shè)計，最終獲得的實際觀測系統(tǒng)，圖中參考覆蓋次數(shù)為施工設(shè)計所要求的50次覆蓋次數(shù)。雖然工區(qū)地形復(fù)雜，需進(jìn)行大量的觀測系統(tǒng)調(diào)整工作，但在本軟件的輔助下，野外數(shù)據(jù)采集工作人員較快進(jìn)行了合理的變觀設(shè)計，最終形成了滿足合同要求、覆蓋次數(shù)均勻、生產(chǎn)成本合理的觀測方案。

圖5 過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計示例Fig.5 Example of obstacle-crossing geometry design

圖6 某山地工區(qū)觀測系統(tǒng)變觀設(shè)計及圖形繪制Fig.6 Geometry-changed design and graph drawing of geometry in a mountainous work area

4 結(jié) 語

本軟件較好地解決了在二維地震數(shù)據(jù)采集過程中，測線遇到障礙時觀測系統(tǒng)的變觀設(shè)計問題，這無疑使技術(shù)人員從繁瑣的手工繪制變觀方案的工作中解脫出來，在一定程度上提高了過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計效率。利用本軟件在云南、內(nèi)蒙阿拉善、河南南陽等淺層地震項目數(shù)據(jù)采集中成功進(jìn)行了過障礙觀測系統(tǒng)的設(shè)計，有效地輔助了野外生產(chǎn)，對于高質(zhì)量完成野外地震數(shù)據(jù)采集工作起到了很大的幫助作用。

[1]姚姚.地震波場與地震勘探[M].北京:地質(zhì)出版社,2006.

[2]熊章強(qiáng),方根顯.淺層地震勘探[M].北京:地震出版社,2002.

[3]劉保金,張先康,方盛明,等.城市活斷層探測的高分辨率淺層地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)[J].地震地質(zhì),2002,24(4):524-532.

[4]張慧利,張琳,夏媛媛.淺層地震勘探在城市活斷層探測與危險性評價中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報,2014,11(1):85-88.

[5]張慧利,張琳,劉平.“三邊”工作在地震勘探中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報,2013,10(4):472-475.

[6]梁順軍,肖敏,唐怡,等.二維地震過障礙觀測系統(tǒng)模式及其參數(shù)設(shè)計[J].石油地球物理勘探,2006,41(1):1-7.

[7]潘文鋒,賈隨良,梁春生,等.靈活二維觀測系統(tǒng)設(shè)計及其應(yīng)用[J].石油物探,2003,42(1):39-41.

[8]鐘紹華.二維地震勘探靈活觀測系統(tǒng)施工設(shè)計[J].石油地球物理勘探,1994,29(Z1):156-162.

[9]鐘家均,唐雪梅.地震采集觀測系統(tǒng)設(shè)計及圖形繪制軟件的研制和使用[J].物探化探計算技術(shù),2007,29(2):91-95.

[10]孫鑫.VC++深入詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社,2012.

[11]張學(xué)強(qiáng),鄭公營.VB調(diào)用C和Fortran自定義動態(tài)庫函數(shù)聯(lián)合編程[J].工程地球物理學(xué)報,2010,7(1):55-59.

[12]張?；O.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社,2002.

2-D Seismic Obstacle-Crossing Geometry Design and Software Implementation

He Yinjuan,Ji Jifa, Yang Yudong

(GeophysicalExplorationCenter,ChinaEarthquakeAdministration,ZhengzhouHenan450002,China)

In shallow seismic data acquisition, when the seismic line encounters obstacles, data acquisition workers need to change the geometry design to ensure the continuous tracing of reflection events. Up to now, existing geometry design software chiefly aim at the exploration of oil, coal, etc., so this software is not applicable enough to shallow seismic exploration. Obstacle-crossing geometry design in shallow seismic exploration is mostly drawn by hand, which is tedious, inefficient and is not easy to modify. In consideration of the case, the author develops a 2-D seismic obstacle-crossing geometry design software using VC++ programming language, data acquisition workers can use this software to design obstacle-crossing geometry. This paper introduces the features and functions of this software and gives the geometry-changed design examples. The application of this software to several seismic data acquisition projects shows that this software can help data acquisition workers rapidly and expediently perform obstacle-crossing geometry-changed design, so it can assist data acquisition effectively.

seismic data acquisition; geometry; obstacle; shallow seismic exploration; software implementation

1672—7940(2016)02—0208—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.02.013

中國地震活動斷層探察-華北構(gòu)造區(qū)項目(編號：200908001)；中國地震局地球物理勘探中心青年基金項目(編號：YFGEC2014001)

何銀娟(1984-)，女，工程師，主要從事反射地震勘探資料處理和解釋工作。E-mail:heyinjuanpublic@126.com

P631.4

A

2015-10-27