技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及
地震勘探領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高分辨率
地震波成像方法和裝置。
背景技術(shù)
[0002] 地震勘探即利用地下介質(zhì)彈性和
密度的差異，通過觀測和分析人工地震產(chǎn)生的地震波在地下的傳播規(guī)律，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的地球物理勘探方法；其中，上述分析地震波在地下的傳播規(guī)律的方法主要是對人工地震產(chǎn)生的地震波進(jìn)行成像處理，然后對地震波的成像結(jié)果進(jìn)行分析。
[0003] 目前，在地震勘探領(lǐng)域中，基于
波動方程積分解的Kirchhoff偏移技術(shù)仍是主流的地震波成像技術(shù)(Leveille?et?al,2011)，該技術(shù)的優(yōu)點是對復(fù)雜的觀測系統(tǒng)適應(yīng)能
力強(qiáng)，并且可以實現(xiàn)針對性目標(biāo)區(qū)域成像；但是，該技術(shù)同樣存在一定的缺點，即當(dāng)采集的地震資料
信噪比較低時，使用上述Kirchhoff偏移技術(shù)進(jìn)行地震波成像，往往會使得成像
質(zhì)量不理想。
[0004] 為了解決上述問題，目前采用多重
信號分類方法，多重信號分類方法在地震
數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用，如速度分析(Kirlin,1992)和共反射面元成像(Gelius?et?al.,2013)，上述多重信號分類方法主要用于估計信號的有效頻帶，去除噪聲干擾。將上述多重信號分類方法應(yīng)用于地震波成像過程中，進(jìn)行地震波成像，可以利用其有效信號估計優(yōu)勢，壓制噪聲提高成像分辨率。Gelius(2014)曾將多重信號分類方法應(yīng)用于地震波成像，但結(jié)果表明，該方法并沒有解決穩(wěn)相點確定和地震
波形選取問題。
[0005]
發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，上述Kirchhoff偏移技術(shù)和多重信號分類方法在地震波成像方面分別存在針對信噪低的地震資料成像質(zhì)量不佳和無法解決穩(wěn)相點確定和地震波形選取的問題，針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方式。
發(fā)明內(nèi)容
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種高分辨率地震波成像方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)有效地震信號的估計，提高地震波成像分辨率。
[0007] 第一方面，本發(fā)明
實施例提供了一種高分辨率地震波成像方法，包括：
[0008] 獲取待進(jìn)行成像處理的單炮數(shù)據(jù)和單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏移速度數(shù)據(jù)；其中，單炮數(shù)據(jù)包括地下巖層界面反射或者折射的多個地震波，地震波攜帶有地質(zhì)信息；
[0009] 根據(jù)單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的
檢波器空間
位置和偏移速度數(shù)據(jù)，計算單炮數(shù)據(jù)的炮點位置經(jīng)地下成像空間任意一個成像點位置到檢波點位置的地震波走時信息；其中，單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器為多個，且每個檢波器均設(shè)置在對應(yīng)的檢波點位置上；
[0010] 按照檢波器空間位置和地震波走時信息組成的位置點標(biāo)識，從單炮數(shù)據(jù)中選取位置點標(biāo)識對應(yīng)的振幅值樣點，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的共成像點道集；
[0011] 根據(jù)多重信號分類方法對共成像點道集進(jìn)行計算處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0012] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，根據(jù)多重信號分類方法對共成像點道集進(jìn)行計算處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果包括：
[0013] 沿著振幅值樣點的橫向方向，對共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點進(jìn)行掃描處理，得到振幅值樣點在橫向方向?qū)?yīng)的橫向主
能量帶范圍；其中，橫向主能量帶范圍對應(yīng)的振幅值樣點序列攜帶有地質(zhì)信息；
[0014] 沿著振幅值樣點的縱向方向，對橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行地震波大小判斷，得到對應(yīng)于橫向主能量帶范圍的縱向有效地震波大小范圍；
[0015] 根據(jù)橫向主能量帶范圍及其對應(yīng)的縱向有效地震波大小范圍組成的成像矩陣范圍，從共成像點道集中提取成像矩陣范圍對應(yīng)的成像矩陣；
[0016] 對成像矩陣進(jìn)行有效信號估計處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0017] 結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，對共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點進(jìn)行掃描處理，得到振幅值樣點在橫向方向?qū)?yīng)的橫向主能量帶范圍包括：
[0018] 沿著振幅值樣點的橫向方向，確定共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點在橫向方向的橫向能量帶范圍；
[0019] 對每一個橫向能量帶范圍內(nèi)的所有振幅值樣點均進(jìn)行求和處理，得到對應(yīng)于每一個橫向能量帶范圍的振幅值樣點
疊加值；
[0020] 比較每一個橫向能量帶范圍的振幅值樣點疊加值，選取最大的振幅值樣點疊加值對應(yīng)的橫向能量帶范圍為橫向主能量帶范圍。
[0021] 結(jié)合第一方面的第二種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，沿著振幅值樣點的縱向方向，對橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行地震波大小判斷，得到對應(yīng)于橫向主能量帶范圍的縱向有效地震波大小范圍包括：
[0022] 沿著振幅值樣點的縱向方向，對橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行零點和極性變化判斷；
[0023] 在檢測到橫向主能量帶范圍內(nèi)的每一個振幅值樣點在縱向方向上的零點和包括零點的正負(fù)極值時，確定正負(fù)極值對應(yīng)的縱向大小范圍為對應(yīng)的振幅值樣點的縱向有效地震波大小范圍。
[0024] 結(jié)合第一方面的第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，對成像矩陣進(jìn)行有效信號估計處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果包括：
[0025] 按照在成像矩陣的行方向選取預(yù)設(shè)數(shù)量的縱向量的方法，對成像矩陣進(jìn)行分解處理，得到多個成像子矩陣；其中，至少每兩個連續(xù)的成像子矩陣包括相同的縱向量；
[0026] 分別計算每個成像子矩陣的協(xié)方差矩陣，得到對應(yīng)于每個成像子矩陣的子協(xié)方差矩陣；
[0027] 對得到的多個子協(xié)方差矩陣進(jìn)行平均計算處理，得到平均協(xié)方差矩陣；
[0028] 通過以下公式計算平均協(xié)方差矩陣的
特征向量Rav＝λv；其中，Ra為平均協(xié)方差矩陣，v為平均協(xié)方差矩陣的特征向量，λ為平均協(xié)方差矩陣的特征值；
[0029] 通過以下公式對平均協(xié)方差矩陣進(jìn)行奇異值分解處理 得到地震有效信號子空間矩陣和噪聲子空間矩陣；
[0030] 根據(jù)平均協(xié)方差矩陣的特征向量和噪聲子空間矩陣，計算包括地震波成像結(jié)果的多重信號分類偽譜。
[0031] 結(jié)合第一方面、第一方面的第一種可能的實施方式至第一方面的第四種可能的方式中任意一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述方法還包括：
[0032] 獲取多個單炮數(shù)據(jù)的高分辨率地震波成像結(jié)果；
[0033] 對多個單炮數(shù)據(jù)的高分辨率地震波成像結(jié)果進(jìn)行疊加處理，得到炮集數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果；其中，炮集數(shù)據(jù)包括多個單炮數(shù)據(jù)。
[0034] 第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種高分辨率地震波成像裝置，裝置包括：
[0035] 第一獲取模
塊，用于獲取待進(jìn)行成像處理的單炮數(shù)據(jù)和單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏移速度數(shù)據(jù)；其中，單炮數(shù)據(jù)包括地下巖層界面反射或者折射的多個地震波，地震波攜帶有地質(zhì)信息；
[0036] 地震波走時信息計算模塊，用于根據(jù)單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器空間位置和偏移速度數(shù)據(jù)，計算單炮數(shù)據(jù)的炮點位置經(jīng)地下成像空間任意一個成像點位置到檢波點位置的地震波走時信息；其中，單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器為多個，且每個檢波器均設(shè)置在對應(yīng)的檢波點位置上；
[0037] 共成像點道集建立模塊，用于按照檢波器空間位置和地震波走時信息組成的位置點標(biāo)識，從單炮數(shù)據(jù)中選取位置點標(biāo)識對應(yīng)的振幅值樣點，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的共成像點道集；
[0038] 計算處理模塊，用于根據(jù)多重信號分類方法對共成像點道集進(jìn)行計算處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0039] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，計算處理模塊包括：
[0040] 掃描處理單元，用于沿著振幅值樣點的橫向方向，對共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點進(jìn)行掃描處理，得到振幅值樣點在橫向方向?qū)?yīng)的橫向主能量帶范圍；其中，橫向主能量帶范圍對應(yīng)的振幅值樣點序列攜帶有地質(zhì)信息；
[0041] 地震波大小判斷單元，用于沿著振幅值樣點的縱向方向，對橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行地震波大小判斷，得到對應(yīng)于橫向主能量帶范圍的縱向有效地震波大小范圍；
[0042] 成像矩陣提取單元，用于根據(jù)橫向主能量帶范圍及其對應(yīng)的縱向有效地震波大小范圍組成的成像矩陣范圍，從共成像點道集中提取成像矩陣范圍對應(yīng)的成像矩陣；
[0043] 估計處理單元，用于對成像矩陣進(jìn)行有效信號估計處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0044] 結(jié)合第二方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中，掃描處理單元包括：
[0045] 第一確
定子單元，用于沿著振幅值樣點的橫向方向，確定共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點在橫向方向的橫向能量帶范圍；
[0046] 求和處理子單元，用于對每一個橫向能量帶范圍內(nèi)的所有振幅值樣點均進(jìn)行求和處理，得到對應(yīng)于每一個橫向能量帶范圍的振幅值樣點疊加值；
[0047] 比較子單元，用于比較每一個橫向能量帶范圍的振幅值樣點疊加值；
[0048] 選取子單元，用于選取最大的振幅值樣點疊加值對應(yīng)的橫向能量帶范圍為橫向主能量帶范圍。
[0049] 結(jié)合第二方面的第二種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第三種可能的實施方式，其中，地震波大小判斷單元包括：
[0050] 零點和極性變化判斷子單元，用于沿著振幅值樣點的縱向方向，對橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行零點和極性變化判斷；
[0051] 第二確定子單元，用于在檢測到橫向主能量帶范圍內(nèi)的每一個振幅值樣點在縱向方向上的零點和包括零點的正負(fù)極值時，確定正負(fù)極值對應(yīng)的縱向大小范圍為對應(yīng)的振幅值樣點的縱向有效地震波大小范圍。
[0052] 本發(fā)明實施例提供的一種高分辨率地震波成像方法和裝置，包括：獲取待進(jìn)行成像處理的單炮數(shù)據(jù)和單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏移速度數(shù)據(jù)；根據(jù)單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器空間位置和偏移速度數(shù)據(jù)，計算單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的地震波走時信息；然后，按照檢波器空間位置和上述地震波走時信息組成的位置點標(biāo)識，從單炮數(shù)據(jù)中選取位置點標(biāo)識對應(yīng)的振幅值樣點，組成共成像點道集；最后，根據(jù)多重信號分類方法對上述共成像點道集進(jìn)行計算處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果；
[0053] 與
現(xiàn)有技術(shù)中在地震波成像方面存在針對信噪低的地震資料成像質(zhì)量不佳和無法解決穩(wěn)相點確定和地震波形選取的問題相比，其采用多重信號分類方法對Kirchhoff偏移成像的得到的共成像點道進(jìn)行計算處理，能夠準(zhǔn)確判斷穩(wěn)相點并由此選取地震波形，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有效地震信號的估計，提高了地震波成像分辨率；其從低信噪比的采集數(shù)據(jù)中，挖掘出高分辨率的地質(zhì)信息，為
煤炭勘探開發(fā)中的構(gòu)造識別提供了更為精確的地震資料，在降低投入成本和減少施工
風(fēng)險上具有重要意義。
[0054] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附
附圖，作詳細(xì)說明如下。
附圖說明
[0055] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0056] 圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的一種高分辨率地震波成像方法的
流程圖；
[0057] 圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的另一種高分辨率地震波成像方法的流程圖；
[0058] 圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的另一種高分辨率地震波成像方法的流程圖；
[0059] 圖4示出了本發(fā)明實施例所提供的另一種高分辨率地震波成像方法的流程圖；
[0060] 圖5示出了本發(fā)明實施例所提供的另一種高分辨率地震波成像方法的流程圖；
[0061] 圖6示出了傳統(tǒng)Kirchhoff偏移成像技術(shù)的成像結(jié)果的示意圖；
[0062] 圖7示出了本發(fā)明實施例所提供的一種高分辨率地震波成像方法的成像結(jié)果示意圖；
[0063] 圖8示出了本發(fā)明實施例所提供的一種高分辨率地震波成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0064] 圖9示出了本發(fā)明實施例所提供的一種高分辨率地震波成像裝置中計算處理模塊和掃描處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0065] 圖10示出了本發(fā)明實施例所提供的一種高分辨率地震波成像裝置中地震波大小判斷單元和估計處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0066] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的
選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0067] 現(xiàn)有技術(shù)中，Kirchhoff偏移技術(shù)和多重信號分類方法在地震波成像方面分別存在針對信噪低的地震資料成像質(zhì)量不佳和無法解決穩(wěn)相點確定和地震波形選取的問題；針對該問題，本發(fā)明實施例提供了一種高分辨率地震波成像方法和裝置，其將Kirchhoff成像技術(shù)與多重信號分類方法進(jìn)行結(jié)合，達(dá)到了提高地震波成像分辨率的目的；本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于，通過穩(wěn)相點確定和地震波形自適應(yīng)選取，實現(xiàn)了基于多重信號分類的地震波高分辨率成像，提高了地下空間地質(zhì)體的探測能力。
[0068] 參考圖1，本發(fā)明實施例提供了一種高分辨率地震波成像方法，所述方法包括如下步驟：
[0069] S101、獲取待進(jìn)行成像處理的單炮數(shù)據(jù)和所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏移速度數(shù)據(jù)；其中，所述單炮數(shù)據(jù)包括地下巖層界面反射或者折射的多個地震波，所述地震波攜帶有所述地質(zhì)信息。
[0070] 具體的，在目標(biāo)區(qū)域布設(shè)
震源和檢波器，由震源向地下發(fā)射地震波，由該震源對應(yīng)的多個檢波器接收該地震波經(jīng)過地下反射或者折射對應(yīng)的地震波作為單炮數(shù)據(jù)，由于該單炮數(shù)據(jù)包括的地震波攜帶有地質(zhì)信息，故可以對上述單炮數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理，以根據(jù)成像結(jié)果進(jìn)行煤炭陷落柱識別等工作。
[0071] 上述偏移速度數(shù)據(jù)是對上述單炮數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移速度分析處理得到的；其中，上述偏移速度數(shù)據(jù)，對應(yīng)于
地層速度參數(shù)，用于計算地震波傳播旅行時(即時間)，其是對單炮數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移速度分析獲得；而上述偏移速度分析是一種速度建模技術(shù)，該速度建模技術(shù)通過分析地震采集數(shù)據(jù)中的地震波聚焦性確定速度參數(shù)，即獲得偏移速度數(shù)據(jù)。
[0072] 本發(fā)明實施例，首先獲取上述待進(jìn)行成像處理的單炮數(shù)據(jù)和該單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏移速度數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行后續(xù)處理。
[0073] S102、根據(jù)所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器空間位置和所述偏移速度數(shù)據(jù)，計算所述單炮數(shù)據(jù)的炮點位置經(jīng)地下成像空間任意一個成像點位置到檢波點位置的地震波走時信息；其中，所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器為多個，且每個所述檢波器均設(shè)置在對應(yīng)的所述檢波點位置上。
[0074] 具體的，根據(jù)每個單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器空間位置和該單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏移速度數(shù)據(jù)進(jìn)行地震波走時信息計算，地震波走時信息由射線追蹤程函方程求得，而射線追蹤程函方程是速度，空間位置和地震波走時的微分關(guān)系；其中，該處指的空間位置指的是單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器空間位置。
[0075] 然后根據(jù)該單炮數(shù)據(jù)和對應(yīng)的偏移速度數(shù)據(jù)，首先計算該單炮數(shù)據(jù)的地震波炮點位置(即炮點位置)到地下成像空間任意一個成像點位置對應(yīng)的走時(為了區(qū)分下面的走時，此處成為第一走時)，由于地下成像空間中包括多個成像點，故計算的該單炮數(shù)據(jù)的炮點位置到地下成像空間任意一個成像點位置對應(yīng)的第一走時也為多個；
[0076] 然后再計算地下成像空間任意一個成像點位置到該單炮數(shù)據(jù)的地震波檢波點位置(即檢波點位置)的多個走時(此處稱為第二走時)，其中，每個第二走時均與一個第一走時相對應(yīng)。
[0077] 最后將上述第一走時和第一走時對應(yīng)的第二走時相加即可得到所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的地震波走時；該地震波走時為多個，多個地震波走時分別對應(yīng)不同的地下成像空間成像點。
[0078] S103、按照所述檢波器空間位置和所述地震波走時信息組成的位置點標(biāo)識，從所述單炮數(shù)據(jù)中選取所述位置點標(biāo)識對應(yīng)的振幅值樣點，得到所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的共成像點道集。
[0079] 具體的，單炮數(shù)據(jù)相當(dāng)于一個包括多個數(shù)據(jù)值(即振幅樣值點)的矩陣，而該單炮數(shù)據(jù)的檢波器空間位置和該檢波器計算的地震波走時信息分別為分別表示上述矩陣中的數(shù)據(jù)值的空間位置和時間位置(其中，檢波器空間位置和對應(yīng)的地震波走時信息可以抽象為上述矩陣的行號和列號)，而根據(jù)一個空間位置和時間位置可以
定位矩陣中的一個數(shù)據(jù)值(即振幅樣值點)，然后從單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的矩陣中找到該振幅樣值點，并提取該振幅樣值點；
[0080] 由于單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器和地震波走時信息均為多個，故根據(jù)檢波器的空間位置和對應(yīng)的地震波走時可以定位多個數(shù)據(jù)值(即振幅值樣點)，然后從單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的矩陣中找到并提取所有對應(yīng)的振幅樣值點；將提取的所有振幅樣值點組成單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的共成像點道集。其中，上述地震波走時對應(yīng)不同的地下空間成像點。
[0081] S104、根據(jù)多重信號分類方法對所述共成像點道集進(jìn)行計算處理，得到所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0082] 具體的，本發(fā)明實施例通過多重信號分類方法
修改成像函數(shù)(即后續(xù)提取成像矩陣)，然后對修改的成像函數(shù)(即成像矩陣)進(jìn)行有效信號估計處理，得到所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0083] 由于修改成像函數(shù)主要是攜帶有地質(zhì)信息的函數(shù)，故對該函數(shù)進(jìn)行有效信號估計處理，得到地震波成像結(jié)果為高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0084] 本發(fā)明實施例提供的一種高分辨率地震波成像方法，與現(xiàn)有技術(shù)中在地震波成像方面存在針對信噪低的地震資料成像質(zhì)量不佳和無法解決穩(wěn)相點確定和地震波形選取的問題相比，其采用多重信號分類方法對Kirchhoff偏移成像的得到的共成像點道進(jìn)行計算處理，能夠準(zhǔn)確判斷穩(wěn)相點并由此選取地震波形，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有效地震信號的估計，提高了地震波成像分辨率；其從低信噪比的采集數(shù)據(jù)中，挖掘出高分辨率的地質(zhì)信息，為煤炭勘探開發(fā)中的構(gòu)造識別提供了更為精確的地震資料，在降低投入成本和減少施工風(fēng)險上具有重要意義。
[0085] 本發(fā)明實施例中使用多重信號分類方法能夠從低信噪比采集數(shù)據(jù)中，挖掘出高分辨率地質(zhì)信息，為煤炭勘探開發(fā)中的構(gòu)造識別提供更為精確的地震資料，在降低投入成本和減少施工風(fēng)險上具有重要意義。具體的，參考圖2，上述步驟104中，根據(jù)多重信號分類方法對所述共成像點道集進(jìn)行計算處理，得到所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果的具體步驟包括：
[0086] S201、沿著所述振幅值樣點的橫向方向，對所述共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點進(jìn)行掃描處理，得到所述振幅值樣點在所述橫向方向?qū)?yīng)的橫向主能量帶范圍；其中，所述橫向主能量帶范圍對應(yīng)的振幅值樣點序列攜帶有所述地質(zhì)信息。
[0087] 具體的，共成像點道集同樣是一個矩陣，其是從單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的矩陣中提取特定位置(即檢波器的空間位置和地震波走時信息標(biāo)識的位置)的振幅值樣點，然后組成新的矩陣；上述掃描處理即在該新的矩陣中，沿著所述振幅值樣點的橫向方向，以每一個振幅值樣點為中心，選擇該樣點橫向周圍的預(yù)設(shè)數(shù)量的振幅值樣點，得到多組振幅值樣點序列，然后對每組振幅值樣點序列進(jìn)行求和處理，選取求和結(jié)果最大的振幅值樣點序列對應(yīng)的橫向范圍為橫向主能量帶范圍。
[0088] 其中，橫向主能量帶范圍的中心即為穩(wěn)相點位置，即地震有效信號所對應(yīng)的空間位置。
[0089] S202、沿著所述振幅值樣點的縱向方向，對所述橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行地震波大小判斷，得到對應(yīng)于所述橫向主能量帶范圍的縱向有效地震波大小范圍。
[0090] 具體的，沿著選擇的橫向主能量帶范圍對應(yīng)的振幅值樣點序列的縱向方向，對該序列中每一個振幅值樣點所在的縱向序列進(jìn)行零點和極性變化判斷，在檢測到零點和包括該零點的正負(fù)極值時，將該振幅值樣點所在的縱向序列的范圍作為該振幅值樣點的縱向有效地震波大小范圍。
[0091] 按照上述方法，對于每一個橫向主能量帶范圍內(nèi)的振幅值樣點，即可求出對應(yīng)于橫向主能量帶范圍的縱向有效地震波大小范圍，得到對應(yīng)于橫向振幅值樣點序列的縱向振幅值樣點序列。
[0092] S203、根據(jù)所述橫向主能量帶范圍及其對應(yīng)的所述縱向有效地震波大小范圍組成的成像矩陣范圍，從所述共成像點道集中提取所述成像矩陣范圍對應(yīng)的成像矩陣。
[0093] 具體的，上述橫向振幅值樣點序列和縱向振幅值樣點序列即組成一個成像矩陣，然后從共成像點道集中提取該成像矩陣。其中，該成像矩陣中攜帶有地質(zhì)信息。
[0094] S204、對所述成像矩陣進(jìn)行有效信號估計處理，得到所述單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0095] 具體的，對攜帶有地質(zhì)信息的成像矩陣進(jìn)行成像處理，即可得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0096] 本發(fā)明實施例中，參考圖3，上述步驟201中的具體的掃描處理過程，包括如下步驟：
[0097] S301、沿著所述振幅值樣點的橫向方向，確定所述共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點在所述橫向方向的橫向能量帶范圍。
[0098] S302、對每一個所述橫向能量帶范圍內(nèi)的所有振幅值樣點均進(jìn)行求和處理，得到對應(yīng)于每一個所述橫向能量帶范圍的振幅值樣點疊加值。
[0099] S303、比較每一個所述橫向能量帶范圍的振幅值樣點疊加值，選取最大的振幅值樣點疊加值對應(yīng)的橫向能量帶范圍為所述橫向主能量帶范圍。
[0100] 對應(yīng)于上述步驟301-303，在共成像點道集對應(yīng)的矩陣中，沿著所述振幅值樣點的橫向方向，以每一個振幅值樣點為中心，選擇該樣點橫向周圍的預(yù)設(shè)數(shù)量的振幅值樣點，得到多組橫向能量帶范圍對應(yīng)的振幅值樣點序列。
[0101] 對上述每組振幅值樣點序列進(jìn)行求和處理，選取求和結(jié)果(即振幅值樣點疊加值)最大的振幅值樣點序列對應(yīng)的橫向范圍為橫向主能量帶范圍。
[0102] 上述預(yù)設(shè)數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明實施例對此不做具體限制。
[0103] 本發(fā)明實施例中，上述步驟202中的縱向有效地震波大小范圍的具體確定方法，包括如下步驟：
[0104] 沿著所述振幅值樣點的縱向方向，對所述橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行零點和極性變化判斷；
[0105] 在檢測到所述橫向主能量帶范圍內(nèi)的每一個振幅值樣點在所述縱向方向上的零點和包括所述零點的正負(fù)極值時，確定所述正負(fù)極值對應(yīng)的縱向大小范圍為對應(yīng)的所述振幅值樣點的縱向有效地震波大小范圍。
[0106] 具體的，沿著選擇的橫向主能量帶范圍對應(yīng)的振幅值樣點序列的縱向方向，對該序列中每一個振幅值樣點所在的縱向序列進(jìn)行零點和極性變化判斷，在檢測到零點和包括該零點的正負(fù)極值時，將該振幅值樣點所在的縱向序列的范圍作為該振幅值樣點的縱向有效地震波大小范圍。
[0107] 按照上述方法，對于每一個橫向主能量帶范圍內(nèi)的振幅值樣點，即可求出對應(yīng)于橫向主能量帶范圍的縱向有效地震波大小范圍，得到對應(yīng)于橫向振幅值樣點序列的縱向振幅值樣點序列。
[0108] 本發(fā)明實施例中，參考圖4，上述步驟204中，對所述成像矩陣進(jìn)行有效信號估計處理的具體方法包括如下步驟：
[0109] S401、按照在所述成像矩陣的行方向選取預(yù)設(shè)數(shù)量的縱向量的方法，對所述成像矩陣進(jìn)行分解處理，得到多個成像子矩陣；其中，至少每兩個連續(xù)的所述成像子矩陣包括相同的縱向量。
[0110] 具體的，選擇的縱向量優(yōu)選為有重疊，如對于縱向量1、2、3、4、5、6、7，所述成像矩陣的行方向可以分別選取1234、2345、3456、4567作為成像子矩陣；其中，上述縱向量的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，本發(fā)明對此不做具體限制。
[0111] S402、分別計算每個所述成像子矩陣的協(xié)方差矩陣，得到對應(yīng)于每個所述成像子矩陣的子協(xié)方差矩陣。
[0112] S403、對得到的多個所述子協(xié)方差矩陣進(jìn)行平均計算處理，得到平均協(xié)方差矩陣。
[0113] S404、通過以下公式計算平均協(xié)方差矩陣的特征向量Rav＝λv；其中，Ra為平均協(xié)方差矩陣，v為平均協(xié)方差矩陣的特征向量，λ為平均協(xié)方差矩陣的特征值。
[0114] S405、過以下公式對所述平均協(xié)方差矩陣進(jìn)行奇異值分解處理得到地震有效信號子空間矩陣和噪聲子空間矩陣。
[0115] S404、根據(jù)所述平均協(xié)方差矩陣的特征向量和所述噪聲子空間矩陣，計算包括所述地震波成像結(jié)果的多重信號分類偽譜。
[0116] 針對地震勘探領(lǐng)域，實際中，目標(biāo)區(qū)域是包括多個震源和多個檢波器的，故對于每一個目標(biāo)區(qū)域，包括多個單炮數(shù)據(jù)的地震炮集數(shù)據(jù)(即炮集數(shù)據(jù))攜帶有完整的地質(zhì)信息，而每個單炮數(shù)據(jù)一般只是攜帶有部分地質(zhì)信息，參考圖5，本發(fā)明實施例提供的方法還包括：
[0117] S501、獲取多個所述單炮數(shù)據(jù)的高分辨率地震波成像結(jié)果；
[0118] S502、對多個所述單炮數(shù)據(jù)的高分辨率地震波成像結(jié)果進(jìn)行疊加處理，得到炮集數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果；其中，所述炮集數(shù)據(jù)包括多個單炮數(shù)據(jù)。
[0119] 由于獲取的地震炮集數(shù)據(jù)才是攜帶反應(yīng)目標(biāo)區(qū)域的完整地質(zhì)信息的數(shù)據(jù)，而地震炮集數(shù)據(jù)中的每個單炮數(shù)據(jù)只是攜帶反應(yīng)目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)信息的一部分?jǐn)?shù)據(jù)；在實際計算過程中是針對每個單炮數(shù)據(jù)單獨進(jìn)行上述成像處理，最后將每一個單炮數(shù)據(jù)的成像處理結(jié)果進(jìn)行疊加處理，即可得到地震炮集數(shù)據(jù)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0120] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明實施例提供的一種高分辨率地震波成像方法進(jìn)行說明：
[0121] 通過三維地震資料處理，說明一種基于多重信號分類的高分辨率地震波成像方法在深層構(gòu)造勘探中的應(yīng)用效果。
[0122] (1)讀入地震炮集數(shù)據(jù)和偏移速度文件(即上述偏移速度數(shù)據(jù))；
[0123] (2)由偏移速度文件計算出地震波走時信息；
[0124] (3)傳統(tǒng)Kirchhoff成像結(jié)果，如圖6所示；
[0125] (4)多重信號分類的高分辨率地震波成像結(jié)果如圖7所示；
[0126] 對比圖2和圖3，可以清楚的看出，在剖面垂向位置3.5秒處，基于多重信號分類的高分辨率地震波成像剖面(圖3)具有更好的地震波分辨率能力，如圖6和圖7中圓框所示，并且對
斷層顯示較好，如圖6和圖7中箭頭所指位置。在深層地震弱信號成像上，相比傳統(tǒng)Kirchhoff成像方法，基于多重信號分類的高分辨率地震波成像方法依然具有很好的優(yōu)勢，如圖6和圖7中方框位置所示。
[0127] 本發(fā)明實施例提供的一種高分辨率地震波成像方法，與現(xiàn)有技術(shù)中在地震波成像方面存在針對信噪低的地震資料成像質(zhì)量不佳和無法解決穩(wěn)相點確定和地震波形選取的問題相比，其采用多重信號分類方法對Kirchhoff偏移成像的得到的共成像點道進(jìn)行計算處理，能夠準(zhǔn)確判斷穩(wěn)相點并由此選取地震波形，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有效地震信號的估計，提高了地震波成像分辨率；其從低信噪比的采集數(shù)據(jù)中，挖掘出高分辨率的地質(zhì)信息，為煤炭勘探開發(fā)中的構(gòu)造識別提供了更為精確的地震資料，在降低投入成本和減少施工風(fēng)險上具有重要意義。
[0128] 本發(fā)明實施例還提供了一種高分辨率地震波成像裝置，所述裝置用于執(zhí)行上述一種高分辨率地震波成像方法，參考圖8，所述裝置包括：
[0129] 第一獲取模塊11，用于獲取待進(jìn)行成像處理的單炮數(shù)據(jù)和單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏移速度數(shù)據(jù)；其中，單炮數(shù)據(jù)包括地下巖層界面反射或者折射的多個地震波，地震波攜帶有地質(zhì)信息；
[0130] 地震波走時信息計算模塊12，用于根據(jù)單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器空間位置和偏移速度數(shù)據(jù)，計算單炮數(shù)據(jù)的炮點位置經(jīng)地下成像空間任意一個成像點位置到檢波點位置的地震波走時信息；其中，單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的檢波器為多個，且每個檢波器均設(shè)置在對應(yīng)的檢波點位置上；
[0131] 共成像點道集建立模塊13，用于按照檢波器空間位置和地震波走時信息組成的位置點標(biāo)識，從單炮數(shù)據(jù)中選取位置點標(biāo)識對應(yīng)的振幅值樣點，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的共成像點道集；
[0132] 計算處理模塊14，用于根據(jù)多重信號分類方法對共成像點道集進(jìn)行計算處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0133] 進(jìn)一步的，參考圖9，上述高分辨率地震波成像裝置中，計算處理模塊14包括：
[0134] 掃描處理單元141，用于沿著振幅值樣點的橫向方向，對共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點進(jìn)行掃描處理，得到振幅值樣點在橫向方向?qū)?yīng)的橫向主能量帶范圍；其中，橫向主能量帶范圍對應(yīng)的振幅值樣點序列攜帶有地質(zhì)信息；
[0135] 地震波大小判斷單元142，用于沿著振幅值樣點的縱向方向，對橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行地震波大小判斷，得到對應(yīng)于橫向主能量帶范圍的縱向有效地震波大小范圍；
[0136] 成像矩陣提取單元143，用于根據(jù)橫向主能量帶范圍及其對應(yīng)的縱向有效地震波大小范圍組成的成像矩陣范圍，從共成像點道集中提取成像矩陣范圍對應(yīng)的成像矩陣；
[0137] 估計處理單元144，用于對成像矩陣進(jìn)行有效信號估計處理，得到單炮數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果。
[0138] 進(jìn)一步的，參考圖9，上述高分辨率地震波成像裝置中，掃描處理單元141包括：
[0139] 第一確定子單元1411，用于沿著振幅值樣點的橫向方向，確定共成像點道集中每個成像點位置對應(yīng)的振幅值樣點在橫向方向的橫向能量帶范圍；
[0140] 求和處理子單元1412，用于對每一個橫向能量帶范圍內(nèi)的所有振幅值樣點均進(jìn)行求和處理，得到對應(yīng)于每一個橫向能量帶范圍的振幅值樣點疊加值；
[0141] 比較子單元1413，用于比較每一個橫向能量帶范圍的振幅值樣點疊加值；
[0142] 選取子單元1414，用于選取最大的振幅值樣點疊加值對應(yīng)的橫向能量帶范圍為橫向主能量帶范圍。
[0143] 進(jìn)一步的，參考圖10，上述高分辨率地震波成像裝置中，地震波大小判斷單元142包括：
[0144] 零點和極性變化判斷子單元1421，用于沿著振幅值樣點的縱向方向，對橫向主能量帶范圍內(nèi)的每個振幅值樣點進(jìn)行零點和極性變化判斷；
[0145] 第二確定子單元1422，用于在檢測到橫向主能量帶范圍內(nèi)的每一個振幅值樣點在縱向方向上的零點和包括零點的正負(fù)極值時，確定正負(fù)極值對應(yīng)的縱向大小范圍為對應(yīng)的振幅值樣點的縱向有效地震波大小范圍。
[0146] 進(jìn)一步的，參考圖10，上述高分辨率地震波成像裝置中，估計處理單元144包括：
[0147] 分解處理子單元1441，用于按照在成像矩陣的行方向選取預(yù)設(shè)數(shù)量的縱向量的方法，對成像矩陣進(jìn)行分解處理，得到多個成像子矩陣；其中，至少每兩個連續(xù)的成像子矩陣包括相同的縱向量；
[0148] 第一計算子單元1442，用于分別計算每個成像子矩陣的協(xié)方差矩陣，得到對應(yīng)于每個成像子矩陣的子協(xié)方差矩陣；
[0149] 第二計算子單元1443，用于對得到的多個子協(xié)方差矩陣進(jìn)行平均計算處理，得到平均協(xié)方差矩陣；
[0150] 第三計算子單元1444，用于通過以下公式計算平均協(xié)方差矩陣的特征向量Rav＝λv；其中，Ra為平均協(xié)方差矩陣，v為平均協(xié)方差矩陣的特征向量，λ為平均協(xié)方差矩陣的特征值；
[0151] 奇異值分解處理子單元1445，用于通過以下公式對平均協(xié)方差矩陣進(jìn)行奇異值分解處理 得到地震有效信號子空間矩陣和噪聲子空間矩陣；
[0152] 第四計算子單元1446，用于根據(jù)平均協(xié)方差矩陣的特征向量和噪聲子空間矩陣，計算包括地震波成像結(jié)果的多重信號分類偽譜。
[0153] 進(jìn)一步的，上述高分辨率地震波成像裝置，還包括：
[0154] 第二獲取模塊，用于獲取多個單炮數(shù)據(jù)的高分辨率地震波成像結(jié)果；
[0155] 疊加處理模塊，對多個單炮數(shù)據(jù)的高分辨率地震波成像結(jié)果進(jìn)行疊加處理，得到炮集數(shù)據(jù)對應(yīng)的高分辨率地震波成像結(jié)果；其中，炮集數(shù)據(jù)包括多個單炮數(shù)據(jù)。
[0156] 本發(fā)明實施例提供的一種高分辨率地震波成像裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中在地震波成像方面存在針對信噪低的地震資料成像質(zhì)量不佳和無法解決穩(wěn)相點確定和地震波形選取的問題相比，其采用多重信號分類方法對Kirchhoff偏移成像的得到的共成像點道進(jìn)行計算處理，能夠準(zhǔn)確判斷穩(wěn)相點并由此選取地震波形，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有效地震信號的估計，提高了地震波成像分辨率；其從低信噪比的采集數(shù)據(jù)中，挖掘出高分辨率的地質(zhì)信息，為煤炭勘探開發(fā)中的構(gòu)造識別提供了更為精確的地震資料，在降低投入成本和減少施工風(fēng)險上具有重要意義。
[0157] 本發(fā)明實施例所提供的進(jìn)行一種高分辨率地震波成像的
計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲了程序代碼的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實施例中所述的方法，具體實現(xiàn)可參見方法實施例，在此不再贅述。
[0158] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0159] 在本
申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信
接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。
[0160] 所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。
[0161] 另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。
[0162] 所述功能如果以
軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，
服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動
硬盤、只讀
存儲器(ROM，Read-Only?Memory)、
隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random?Access?Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0163] 以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述
權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
