黄土塬三维地震采集优化设计方法

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摘要：基于地表高程数字模型数据（DEM），以格网DEM数据为基础，分析计算不同地形的坡度、沟等属性；根据黄土塬地震采集特点、物理点避高就低、避陡就缓的基本原则，进行炮点优化设计，形成一套适合黄土塬复杂区基于地理信息的物理点自动优化方法和技术。

关键词：黄土塬；地表高程数字模型；地形属性；优化设计；资料品质

在黄土塬复杂地貌特征条件下的地震勘探观测系统设计，既要满足资料品质，更注重避开大面积陡坡，山梁等激发资料信噪比极低的区域进行采集观测激发点优化布设[1]。该方法旨在探索一种以卫星遥感影像数据、地表高程数字模型（DEM）、野外测量等地理信息为基础[2]，针对黄土塬复杂地表地区进行现场采集观测系统设计的新技术和新方法；建立以黄土塬复杂地表特征地形、地貌地理信息为基础、勘探采集目标为主体、采集观测技术为依托的三维观测系统自动优化设计技术，探索出一套科学合理的基于黄土塬复杂地形、地貌特征的采集目标地理信息模型的采集设计优化技术和方法，并实际应用于地震采集项目，验证了该技术和方法的实用性、科学性和先进性。

1优化设计方法

1.1技术思路

（1）对收集到的卫星遥感影像、DEM数据进行编辑整理，深入细致的分析对比，确定黄土塬地形、地貌矢量化方法，建立地震资料采集区域地形、地貌采集目标地质模型。（2）根据黄土塬密集的树枝状水系和形态各异的塬、梁、峁、坡、沟等复杂地貌，分类定义：沟-首布设区；汇流沟-首布设区；陡坡—缓布调整区；山脊-避高区；塬-可布设调整区等地理信息属性，为优化设计提供地理信息识别信息。（3）基于黄土塬特征地貌地理信息数字模型地震勘探观测系统优化设计原则：首先进行冲沟和汇流沟中理论空间位置激发点布设；其次对理论空间位置在陡坡缓布设调整区、山脊避高区及塬内的激发点进行纵向、横向双向空间地理信息分析，优化调整到冲沟和汇流沟中布设；最后对避高、避陡优化调整和跨地表障碍造成的CMP采集属性的不完整性进行分析判断，优化调整增加弥补属性不足的炮点，完成采集观测系统设计，将设计点提供给测量，进行放样。

1.2实施方法

（1）通过工区卫星遥感影像资料和DEM数据的收集，获得了工区内分辨率为2.5m的卫星遥感影像资料和DEM30×30m格网数据，能够满足前期地震勘探观测系统设计的精度要求。（2）对收集到的卫星遥感影像、DEM数据进行编辑整理，应用GlobalMapper图像处理软件进行DEM格网精细化，转换为25×25m格网数据，同时完成卫星遥感影像图坐标配准，为黄土塬特征地形、地貌矢量化拾取做准备。（3）应用GlobalMapper图像处理软件进行DEM图形显示及DEM等值线图形显示，分析对比卫星遥感影像中黄土塬特征地形、地貌图形分辨规律，同时完成DEM地形分析，并对地形进行矢量化。

2效果分析

分析观测系统的属性，面元内覆盖次数和炮检距的均匀性。设计后的观测系统面元内属性分布明显变好，近偏缺得到弥补，面元内方位角更宽，炮检距分布更加均匀。方位角、炮检距、各目的层覆盖次数等属性与理论设计接近92%，有利于拓宽地震数据的频带，提高主频，达到预期目标。以最新卫星遥感影像与DEM高程等值线图结合的方法为基础，完成黄土塬特征地形地貌和地表障碍矢量化后，进行基于地理信息的优化设计，导出设计观测系统SPS文件和优化调整炮点对应关系文件，提交给测量使用。测量放样之后，根据提交的成果，进行优化设计和属性分析，对已测炮点坐标自动优化筛选炮点设计和直接模拟计算等功能，通过人机交互方式进行物理点避高、避陡优化，选择最佳方案；制定出测量补测关键炮点，指导测量施工。以满覆盖、炮检距、炮检方位分布均匀为基准，进行基于采集目标地理信息数字模型的避高、避陡勘探观测系统优化设计。为实现过大障碍区相邻束与束之间缺失炮点的互补，优化设计采用整体优化方法，在完成单束最优观测设计后，整体分析采集属性的缺失，以相邻束炮点弥补采集属性的缺失；通过炮点测量结果分析论证、复杂障碍区采集观测系统优化设计技术方案，提交科学的论证依据和复杂城区采集最佳方案，将提高观测系统设计、测量施工的效率，对炮点的黄土塬陡坡、塬、冲沟激发条件的优化，将有效提高采集资料品质。（图1所示）。优化后的覆盖次数、炮检距、方位角较均匀。以主要目的层埋深为限定条件进行优化设计地震勘探观测系统浅目的层模拟采集效果验证。生成优化设计分析图件及优化地震勘探观测系统SPS文件。根据属性分析，对已测炮点坐标自动优化筛选炮点设计和直接模拟计算等功能，对每束分段炮点进行分析，继续优化的最佳的激发点位，补充调整炮点的采集属性分析，制定出测量补测关键炮点说明，指导测量施工。从图2可见，沟底、半坡、塬上的单炮激发能量较强，信噪比也较高，静校正问题得到一定的解决，能量均衡，一致性问题得到解决。

3结束语

黄土塬区三维观测系统优化设计技术是要探索一种以卫星遥感影像、DEM数据为基础，针对黄土塬复杂地形、地貌特征进行三维现场采集观测系统优化设计的新技术和新方法，以黄土塬复杂地表为对象，以优化设计为主线的三维地震资料采集观测系统设计方法。实现适合该区黄土塬地貌特点的、合理的物理点优化布设方法、自动优化选择最佳的激发物理点，形成一套适合黄土塬复杂区基于高程地理信息的物理点自动优化设计技术，对于勘探采集观测部署具有科学的指导性。

参考文献

[1]陈超群，田媛媛，高秦，等.基于随机函数数据重构的分频异常振幅衰减技术在巨厚黄土塬区的应用[J].石油物探，2019，58（5）：741-749.

[2]安一凡.三维地震勘探采集设计中数字高程模型的应用方法[D].武汉：长江大学，2018.

作者：郝晓敏 单位：中石化石油工程地球物理有限公司科技研发中心