何银娟,姬计法,杨宇东

(中国地震局 地球物理勘探中心，河南 郑州 450002)



二维地震过障碍观测系统设计及其软件实现

何银娟,姬计法,杨宇东

(中国地震局 地球物理勘探中心，河南 郑州 450002)

在浅层地震数据采集中，当地震测线遇到障碍时，需要数据采集人员改变观测系统设计，以保证反射同相轴能连续追踪对比。目前已有的观测系统设计软件主要是针对石油、煤田等勘探领域地震采集的特点设计，在实际操作上与浅层地震勘探结合度不高，浅层地震勘探过障碍观测系统变观设计大多仍然靠手工绘制，而手工绘制繁琐、效率低，不方便编辑、修改。为此，作者利用VC++编程语言开发出一个二维地震过障碍观测系统设计软件，利用该软件可以进行浅层地震过障碍变观设计。对该软件的特点和功能进行了介绍，并给出了过障碍变观设计实例。在实际生产中应用该软件进行过障碍变观设计，取得了较好的效果，表明该软件能够辅助数据采集人员快速有效地进行二维地震过障碍变观设计，有效地辅助野外数据采集。

地震数据采集；观测系统；障碍物；浅层地震勘探；软件实现

观测系统的确定是地震数据采集的基础，只有合理地设计观测系统，才能保证野外地震数据采集的质量[1,2]。在二维浅层地震勘探数据采集中[3-5]，当地震测线必须跨越江河、公路、民巷等一些障碍物时，需要改变观测系统设计(简称变观设计)[6-8]，以保证能够对来自地下界面的反射波同相轴进行连续追踪对比。在以往的地震勘探中，曾多次出现因为过障碍观测系统变观设计不当导致勘探成本浪费，剖面浅层资料缺失严重或障碍物下方剖面质量变差。在实际工作中，浅层地震勘探过障碍变观设计一般是有经验的野外采集技术人员在坐标纸上手工绘制多种变观方案，最终择优选择，这种做法能够在一定程度上解决过障碍变观设计的问题，但手工绘制观测系统费时费力，如果观测系统需要修改，则不得不东涂西改，甚至需要重新绘制，手工绘制观测系统的弊端逐渐明显，因此利用计算机技术实现地震观测系统图形表示[9]，开发出实用高效的过障碍观测系统设计软件具有很高的应用价值。目前地震观测系统设计商业软件的功能一般针对石油、煤田等勘探领域地震采集的特点设计，在实际操作上与浅层地震勘探结合度不高；另外野外数据采集很多情况下是多个工区同时进行，在采集现场地震测线遇到障碍时需要及时调整观测系统，这就要求每个野外生产队都能携带一个观测系统设计软件，而地震观测系统设计商业软件的使用一般需要软件加密锁，只能带到一个工区使用，每个工区都配备一套商业软件成本又太高，因此大多数浅层地震勘探工区仍然采用手工绘制的方式设计观测系统。鉴于以上情况，本文作者利用VC++编程语言开发出一个二维地震过障碍观测系统设计软件[10-12]，当地震测线遇到障碍物时，数据采集人员可以利用此软件快速确定观测系统调整的最佳方案和参数，使数据采集跨越障碍物的同时保证障碍物下方地震资料的采集质量。

本软件具备的特点和功能主要有：

1)软件利用计算机在计算与绘图方面的优势，将手工绘制二维地震观测系统综合平面图的做法改为利用计算机程序实现，极大地提高了图形绘制的效率。

2)软件界面设计和观测系统参数设置等操作与二维地震数据采集工作紧密结合，实用性和可操作性强。图1为软件工作界面，软件的工作界面主要包括菜单栏、观测系统参数设置面板及观测系统图形显示区。在观测系统图形显示区将以“综合平面图法”绘制地震观测系统，包括测线桩号、激发点位置、接收点位置、炮号、共中心点连线、各共中心点覆盖次数统计、各共中心点参考覆盖次数等重要内容(图1)。在观测系统参数设置面板中提供了输入观测系统参数的对话框及设计观测系统的功能按钮，包括排列滚动、撤消、补炮及重绘等。在观测系统参数设置面板中部，是对观测系统图形显示区的控制选项，可进行是否显示覆盖次数曲线、参考覆盖次数设置(一般设置为施工设计覆盖次数)、是否显示共中心点连线、是否显示炮号、是否显示桩号及桩号标示间隔等内容的设置。在控制选项右侧是设定障碍测段的模块，包括障碍段起始位置、障碍段终止位置的设置以及障碍段将对滚动排列产生影响时的首道桩号(特殊位置)的显示。在观测系统参数设置面板最右侧是对测线添加备注信息的模块，设定了起止桩号与描述信息后，备注信息将显示在排列桩号的下方。图2为利用本软件进行常规观测系统设计示例。

3)当地震测线遇到障碍时，软件能实现灵活变观设计，数据采集人员可利用该软件快速确定观测系统调整的最佳方案和参数，以得到和障碍测段两侧等质量的反射地震资料。在二维地震数据采集中，地震测线经常会遇到一些障碍物，比如河流、桥、窄巷、厂矿等，这些障碍大致分为三种类型：①不能放炮，能埋置检波器，比如窄巷等；②不能放炮，也不能埋置检波器，比如河流、桥、城镇等；③能放炮、但不能放置检波器，比如过马路或公路。这些障碍将对两侧很大范围内的排列造成影响，造成数据采集覆盖次数的降低，进而降低地震数据采集的质量，图3给出了某地震测线遇到的障碍测段对正常观测系统造成的影响，图中参考覆盖次数为12次。该测线道间距3 m，接收道数96道，炮间距12 m，最小偏移距24 m，施工设计的覆盖次数为12次。测线桩号369～411 m之间既不能布置检波点又不能布置炮点(需横跨一条河流)，导致测线桩号213～564 m之间的排列都要受到影响，从图中可以看出影响范围内的覆盖次数明显降低。为了保证障碍物下方的地震资料的采集质量，需要调整观测系统，使障碍测段及两侧的地震数据采集的覆盖次数能达到施工设计的覆盖次数。利用本软件的观测系统设计功能，可以快速设计出过障碍观测系统，为过障碍地震数据采集提供合理的施工方案和参数，软件的过障碍观测系统设计功能的应用将在后文举例说明。

图1 软件工作界面Fig.1 Working interface of the software

图2 常规观测系统设计示例Fig.2 Example of general geometry design

图3 障碍测段对正常观测系统造成的影响Fig.3 Impact of the obstacle on normal geometry

4)软件支持文本格式文件的导入导出及观测系统图形的输出。对于已有的.txt格式的观测系统参数文件，软件可以读入并绘制出观测系统综合剖面图。软件也可以将设计好的观测系统图保存为栅格图形文件(.bmp格式)和矢量图形文件(.tif格式)，并将设计好的观测系统参数保存为文本格式文件(图4)。

图4 将观测系统参数输出为文本格式文件Fig.4 Text format output file of geometry parameters

根据上述分析，地震测线遇到的障碍将对障碍测段及两侧很大范围内排列产生影响，这些影响导致覆盖次数的降低，进而影响数据采集质量的下降，因此需要通过调整观测系统，使障碍段的影响得到最大程度的降低。针对图3中障碍测段情况，利用本软件辅助进行观测系统变观设计，变观后的观测系统及各共中心点实际覆盖次数统计见图5，图中参考覆盖次数为施工设计所要求的12次覆盖。从图中可以看出，通过采用在障碍段两侧加密炮点及变观补炮的方式，绝大部分共中心点位置的实际覆盖次数均达到了施工设计的覆盖次数，而且没有增加过多的生产炮，节约了野外数据采集的成本。

图6展示了利用本软件在某山地工区野外数据采集现场进行观测系统变观设计，最终获得的实际观测系统，图中参考覆盖次数为施工设计所要求的50次覆盖次数。虽然工区地形复杂，需进行大量的观测系统调整工作，但在本软件的辅助下，野外数据采集工作人员较快进行了合理的变观设计，最终形成了满足合同要求、覆盖次数均匀、生产成本合理的观测方案。

图5 过障碍观测系统设计示例Fig.5 Example of obstacle-crossing geometry design

图6 某山地工区观测系统变观设计及图形绘制Fig.6 Geometry-changed design and graph drawing of geometry in a mountainous work area

本软件较好地解决了在二维地震数据采集过程中，测线遇到障碍时观测系统的变观设计问题，这无疑使技术人员从繁琐的手工绘制变观方案的工作中解脱出来，在一定程度上提高了过障碍观测系统设计效率。利用本软件在云南、内蒙阿拉善、河南南阳等浅层地震项目数据采集中成功进行了过障碍观测系统的设计，有效地辅助了野外生产，对于高质量完成野外地震数据采集工作起到了很大的帮助作用。

[1]姚姚.地震波场与地震勘探[M].北京:地质出版社,2006.

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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

中国地震活动断层探察-华北构造区项目(编号：200908001)；中国地震局地球物理勘探中心青年基金项目(编号：YFGEC2014001)

何银娟(1984-)，女，工程师，主要从事反射地震勘探资料处理和解释工作。E-mail:[email protected]

P631.4

A

2015-10-27