一种信息驱动的三维地震观测系统的优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种信息驱动的三维地震观测系统的优化方法，是以地下地质体非均匀性与尺度等先验信息作为驱动，通过稀疏表示理论，对地震的震源和检波器分布进行空间稀疏化采集和优化，以获得最优的地震采集观测系统。稀疏表示理论及地质体先验信息质量控制评价的优化地震观测系统优化方法，压缩了地震采集的冗余度，通过随机稀疏重建，减少了地震采集的震源和接收排列的数量，为三维高精度地震成像提供基础数据保障，提高了效率，降低了大量三维地震勘探采集成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地震勘探方法，尤其是信息驱动的三维地震观测系统的优化方法。
技术介绍
：三维地震勘探技术是获取地下地质体精细构造的有效方法技术，其对地下地质体探测的分辨率与地震观测系统中的覆盖面元次数有关，即在规则地震观测系统中，与震源间距和接收排列线距相关。一般来说，固定面积区域内，震源个数越多，接收排列线数越多，则对地下地质体的分辨率越高，但这也会导致地震勘探采集有很高的成本。近年来，稀疏表示采样理论已逐渐代替有几十年历史的奈奎斯特采样定律，采样间隔不再取决于信号的带宽，而是取决于信号的稀疏度及信息在信号中的结构与分布，并且随机欠采样比规则稀疏采样更有利于信号的重建。实际规则网格地震勘探采集观测时，震源和接收排列是存在较大的冗余度的，并且这种冗余度与勘探目标地质体的先验信息相关，如地质体尺度大小、地下介质非均匀程度等相关。目前，复杂构造地质体需要三维地震观测和成像技术才能查明，其采集与处理的成本制约着技术的应用。
技术实现思路
：本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种提高地震勘探采集效率、优化地震观测系统的一种信息驱动的地震观测系统优化方法。本专利技术的主要思想是稀疏表示采样理论，对信号随机稀疏采样通过数据重建，亦能保真重建恢复原信号。通过对地震震源和接收排列的随机欠采样(减少一半的采样点)，及地下模型信息驱动的地震观测系统评价方法，以减少地震采集的震源个数与接收排列数，节约三维地震勘探的采集成本。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：信息驱动的地震观测系统优化方法，包括下述步骤：a、根据地调基础数据，包括地质体尺度信息、非均匀性信息，建立随机函数的三维地下介质地球物理参数模型；b、在勘探区域内，设计地面规则密集网格震源和接收排列，设规则震源个数为Ns，规则接收排列条数为Nr，通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟规则密集网格下的地震数据；c、稀疏化采集接收排列：将规则排列的检波器随机缺失50％，即接收排列条数降低为round(Nr/2)条，round取整数函数；d、通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟计算步骤c稀疏化接收排列的地震数据；e、将步骤d数据进行稀疏约束重建，得到重建后的密集规则网格地震数据，以先验信息驱动的地质体地震照明分析强度为质量评价标准，质量控制重建后的地震数据，若符合地质体的勘探目标要求，则重复步骤c，直至不符合地震数据质量控制标准，记录最终的接收排列条数Nrsparse；f、同时稀疏化采集震源：将规则排列的震源随机缺失50％，即激发震源个数降低为round(Ns/2)个，round取整数函数；g、通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟计算步骤f稀疏化震源的地震数据；h、将步骤g数据进行稀疏约束重建，得到重建后的密集规则网格地震数据，以先验信息驱动的地质体地震照明分析强度为质量评价标准，质量控制重建后的地震数据，若符合地质体的勘探目标要求，则重复步骤f，直至不符合地震数据质量控制标准，记录最终的震源个数Nssparse；i、按照新的震源个数Nssparse和接收排列条数Nrsparse，设计新的地震观测系统，其中震源和接收排列随机分布。有益效果：经试验，稀疏表示理论及地质体先验信息质量控制评价的优化地震观测系统优化方法，压缩了地震采集的冗余度，通过随机稀疏重建，减少了地震采集的震源和接收排列的数量，为三维高精度地震成像提供基础数据保障，提高了效率，降低了大量三维地震勘探采集成本。附图说明图1一种信息驱动的地震观测系统优化方法技术路线图流程图具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步的详细说明。a、根据基础地调数据，包括地质体尺度信息、非均匀性信息等，建立随机函数的三维地下介质地球物理参数模型；b、勘探区域内，设计地面规则密集网格的震源和接收排列，设规则震源个数为Ns，规则接收排列条数为Nr，波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟规则密集网格下的地震数据；c、稀疏化采集接收排列：将规则排列的接收排列随机缺失50％，即接收排列条数降低为round(Nr/2)条，其中round为取整数函数；d、通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟计算步骤c稀疏
化接收排列的地震数据；e、将步骤d数据进行稀疏约束重建，得到重建后的密集规则网格地震数据，以先验信息驱动的地质体地震照明分析强度为质量评价标准，质量控制重建后的地震数据，若符合地质体的勘探目标要求，则重复步骤c，直至不符合地震数据质量控制标准，记录最终的接收排列条数Nrsparse；f、同时稀疏化采集震源：将规则排列的震源随机缺失50％，即激发震源个数降低为round(Ns/2)个，其中round为取整数函数；g、通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟计算步骤f稀疏化震源的地震数据；h、将步骤g数据进行稀疏约束重建，得到重建后的密集规则网格地震数据，以先验信息驱动的地质体地震照明分析强度为质量评价标准，质量控制重建后的地震数据，若符合地质体的勘探目标要求，则重复步骤f，直至不符合地震数据质量控制标准，记录最终的震源个数Nssparse；i、按照新的震源个数Nssparse和接收排列条数Nrsparse，设计新的地震观测系统，其中震源和接收排列随机分布。图1是本专利技术实施方案的技术路线图，其中重点描述随机函数的地球物理参数模型建立，稀疏约束重建地震波场，以及地震照明分析评价先验信息的地质体探测效果。信息驱动的地震观测系统优化方法，包括如下步骤：a、根据基础地调数据，包括地质体尺度信息、非均匀性信息等，建立随机函数的三维地下介质地球物理参数模型。三维地球物理模型可由大、小两种尺度参数表示，其中大尺度参数为地质体的背景介质参数，小尺度参数为地质体的随机扰动参数，其速度v(x,y,z)和密度ρ(x,y,z)函数可表示为；v(x,y,z)＝v0+δv(x,y,z),ρ(x,y,z)＝ρ0+δρ(x,y,z).其中v0，ρ0为背景介质参数，δ为随机扰动参数。b、勘探区域内，设计地面规则密集网格的震源和接收排列，设规则震源个数为Ns，规则接收排列条数为Nr，波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟规则密集网格下的地震数据；c、稀疏化采集接收排列：将规则排列的接收排列随机缺失50％，即接收排列条数降低为round(Nr/2)条，其中round为取整数函数；d、通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟计算步骤c稀疏化接收排列的地震数据；e、将步骤d数据进行稀疏约束重建，得到重建后的密集规则网格地震数据，以先验信息驱动的地质体地震照明分析强度为质量评价标准，质量控制重建后的
地震数据，若符合地质体的勘探目标要求，则重复步骤c，直至不符合地震数据质量控制标准，记录最终的接收排列条数Nrsparse。规格网格数据的地震数据稀疏约束数据重建，可以表达为下式；dataobs＝T·data其中data是密集规则测网数据，dataobs是观测数据，T为稀疏采样矩阵。以较稀疏观测数据来预测密集规则的测网数据，是个欠定问题，一方面控制重建后的数据误差足够小，另一方面约束变换域数据m是稀疏的，即求解混合范数最优化问题，建立如下稀疏约束目标函数： arg 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信息驱动的地震观测系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：a、根据地调基础数据，包括地质体尺度信息、非均匀性信息，建立随机函数的三维地下介质地球物理参数模型；b、在勘探区域内，设计地面规则密集网格震源和接收排列，设规则震源个数为Ns，规则接收排列条数为Nr，通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟规则密集网格下的地震数据；c、稀疏化采集接收排列：将规则排列的检波器随机缺失50％，即接收排列条数降低为round(Nr/2)条，round取整数函数；d、通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟计算步骤c稀疏化接收排列的地震数据；e、将步骤d数据进行稀疏约束重建，得到重建后的密集规则网格地震数据，以先验信息驱动的地质体地震照明分析强度为质量评价标准，质量控制重建后的地震数据，若符合地质体的勘探目标要求，则重复步骤c，直至不符合地震数据质量控制标准，记录最终的接收排列条数Nrsparse；f、同时稀疏化采集震源：将规则排列的震源随机缺失50％，即激发震源个数降低为round(Ns/2)个，round取整数函数；g、通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟计算步骤f稀疏化震源的地震数据；h、将步骤g数据进行稀疏约束重建，得到重建后的密集规则网格地震数据，以先验信息驱动的地质体地震照明分析强度为质量评价标准，质量控制重建后的地震数据，若符合地质体的勘探目标要求，则重复步骤f，直至不符合地震数据质量控制标准，记录最终的震源个数Nssparse；i、按照新的震源个数Nssparse和接收排列条数Nrsparse，设计新的地震观测系统，其中震源和接收排列随机分布。...

【技术特征摘要】
1.一种信息驱动的地震观测系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：a、根据地调基础数据，包括地质体尺度信息、非均匀性信息，建立随机函数的三维地下介质地球物理参数模型；b、在勘探区域内，设计地面规则密集网格震源和接收排列，设规则震源个数为Ns，规则接收排列条数为Nr，通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟规则密集网格下的地震数据；c、稀疏化采集接收排列：将规则排列的检波器随机缺失50％，即接收排列条数降低为round(Nr/2)条，round取整数函数；d、通过波动方程和步骤a建立的地球物理模型，数值模拟计算步骤c稀疏化接收排列的地震数据；e、将步骤d数据进行稀疏约束重建，得到重建后的密集规则网格地震数据，以先验信息驱动的地质体地震照明分析强度为质量评价标准，质量控制重建后的地震数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩向博，王升超，于晨霞，韩立国，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22