地震数据重建方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种地震数据重建方法和装置，其中，该方法包括：获取待重建的时间空间域地震数据体；对时间空间域地震数据体沿着时间方向进行快速傅里叶变换，得到时间频率空间域数据体；沿着空间方向，根据实际的空间位置对时间频率空间域数据体进行非均匀傅里叶变换，得到时间频率空间波数域数据体；计算得到与时间频率空间波数域数据体对应的格拉姆矩阵；根据时间频率空间波数域数据体的振幅谱计算得到约束矩阵；根据约束矩阵，计算得到每个时间频率片的波数谱分量，并存储至输出矩阵中；将输出矩阵反变换至时间空间域，得到重建后的地震数据。通过上述方案有效改善了观测数据的空间采样属性，提高了地震数据的成像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地震勘探
，特别涉及一种地震数据重建方法和装置。
技术介绍
在现阶段的地震勘探中，由于勘探经费的限制、野外施工条件等因素的影响，采集到的数据往往难以满足后续的成像对地震数据空间规则性及空间采样密度的要求。稀疏的或不规则的空间采样属性会严重影响地震数据的成像效果，而地震数据重建技术可以在一定程度上改善观测系统的空间采样属性，从而改善地震数据的成像效果。例如：频率-空间域道内插技术、频率-波数域道内插技术等都可实现对稀疏空间采样间隔的加密处理。然而，这些方法首先要求输入的地震数据是规则空间采样的且不能有缺失的地震道，然后，再在每相邻的2道之间构建出新的地震道。由于野外施工条件，例如：陆上地形条件、海上洋流等的影响，原始的地震数据的空间采样经常不满足规则采样或无缺失的要求，因此这类方法一般只能用在叠后数据的加密处理中。还有一些方法，例如：MWNI(MinimumWeightedNormInterpolation)插值方法、POCS(ProjectionOntoConvexSets)插值方法等可实现规则空间采样数据的随机缺失道插值。然而，这类算法要求输入数据是规则空间分布的，或者数据需落在规则网格的中心点上，只是哪些网格缺失数据可以是随机的。然而，由于野外施工条件的限制，很难满足地震道完全规则分布这一要求，因此，在实际操作中这类算法需要先对数据进行网格划分，然后将网格中离中心点最近的道作为中心点处的地震道，抛弃网格中冗余的地震道，然后，再构建出空网格中的地震道。由于算法没有使用地震道真实的坐标位置，而是用离网格中心点最近的道来替代中心点处的地震道，因此实际应用中可能会模糊成像细节、降低成像分辨率。基于非均匀Fourier变换的重建方法可以直接使用地震道的实际坐标位置来重建规则地震数据，这类算法将数据重建问题当作一个波数谱估计问题，采用反演策略来估算非规则采样数据的Fourier系数，一旦Fourier系数被正确地估算出来，数据便可以重建到任意采样网格上。然而，对于稀疏分布数据，反演问题是不适应的，这类算法通常结果不稳定或正则化约束参数较难选择。ALFT(AntiLeakageFourierTransform)方法可以直接使用地震道的实际坐标位置来重建规则地震数据。由于非规则采样造成Fourier变换的基函数不再正交导致能量泄露，因此ALFT先利用非均匀Fourier变换找到对应最大能量的波数分量作为该波数位置谱分量的估计值，然后，再将估计出的波数分量在空间域中减掉以更新数据，最后再重复上述的谱分量的估计过程。非均匀Fourier变换得到的初始波数谱质量直接影响效果，因此，对于大缺口或分布非常不均匀数据ALFT方法通常效果不理想；另一方面，反复调用非均匀Fourier变换搜索最大能量位置也使得ALFT算法的计算效率不高。基于上述分析可以看出，如何高效改善地震数据的空间采样属性，提高地震数据成像质量，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种地震数据重建方法，以达到提高地震数据成像质量的目的，该方法包括：获取待重建的时间空间域地震数据体；对所述时间空间域地震数据体沿着时间方向进行快速傅里叶变换，得到时间频率空间域数据体；沿着空间方向，根据实际的空间位置对所述时间频率空间域数据体进行非均匀傅里叶变换，得到时间频率空间波数域数据体；计算得到与所述时间频率空间波数域数据体对应的格拉姆矩阵；根据所述时间频率空间波数域数据体的振幅谱计算得到约束矩阵；根据所述约束矩阵，计算得到每个时间频率片的波数谱分量，并存储至输出矩阵中；将所述输出矩阵反变换至时间空间域，得到重建后的地震数据。本专利技术实施例还提供了一种地震数据重建装置，以达到提高地震数据成像质量的目的，该装置包括：获取模块，用于获取待重建的时间空间域地震数据体；第一变换模块，用于对所述时间空间域地震数据体沿着时间方向进行快速傅里叶变换，得到时间频率空间域数据体；第二变换模块，用于沿着空间方向，根据实际的空间位置对所述时间频率空间域数据体进行非均匀傅里叶变换，得到时间频率空间波数域数据体；第一计算模块，用于计算得到与所述时间频率空间波数域数据体对应的格拉姆矩阵；第二计算模块，用于根据所述时间频率空间波数域数据体的振幅谱计算得到约束矩阵；第三计算模块，用于根据所述约束矩阵，计算得到每个时间频率片的波数谱分量，并存储至输出矩阵中；第三变换模块，用于将所述输出矩阵反变换至时间空间域，得到重建后的地震数据。在本专利技术实施例中，利用实际的空间位置进行数据重构，既可以加密空间采样间隔，也可以将不规则的空间采样数据进行规则化处理，从而可以有效改善观测数据的空间采样属性，提高地震数据的成像质量。进一步的，通过引入约束矩阵，可以改善当输入数据稀疏空间采样或空间样点存在大缺口时重构数据的效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的地震数据重建方法流程图；图2是根据本专利技术实施例的人工合成地震记录示意图；图3是根据本专利技术实施例的D的振幅谱示意图；图4是根据本专利技术实施例的R2(p)示意图；图5是根据本专利技术实施例的实数的约束矩阵示意图；图6是根据本专利技术实施例的B的振幅谱示意图；图7是根据本专利技术实施例的重建后的地震数据示意图；图8是根据本专利技术实施例的地震数据重建装置的结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本专利技术做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施方式及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。在本专利技术实施例中，提供了一种地震数据重建方法，如图1所示，可以包括以下步骤：步骤101：获取待重建的时间空间域地震数据体；其中，该时间空间域地震数据体可以通过在地表激发地震波，所激发的地震波经地下反射面部分反射后，被布置在地表的接收器所接收，从而得到时间-空间域地震数据体T(t,x)，其中，在该时间空间域地震数据体中有多个空间点。步骤102：对所述时间空间域地震数据体沿着时间方向进行快速傅里叶变换，得到时间频率空间域数据体；步骤103：沿着空间方向，根据实际的空间位置对所述时间频率空间域数据体进行非均匀傅里叶变换，得到时间频率空间波数域数据体；步骤104：计算得到与所述时间频率空间波数域数据体对应的格拉姆矩阵；步骤105：根据所述时间频率空间波数域数据体的振幅谱计算得到约束矩阵；具体地，可以按照以下方式计算得到约束矩阵：S1：将时间频率空间波数域数据体表示为D(f,k)，其中，f表示时间频率，k表示波数；S2：将时间频率空间波数域数据体D(f,k)的振幅谱变换为R1(f,p)，其中，p＝k/f；S3：将p位置沿f方向对所述R1(f,p)进行求和，得到R2(p)；S4：将R2(p)重复地放到每个f位置上，得到数据R3(f,p)；S5：按照k＝pf，对数据R3(f,p)进行逆变换，以得到约束矩阵。步骤106：根据所述约束矩阵，计算得到每个时间频率片的波数谱分量，并存储至输出矩阵中；基于约束矩阵，可以按照以下方式计算得到每个时间频率片的波数谱分量，对约束矩阵中的每个时间频率片的波数振幅谱执行以下操作，直至得到每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震数据重建方法，其特征在于，包括：获取待重建的时间空间域地震数据体；对所述时间空间域地震数据体沿着时间方向进行快速傅里叶变换，得到时间频率空间域数据体；沿着空间方向，根据实际的空间位置对所述时间频率空间域数据体进行非均匀傅里叶变换，得到时间频率空间波数域数据体；计算得到与所述时间频率空间波数域数据体对应的格拉姆矩阵；根据所述时间频率空间波数域数据体的振幅谱计算得到约束矩阵；根据所述约束矩阵，计算得到每个时间频率片的波数谱分量，并存储至输出矩阵中；将所述输出矩阵反变换至时间空间域，得到重建后的地震数据。

【技术特征摘要】
1.一种地震数据重建方法，其特征在于，包括：获取待重建的时间空间域地震数据体；对所述时间空间域地震数据体沿着时间方向进行快速傅里叶变换，得到时间频率空间域数据体；沿着空间方向，根据实际的空间位置对所述时间频率空间域数据体进行非均匀傅里叶变换，得到时间频率空间波数域数据体；计算得到与所述时间频率空间波数域数据体对应的格拉姆矩阵；根据所述时间频率空间波数域数据体的振幅谱计算得到约束矩阵；根据所述约束矩阵，计算得到每个时间频率片的波数谱分量，并存储至输出矩阵中；将所述输出矩阵反变换至时间空间域，得到重建后的地震数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述时间频率空间波数域数据体的振幅谱计算得到约束矩阵，包括：将所述时间频率空间波数域数据体表示为D(f,k)，其中，f表示时间频率，k表示波数；将所述时间频率空间波数域数据体D(f,k)的振幅谱变换为R1(f,p)，其中，p＝k/f；将p位置沿f方向对所述R1(f,p)进行求和，得到R2(p)；将所述R2(p)重复地放到每个f位置上，得到数据R3(f,p)；按照k＝pf，对所述数据R3(f,p)进行逆变换，得到所述约束矩阵。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述约束矩阵，计算得到每个时间频率片的波数谱分量，并存储至输出矩阵中，包括：对所述约束矩阵中的每个时间频率片的波数振幅谱执行以下操作，直至得到每个时间频率片的波数谱分量：将约束矩阵中当前时间频率片的波数振幅谱与前一时间频率片所对应的波数振幅谱进行向量点乘；按照向量点乘的结果从大到小，依次求取当前时间频率片的每个波数谱分量；将所述当前时间频率片的每个波数谱分量存储至输出矩阵中。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按照向量点乘的结果从大到小的依次求取当前时间频率片的每个波数谱分量，包括：从时间频率空间波数域数据体中抽取当前时间频率片存入向量F(k)；按照向量点乘的结果从F(k)中依次抽取最大能量的分量，将抽取的最大能量的分量存入输出矩阵B(f,k)的对应位置，并对每个分量执行以下操作：将当前抽取的分量乘以格拉姆矩阵对应位置处的列向量，并将相乘结果从F(k)中减去，用减去相乘结果后的取值更新F(k)。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将所述输出矩阵反变换至时间空间域，得到重建后的地震数据，包括：按照预先指定的期望空间位置进行傅里叶反变换，得到重建后的时间空间域地震数据。6.一种地震数据重建装置，其特征在于，包括：获...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝彬，钱忠平，赵波，杨志昱，蔡东地，孙静，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11