一种人工源面波勘探方法、面波勘探装置及终端设备制造方法及图纸

一种人工源面波勘探方法，适用于地质勘探技术领域，该方法包括：通过预设台站处的检波器采集从震源传播过来的面波数据；基于矢量波数变换算法，并根据所述面波数据计算得到频散能量图；从所述频散能量图中提取频散曲线，所述频散曲线包括基阶面波频散曲线和高阶面波频散曲线；根据所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线建立初始地层模型，并根据所述初始地层模型对所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线进行联合反演，得到地层结构的反演数据。通过上述方法，有效提高了面波勘探结果的准确率。还提供一种面波勘探装置及终端设备。

An artificial source surface wave exploration method, surface wave exploration device and terminal equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种人工源面波勘探方法、面波勘探装置及终端设备
本申请涉及地质勘探
，尤其涉及一种人工源面波勘探方法、面波勘探装置及终端设备。
技术介绍
面波，是地震波中一种特殊类型的波，是纵波和横波在震源区域内各界面处经过复杂的反射、透射后相互干涉叠加而成的。面波在传播过程中携带了大量的地层信息，呈现出频散特征，也能够间接反映出层状介质本身所固有的一些特征。因此，通常利用主动源面波对地层结构进行勘探。但是目前利用主动源面波对地层结构进行勘探，需要观测系统和震源成线性排列，而且要求检波器等间距放置。在城市复杂区域经常无法达到上述施工条件，即使可以勉强施工，也无法得到高分辨率的面波勘探图像，进而无法得到准确的地层结构的勘探结果。技术问题有鉴于此，本申请实施例提供了一种人工源面波勘探方法、面波勘探装置及终端设备，以解决现有技术中面波勘探结果不准确的问题。技术解决方案本申请实施例的第一方面提供了一种人工源面波勘探方法，包括：通过预设台站处的检波器采集从震源传播过来的面波数据；基于矢量波数变换算法，并根据所述面波数据计算得到频散能量图；从所述频散能量图中提取频散曲线，所述频散曲线包括基阶面波频散曲线和高阶面波频散曲线；根据所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线建立初始地层模型，并根据所述初始地层模型对所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线进行联合反演，得到地层结构的反演数据。本申请实施例的第二方面提供了一种面波勘探装置，包括：采集单元，用于通过预设台站处的检波器采集从震源传播过来的面波数据；计算单元，用于基于矢量波数变换算法，并根据所述面波数据计算得到频散能量图；提取单元，用于从所述频散能量图中提取频散曲线，所述频散曲线包括基阶面波频散曲线和高阶面波频散曲线；反演单元，用于根据所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线建立初始地层模型，并根据所述初始地层模型对所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线进行联合反演，得到地层结构的反演数据。本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例第一方面提供的所述方法的步骤。本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现本申请实施例第一方面提供的所述方法的步骤。有益效果本申请实施例通过预设台站处的检波器采集从震源传播过来的面波数据，可以任意布置采集装置，降低了对布置场地的要求，提高了面波勘探场地的适应性。通过利用提取出的频散曲线建立初始地层模型，降低了反演运算的计算时间；之后根据初始地层模型对基阶面波频散曲线和高阶面波频散曲线进行联合反演，将高阶面波频散的信息加入到地层的反演运算中，从而降低了反演运算的不确定性，提高了反演运算的鲁棒性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的人工源面波勘探方法的实现流程示意图；图2是本申请实施例提供的人工源面波勘探方法中计算频散能量图的实现流程示意图；图3是本申请实施例提供的面波勘探装置的示意图；图4是本申请实施例提供的终端设备的示意图；图5是本申请实施例提供的提取到的F-C频散谱(a)、频率区间分类(b)和格林函数核函数得到的理论F-C频散谱(c)的示意图；图6是本申请实施例提供的深度域的频散谱和地层模型的示意图。本专利技术的实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1是本申请实施例提供的人工源面波勘探方法的实现流程示意图，如图所示，所述方法可以包括以下步骤：步骤S101，通过预设台站处的检波器采集从震源传播过来的面波数据。在实际应用中，采集从震源传播过来的面波数据所用的装置包括但不限于检波器，例如，可以采用多道有线连接的工程地震仪，或者独立无线连接的地震仪。优选地，检波器可以为主频不高于4hz的宽频带检波器，采集带宽越快越有利于各种频率的面波的采集。检波器的个数大于等于预设个数，例如检波器的数量大于等于12个。检波器的采样频率应满足勘探目的，工程勘探采样率一般不低于200hz。另外，预设台站是人为预先设定的，每个预设台站处放置有一台检波器。其中，面波是地震波的一种，主要在地表传播，能量最大，波速约为3.8千米/秒，低于体波，往往最后被记录到。面波实际上是体波在地表衍生而成的次生波。面波的传播较为复杂，既可以引起地表上下的起伏，也可以是地表做横向的剪切，其中剪切运动对建筑物的破坏最为强烈。面波包括瑞雷波、拉夫波、水力波、斯通利尔波等。而经研究发现Rayleigh波(瑞雷波)在层状介质中相速度随频率改变而改变，呈现明显的频散特性。水平层状介质中的Rayleigh波实际上是纵波和横波在震源区域内各界面处经过复杂的反射、透射后相互干涉叠加而成。它携带了各层介质的P波速度、S波速度、密度等参数信息，且速度主要取决于层状介质中S波速度的分布。Rayleigh波在传播过程中能量和速度的变化特征携带了大量地下地层的信息，呈现出的频散特征，也间接反映了层状介质本身所固有的一些特征。由此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工源面波勘探方法，其特征在于，包括：/n通过预设台站处的检波器采集从震源传播过来的面波数据；/n基于矢量波数变换算法，并根据所述面波数据计算得到频散能量图；/n从所述频散能量图中提取频散曲线，所述频散曲线包括基阶面波频散曲线和高阶面波频散曲线；/n根据所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线建立初始地层模型，并根据所述初始地层模型对所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线进行联合反演，得到地层结构的反演数据。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种人工源面波勘探方法，其特征在于，包括：
通过预设台站处的检波器采集从震源传播过来的面波数据；
基于矢量波数变换算法，并根据所述面波数据计算得到频散能量图；
从所述频散能量图中提取频散曲线，所述频散曲线包括基阶面波频散曲线和高阶面波频散曲线；
根据所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线建立初始地层模型，并根据所述初始地层模型对所述基阶面波频散曲线和所述高阶面波频散曲线进行联合反演，得到地层结构的反演数据。


如权利要求1所述的人工源面波勘探方法，其特征在于，所述基于矢量波数变换算法，并根据所述面波数据计算得到频散能量图，包括：
从所述面波数据中提取震源时间函数；
计算所述震源与所述检波器之间的炮检距，并根据所述炮检距计算所述预设台站与所述震源之间的格林函数；
根据所述震源时间函数和所述格林函数计算得到频散能量图。


如权利要求2所述的人工源面波勘探方法，其特征在于，所述根据所述震源时间函数和所述格林函数计算得到频散能量图，包括：
将所述震源时间函数与所述格林函数进行卷积处理，得到所述预设台站处的面波数据在时间域的垂直分量数据；
对所述时间域的垂直分量数据进行傅里叶变换得到频率域的垂直分量数据；
对所述频率域的垂直分量数据进行矢量波数变换得到频散能量图。


如权利要求3所述的人工源面波勘探方法，其特征在于，所述对所述频率域的垂直分量数据进行矢量波数变换得到频散能量图，还包括：
对所述频率域的垂直分量数据进行矢量波数变换得到中间计算式；
基于贝塞尔函数的正交性质，将所述中间计算式转化为最终计算式；
基于所述最终计算式，计算得到频散能量图。


如权利要求4所述的人工源面波勘探方法，其特征在于，所述时间域的垂直分量数据为：
u
z(x,t)＝f(t)*g
zz(x,t)

其中，u
z(x,t)表示所述垂直分量数据，f表示所述震源时间函数，g
zz表示所述格林函数；

所述频率域的垂直分量数据为：
U(r,ω)＝F(ω)G(r,ω)
其中，U为所述频率域的垂直分类数据，
为两个观测台站之间的距离，ω为角频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振涛，陈晓非，王健楠，潘磊，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44