一种浅海海底节点二次定位方法技术

本发明专利技术公开了一种浅海海底节点二次定位方法，该方法包括以下步骤：一、炮点和海底节点的布设及地震波数据的采集；二、初至波初至时间的拾取及分离；三、参与定位的有效炮点的选择；四、海底节点二次定位目标函数的获取；五、海底节点二次定位位置的获取。本发明专利技术方法步骤简单，设计合理，利用直达波初至和折射波初至联合进行二次定位，准确且快速获取海底节点的位置，能够解决浅海仅利用直达波初至进行二次定位时存在的初至数量少、方位分布不均且受炮端干扰的问题，实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种浅海海底节点二次定位方法


[0001]本专利技术属于海底节点二次定位
，尤其是涉及一种浅海海底节点二次定位方法。

技术介绍

[0002]目前，海底节点(OBN—Ocean Bottom Nodes)在海洋地震勘探中显示出极大优势，不仅能获取宽方位、大偏移距、含有转换横波的高质量地震数据，在施工中也不受调查船设备配置和电缆连接的限制，尤其灵活适用于船只和作业平台密集的海域。OBN在实际作业中根据GPS及其他定位系统按照预设测线位置布设，称为一次定位。在OBN布设过程中，由于受到人工抛掷误差、船速变化、沉降速度、洋流潮汐引起的漂移等影响，实际投放位置往往偏离设计位置，即使布设位置准确，在勘探工期内，由于渔船、气候变化、海洋生物等也会影响海底节点位置。忽略位置的变化，仍使用一次定位的位置处理地震波数据将会直接影响CMP面元的准确划分、动校正的正确使用等，对地震波数据的成像造成较大误差，所以要通过二次定位获取海底节点的真实位置。
[0003]目前主要的二次定位方法有声波定位和地震波定位。声波定位是使用声学设备及系统，能快速得到定位结果，效率较高，但设备昂贵、定位成本较高。地震波定位手段灵活，能满足施工的精度要求，同时能实现炮检双向定位，比较典型的方法有：基于波场的波场模拟法、波场延拓法，基于直达波初至的近正四面体法、搜索法、曲面扫描拟合法等。基于波场的定位方法需要从波场出发，做模拟或外推延拓，该方法计算量较大、计算速度慢、定位效率低。初至波定位大多是基于直达波初至，直达波定位广泛应用于深水域，在浅海地区存在许多问题。浅海域海底坚硬、地形平坦时容易形成稳定的折射面，折射波较为发育，地震波数据记录中的初至主要是折射波，直达波初至数量少、方位分布不均且因炮端的干扰初至难以准确拾取。仍使用直达波初至定位会降低定位的精度，甚至定位失败，因此，可以引入宽方位、远偏移距、数据量丰富的折射波初至参与定位。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种浅海海底节点二次定位方法，其方法步骤简单，设计合理，利用直达波初至和折射波初至联合进行二次定位，准确且快速获取海底节点的位置，能够解决浅海仅利用直达波初至进行二次定位时存在的初至数量少、方位分布不均且受炮端干扰的问题，实用性强。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种浅海海底节点二次定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、炮点和海底节点的布设及地震波数据的采集：
[0007]步骤101、在海面上布设多条炮线，每条炮线上设置多个炮点；其中，炮线的数量为L，L条炮线按照震源船放炮的顺序依次标记为第1条炮线，
…
，第l条炮线，...，第L条炮线，l和L均为正整数，1≤l≤L，每条炮线上炮点的数量为N个，N个炮点位于同一直线上，N个炮点
的编号按照震源船的运行方向由前至后依次标记为第1个炮点，...，第n个炮点，...，第N个炮点，n为炮点编号，n和N为正整数，且1≤n≤N；
[0008]步骤102、在海底设计多个海底检波点，并在每个海底检波点处投放海底节点；其中，海底检波点和海底节点的数量均为K，K个海底检波点位于同一直线上，K个海底检波点按照震源船的运行方向由前至后依次标记为第1个海底检波点，...，第k个海底检波点，...，第K个海底检波点，相应的K个海底节点依次标记为第1个海底节点，...，第k个海底节点，...，第K个海底节点，k和K均为正整数，且1≤k≤K；
[0009]步骤103、建立O
‑
XYZ坐标系；其中，原点为O，X轴和Y轴形成的平面XOY处于海平面上，Z轴垂直平面XOY且向下为正；
[0010]步骤104、在O
‑
XYZ坐标系下，设定第k个海底检波点的设计位置P(X
k
,Y
k
,Z
k
)和第l条炮线中第n个炮点的坐标位置Q(x
l,n
,y
l,n
,z
l,n
)；其中，X
k
,Y
k
,Z
k
分别表示第k个海底检波点在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的坐标分量；x
l,n
,y
l,n
,z
l,n
分别表示第l条炮线中第n个炮点在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的坐标分量；
[0011]步骤105、采用震源船依次在L条炮线上N个炮点激发地震波至海底的过程中，K个海底节点分别采集到L条炮线上N个炮点激发的地震波数据；
[0012]步骤二、初至波初至时间的拾取及分离：
[0013]步骤201、根据K个海底节点分别采集L条炮线上N个炮点激发的地震波数据，拾取第l个炮线上第n个炮点激发地震波至海底时第k个海底节点采集到的初至波初至时间T
k
(l,n)；
[0014]步骤202、根据公式得到出现折射波初至的临界距离d；其中，V
1c
表示地震波在海水中的传播速度测量值，V
2c
表示地震波在海底介质中的传播速度测量值，h表示海水深度；
[0015]步骤203、根据第k个海底节点采集到的初至波初至时间T
k
(l,n)以及出现折射波初至的临界距离d，从步骤105中的地震波数据中获取第k个海底节点采集到的初至波为直达波所对应的多个炮点和第k个海底节点采集的初至波为折射波时所对应的多个炮点，并将第k个海底节点采集到的初至波为直达波所对应的多个炮点记作初至波为直达波集合，第k个海底节点采集的初至波为折射波时所对应的多个炮点记作初至波为折射波集合；
[0016]步骤三、参与定位的有效炮点的选择：
[0017]步骤301、将每一条炮线上相邻两个炮点之间的间距记作L
d
；
[0018]步骤302、获取第k个海底节点的待选择炮点；
[0019]步骤303、剔除异常炮点获取第k个海底节点的有效炮点；
[0020]步骤304、根据步骤203中初至波为直达波集合和初至波为折射波集合，从步骤303中第k个海底节点的有效炮点中得到第k个海底节点采集的初至波为直达波的有效炮点和第k个海底节点采集的初至波为折射波的有效炮点；
[0021]步骤305、第k个海底节点采集的初至波为直达波的有效炮点按照炮线顺序和炮点顺序排序并依次标记为第1个直达波有效炮点，...，第p个直达波有效炮点，...，第P个直达波有效炮点；其中，p和P均为正整数，且1≤p≤P；
[0022]将第k个海底节点采集的初至波为折射波的有效炮点按照炮线顺序和炮点顺序排
序并依次标记为第1个折射波有效炮点，...，第p
′
个折射波有效炮点，...，第P
′
个折射波有效炮点；其中，p
′
和P
′
均为正整数，且1≤p<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅海海底节点二次定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、炮点和海底节点的布设及地震波数据的采集：步骤101、在海面上布设多条炮线，每条炮线上设置多个炮点；其中，炮线的数量为L，L条炮线按照震源船放炮的顺序依次标记为第1条炮线，
…
，第l条炮线，...，第L条炮线，l和L均为正整数，1≤l≤L，每条炮线上炮点的数量为N个，N个炮点位于同一直线上，N个炮点的编号按照震源船的运行方向由前至后依次标记为第1个炮点，...，第n个炮点，...，第N个炮点，n为炮点编号，n和N为正整数，且1≤n≤N；步骤102、在海底设计多个海底检波点，并在每个海底检波点处投放海底节点；其中，海底检波点和海底节点的数量均为K，K个海底检波点位于同一直线上，K个海底检波点按照震源船的运行方向由前至后依次标记为第1个海底检波点，...，第k个海底检波点，...，第K个海底检波点，相应的K个海底节点依次标记为第1个海底节点，...，第k个海底节点，...，第K个海底节点，k和K均为正整数，且1≤k≤K；步骤103、建立O
‑
XYZ坐标系；其中，原点为O，X轴和Y轴形成的平面XOY处于海平面上，Z轴垂直平面XOY且向下为正；步骤104、在O
‑
XYZ坐标系下，设定第k个海底检波点的设计位置P(X
k
,Y
k
,Z
k
)和第l条炮线中第n个炮点的坐标位置Q(x
l,n
,y
l,n
,z
l,n
)；其中，X
k
,Y
k
,Z
k
分别表示第k个海底检波点在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的坐标分量；x
l,n
,y
l,n
,z
l,n
分别表示第l条炮线中第n个炮点在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的坐标分量；步骤105、采用震源船依次在L条炮线上N个炮点激发地震波至海底的过程中，K个海底节点分别采集到L条炮线上N个炮点激发的地震波数据；步骤二、初至波初至时间的拾取及分离：步骤201、根据K个海底节点分别采集L条炮线上N个炮点激发的地震波数据，拾取第l个炮线上第n个炮点激发地震波至海底时第k个海底节点采集到的初至波初至时间T
k
(l,n)；步骤202、根据公式得到出现折射波初至的临界距离d；其中，V
1c
表示地震波在海水中的传播速度测量值，V
2c
表示地震波在海底介质中的传播速度测量值，h表示海水深度；步骤203、根据第k个海底节点采集到的初至波初至时间T
k
(l,n)以及出现折射波初至的临界距离d，从步骤105中的地震波数据中获取第k个海底节点采集到的初至波为直达波所对应的多个炮点和第k个海底节点采集的初至波为折射波时所对应的多个炮点，并将第k个海底节点采集到的初至波为直达波所对应的多个炮点记作初至波为直达波集合，第k个海底节点采集的初至波为折射波时所对应的多个炮点记作初至波为折射波集合；步骤三、参与定位的有效炮点的选择：步骤301、将每一条炮线上相邻两个炮点之间的间距记作L
d
；步骤302、获取第k个海底节点的待选择炮点；步骤303、剔除异常炮点获取第k个海底节点的有效炮点；步骤304、根据步骤203中初至波为直达波集合和初至波为折射波集合，从步骤303中第k个海底节点的有效炮点中得到第k个海底节点采集的初至波为直达波的有效炮点和第k个海底节点采集的初至波为折射波的有效炮点；
个待选择炮点，...，第k
a
个待选择炮点，...，第k
A
个待选择炮点；其中，a和A均为正整数，且1≤a≤A，A表示第k个海底节点的待选择炮点的总数，k1，k
a
和k
A
均为正整数。3.按照权利要求2所述的一种浅海海底节点二次定位方法，其特征在于：步骤303中剔除异常炮点获取第k个海底节点的有效炮点，具体过程如下：步骤3031、将A个待选择炮点和第k个海底检波点的水平间距分别记作A个炮检距；根据步骤201中的初至时间得到A个待选择炮点分别激发地震波至海底时第k个海底节点采集到的初至波初至时间；步骤3032、以炮检距为x轴，以初至时间为y轴，将步骤3031中的A个炮检距和初至时间进行绘制并拟合得到关系曲线；步骤3033、将偏移关系曲线且偏移的初至时间大于100ms所对应的待选择炮点剔除，得到第k个海底节点的有效炮点。4.按照权利要求1所述的一种浅海海底节点二次定位方法，其特征在于：步骤五中采用模拟退火算法，得到目标函数Q(k)的实际坐标的最优解，具体过程如下：步骤501、设定第k个海底节点的迭代的初始位置坐标为第k个海底节点所对应的第k个海底检波点的设计位置并记作P0(X
k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马力，李庆春，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：