SEGY地震数据格式解析及转换方法

1、 地震数据格式解析及转换方法 王 增 波 李 雁 鸿赵剑陈 继 红钱 忠 平（东方地球物理公司物探技术研究中心 ，河 北 涿 州 ）摘要王 增 波 ，李 雁 鸿 ，赵 剑 ，陈 继 红 ，钱 忠 平 地震数据格式解析及转换方法 物 探 装 备 ，（）： 格 式 是 学会所制定的一种标准地震数据记录格式 。 严 格 按 照该标准生成的 数 据 ，称 之 为 标 准 数 据 ；而没有严格按照该标准生成的 数 据 ，称 之 为 非 标 准 数 据 。 为 了 能 解 析 和 转 换 这 些 格式的地震数据 ，本文给出了全面 、有效的解析方法及不同地震数据格式之间的转换方法 。关 键 词 地 震 数

2、据 格 式数据的解析与转换 ， ，（）： ， ， ，据 格 式 。 系 统 一 般 是 通 过 输 入 程 序 先 把 数据 转 成 系 统 内 部 格 式 数 据 之 后 再 作 处 理 ；或 通 过 输 出 程 序 把 内 部 格 式 数 据 输 出 成 数 据 ，以 便 输引 言 格 式 不 仅 是 地 震 勘 探 采 集 的 数 据 格 式 ，而 且 也 是 一 种 通 用 的地震数据交换格式 。 处 理 、解 释 系 统 一 般 都 支 持 地 震 数 据 格 式 的 加 载 与 输 出 ，不 同 系 统 之 间 可 以 借 助 格 式 的 地 震 数 据 来 共 享 和 交 流 成

3、 果 。 标 准 文 档 描 述 的 文 件 头 信 息 和 道 头 信 息 是 两 个 字 节 短 整 型 或 者 是 四 个 字 节 的 整 型 。 然 而 ，不 同 的 系 统 对 其 生 产 的 数 据 做 了 扩 充 ， 有 的 定 义 了 一 个 字 节 的 信 息 ，有 的 定 义 了 四 个 字 节 的 浮 点 类 型 信 息 ，还有的把本该放在规定 位 置的信 息 放 在 了 别 的 位 置 上 ，这 就 产 生 了 非 标 准 数 据 。我 们 把 数 据 内 容 正 确 提 取 的 过 程 ，称 为 解 析 。处 理 、解 释 系 统 一 般 都 有 自 己 内 部 的

4、地 震 数 据格 式 ，如 ：、 等 处 理 系 统 内 部 使 用 的 数入 到 其 它 系 统做进一步处理或解释 。 这 里 的 输 入 、输 出 过 程 就 是 数 据 与 另 一 种 数 据 格 式 之 间的 转 换 过 程 。本 文 介 绍 的就是对标准和 非 标准 格 式 进 行 灵 活 解 析 ，以 及 与 不 同 数 据 格 式 之 间 方 便 、直 观 地 转 换 方 法 。 文 件文 件 结 构 格 式 的 数 据 既 可 以 记 录 在 磁 盘 上 ，也 可 以 按 数 据 块 形 式 记 录 在 磁 带 上 。对 于 记 录 在 磁 带 介 质 上 的 文 件 来 说

5、，其 前 面 是 字 节 的 字 符 组 成 的磁带标签记录块 ，这 个 记 录 块 是 可 选 的 ；下 一 个 是 字 节 的 记 录 块 卡 ；后 面 是 王 增 波 ，男 ，年 出 生 ，工 程 师 。年毕业于石油大学（华 东）计算机及应用专业 ，现从事地震数据处理技术及软件的开发工作 。字 节 的 记 录 块 二 进 制 文 件 头 （见 图 ），二 进 制 文件 头 后 面 为 可 选 的扩展文本文件头 ，由 个 或 多 个字 节 扩 展 文 本 文 件 头 记 录 组 成 ；最 后 是 数 据 道 记 录 块 ，每 个 数 据 道 记 录 前 面 为 一 个 字 节 的 道头 描

6、 述 、后 面 为 地 震 数 据 样 点 值 。磁 盘 文 件 的 结 构 除 了 没 有 最 前 面 字 节 的 磁带 标 签 记 录 块 ，其 余 与 磁 带 的 基 本 一 致 。解 析 数 据 时 的 注 意 事 项新 修 订 的 标 准（修 订 版 本 ）规 定 ，数 据 可 以 包 含 扩 展 文 本 文 件 头 ，该文件 头在二进制卷头 记 录 后 、第 一 个 数 据 道 记 录 前 ，可 以 用 或 编 码 记 录 ，能 提 供 扩 展 的 空 间 并 以 灵 活 定图 标 准 文件的字节流结构图 义 的 方 式 来 记 录 与 数 据 文 件 有 关 的 信 息 ，同 时

7、 还 规定 文 件 的 卡部分也可以用 编 码 记 录 。 由 于 新 旧 标 准 有 些 差 别 ，解 析 数 据 时 ，对 文 本 文 件 相 关 的 内 容 要 具 体 分 析 和 处 理 。新 标 准（修 订 版 本）规 定 ， 格 式 支 持 可 变 长 度 的 数 据 道 ，二 进 制 文 件 头 记 录 的 样 点 数 允 许 与 道 头 记 录 的 样 点 数 不 同 ，道 头 中 记 录 的 样 点 数 为 可 变 的 。 在 解 析 数 据 时 要 注 意 判 断 其 是 否 为 变 道 长 数 据 ，如 果 是 ，则 要通过每一道的道 头 中 记 录 的 样 点 个 数

8、来 确 定 道 长 和 样 点 个 数 。对 于 普 通 的 数据信息浏览 程 序 ，由于可变道长的 数 据 不 能 随 机 存 取 ，就会因为直接定位第 一 道后而 导 致 其 它 道 的 位 置 错 误 ，所 以 要 浏 览 变 道 长 数 据 ，就 要 对 任 意 道 数 据 位 置 信 息 做 相 关 的 处 理 。端）的 ，否 则 就 是 （大 端 ）的 。 通 常 机是 的 ，而 工 作 站 是 的 ，网 络 字 节 序 规 定 也 是 的 。下 面 举 例 介 绍 类 型 数 值 在 内 存 中 以 、的 表 示 。对 于 ；十 六 进 制 表 示 为 ：低 地 址高 地 址表

9、示 为 ：低 地 址高 地 址判断机器 字 节 序 的程序代码如下 ：（） ； 格 式 解 析 基 础 字 节 序 标 准 （修 订 版 本 ）规 定 ，所 有 的 二 进 制 值 都 被 设 定 为 应 用 “”（大 端 ）字 节 排 序 方式 。在 组 成 一 个 数 字 的 这 些 字 节 中 ，最 高 位 字 节 （含 有 符 号 位 ）写 在 最 靠 近 文 件 开 始 的 位 置 ，最 低 位 字 节写 在 最 靠 近 文 件 结 尾 的 位 置 。解 析 数 据 时 ，理 解 字 节 序 十 分 重 要 ，通 常 称 作 正 序 和 反 序 。计 算 机 的 基 本 存 储 单

10、元 是 字 节 ，其 保 存 一 个 字 节 内 容 ，并 且 对 应 一 个 地 址 。 对 于 大 于 十 进 制 （）的 整 数 ，要 用 到 多 个 存 储 单 元 。 存 储 单 元 的 地 址 总 是 由 低 到 高 排 列 ，对 于 多 字 节 的 数 值 ，如 果 先 （ ）（）；！ ；函 数 返 回 值 是 真 ，则 代 表 运 行 程 序 的 机 器 字 节序 是 ，否 则 是 字 节 序 。 字 节 交 互因 为 标 准 （修 订 版 本 ）规 定 使 用 字 节 记 录 数 据 ，如 果 应 用 （用 户 ）程 序 的 机 器 字 节 序 是 ，则 要 对 数 据 增

11、加 一步 字 节 交 换 处 理 ，才 能 让 机 器 正 确 地 识 别 字 节 序 。字 节交换 就是对多字节 的 数值 ，进 行 高 低 字 节见 到 的 是 低 位 的 字 节 值 ，则 系 统 是 （小浮点数格式的数值（）（）（）。的 逐 一 互 换 。 对 于 数 据 ，一 般 有 字 节 、字 节 、字 节 三 种 。 下 面 的 函 数 就 是 对字 节 内 容 的 交 换 处 理 ：（ ，） ；（；） （，）；（，）；其 中 ， 是 符 号 位 （若 是 则 为 负 数 ）； 所 有 的二 进 制 值 （指 数）； 所 有 的 二 进 制 值 ；且 。数 据 样 点 值 转

12、换 程 序 如 下 ：（ ， ，） （，；） ； 格式的指数部分 ； 格式的小数部分 （ ）； （） ）；转 成 格 式 的 指 数 （ ）转 成 格 式 的 小 数（ ）！ ） ； ； ；（） ；组 合 格 式数 据 样 点 值 转 换 标 准 规 定 格 式 码 有 五 种 ，分 别 是 ：字 节 浮 点 、 字 节 二 进 制 补 码 整 型 、 字 节 二 进 制 补 码 整 型 、字 节 带 增 益 定 点 、字 节 浮 点 以 及 字 节 二 进 制 补 码 整 型 。 数 据 样 点 值 均 按 字 节 次 序 来 记 录 。 在 进 行 数 据 样 点 值 转 换 之 前 ，要

13、 先 判 断 是 否 需 要 做 字 节 交 换 处 理 。 格 式 是 最 常 用 的 记 录 格 式 ，也 是 这 些 格 式 中 最 复 杂 的 一 种 。 而 浮 点 格 式 就 是 我 们 常 说 的 单 精 度 浮 点 数 。这 里 以 将 格 式 转 换 成 格 式 为 例 ，来 介 绍 数 据 样 点 值 的 转 换 。 浮 点 数 格 式 和 浮 点数格式的描述分 别 见 表 、表 所 列 。表 浮 点 数 格 式结 构 体 对 齐如 果 只 处 理 标 准 数 据 ，可 以 根 据 文 档 里 对 字 节 二进制文件头和 字 节 的 道 头 描 述 ，来 分 别 定 义 相

14、 应 的 结 构 体 ，再 把 数 据 文 件 中 相应的内容拷 贝 到 其 结构体的变量中 。这 里 要 注 意 结 构 体 字 节 对 齐 的 影 响 。如 结 构 体 ： ； 浮点数格式的数值（）（）。其 中 ， 是 符 号 位（若 是 则 为 负 数 ）； 所 有 的 二 进 制 值 （指 数）； 所 有 的 二 进 制 值 。表 浮 点 数 格 式结 构 体 的 大 小 不 是 （）（），而 是 个 字 节 ，原 因 如 下 ：内 存 空 间 是 按 照 字 节 来 划 分 的 ，从 理 论 上 说 ，对 内 存 空 间 的 访 问 可 以 从 任 何 地 址 开 始 ，但 是 在

15、实 际中 为 了 提 高 访 问 内 存 的 速 度 ，规 定 了 对 于 某 些类型的数据 只 能 从 特定的起始位置开始访问 。如位字 节 字 节 字 节 字 节 位字 节 字 节 字 节 字 节 果 一 个 变 量 占 用 个 字 节 ，则 该 变 量 的 起 始 地 址 必须 能 够 被 整 除 ，对 于 结 构 体 而 言 ，这 个 取 其 成 员 中 数 据 类 型 占 空 间 值 最 大 的 那 个 。这样就决定了各 种 数 据 类 型 只 能 按 照 相 应 的 规 则 在 内 存 空 间 中 存 放 ，而 不 能 一 个 接 一 个 地 顺 序 排 列 。对 于 结 构 体

16、的 大 小 ，每 个 成 员 按 其 类 型 的 对 齐参 数（型 其 自 身 对 齐 值 为 个 字 节 ，型 为个 字 节 ，型 为 个 字 节 等 ）和 指 定 对 齐 参 数 （用 指 令 ，若 不 指 定 则 恢 复 默 认 值 ）中 较 小 的 一 个 对 齐 ，并 且 结构体的大小必须为 成 员中最 大 对 齐 参 数 的 整 数 倍 ，不 够 就 补 空 字 节 。这样我 们定 义的二 进制文 件 头和道头结构的大 小 可 能 就 不 是 和 字 节 了 ，把 相 应 的 内 容 拷 贝 到 其 结 构 变 量 中 ，就 会 出 问 题 。解 决 方 法 ：可 以 通过 （）指

17、 令 来 指 定 对 齐 值 ，这 里 的 设 置 成 就 可 以 了 。如 结 构 体 ： （） ；（）结 构 体 的 大 小 就 是 （）（）字 节 。件 就 可 以 描 述 这 个 非 标 准 数 据 。程 序 只 要 分 析 这 两个 文 本 文 件 ，就 可 以 根 据 文 件 描 述 的 信 息 来 解 析 数 据 ，而 不 用 关 心 数 据 是 否 标 准 。图 和 图 分 别 显 示 了 二 进 制 文 件 头 、道 头 文 本 文 件 的 部 分 信 息 ，每 一 行 信 息 由 四 列 组 成 ：第 一 列的 三 个 数 字 代 表 的 涵 义 是 本 道 头 的 序 列

18、 编 号 、起 始 位 置 、终 止 位 置 ；第二列是本道 头 的 数 据 类 型 ；第 三 列 是 给 这 个 道 头 赋 予 的 名 称 ；第四 列是对这个道头 的 信 息 描 述 。图 二进制文件头信息描述 格 式 数 据 解 析通 过 分 析 文 档 ，发现二进制文件头或每 一 道 道 头 中 的 具 体 数 值 可 以 由 两 个 因 素 来 确 定 ：一 个 是 所 在 二 进 制 文 件 头 或 道 头 块 中 的 位 置 ，另 一 个 是 数 据 类 型 。任 何 一 个 二 进制文件头或道头 内 容 ， 如 果 给 出 了 这 两 个 信 息 ，便 能 正 确 提 取 其

19、数 值 。如 果 解 析 的 数 据 为 标 准 的 数 据 ，可 以 把 二 进 制 文 件 头 或 道 头 定 义 成 结 构 体 或 类 ，根 据 标 准 文 档 中 卷 头 或 道 头 的 信 息 定 义 相 应 的 成 员 变 量 ，然 后按照 文档 描述的位置 和数据 类 型信息来获取相应 的 值 。若 要 解 析 的 是 非 标 准 数 据 ，例 如 ：某 一个卷 头信 息的位置变 了或者 增 加了特殊的道头内 容 ，还 是 采 用 上 述 方 法 来 处 理 ，可 能要针对不同的非 标 准 数 据 修 改 程 序 。 这 种 方 法 不 灵 活 ，对 数 据 的 适 应 性 不

20、 强 。为 了 适 应 所 有 格 式 的 数 据 ，以 标 准 文 档 为 蓝 本 ，把 二 进 制 文 件 头 和 道 头 的 信 息 归 纳 放 入 相 应 的 文 本 文 件 中 ，这 样 对 于 不 同 的 非 标图 道 头 信 息 描 述例如，如果想解析二进制文件头中的“样 点 数”这个内容，通过文本 文 件 可 以 得 到 其 信 息：该 值 在 字节，类 型 是 ，占 两 个 字 节。根 据 这 些 信 息，即 可在二进制文件头缓冲区中取到“样点数”的数值。为 了 能 处 理 不 同 的 非 标 准 数 据 ，程 序 中定 义 了 能 够 处 理 的 数 据 类 型 ：字 符

21、型 、短 整 型 、整 型 、浮 点 类 型 、位 整 型 和 双 精 度 浮 点 类 型 。 ， ；准 的 数 据 ，只 要 根 据 这 个 数 据 来 修 改 文 本 文；第 一 列 位 置 信 息 ；第二列类型信息 ；第 三 列 名 字 信 息 ；第 四 列 描 述 信 息；字 节 长 度； ； ；通 过 解 析 二 进 制 文 件 头 和 道 头 的 描 述 信 息 文件 ，可 以 把 文 件 中 的 每一个道头和二进制 文 件头生 成 一 个 类 型 的 变 量 。 为 方 便 以 后 应 用 程 序 ，这 里 把 这 些 变 量 保 存 到 中 。 图 是 解 析 和 的 内 容

22、，其 中 显示 出 了 数据的卷头和 道 头具体数值 。置 的 描 述 信 息 。解 析 数 据 时 ，只 用 了 第 一 列和 第 二 列 信 息 ，第 三 列 并 没 有 用 到 ，但 实 际 上 第 三 列 信 息 就 是 为 数 据 格 式 转 换 而 设 置 的 。设置第三 列 的 目 的就是为了简化设定输 入 数据 和 输 出 数 据 的 卷 头 、道 头 对 应 关 系 。如 图 所 示 ，通 过 引 用 这 列 的 名 称 ，用 户 使 用 时 很 方 便 而 且 可 以 任意地设定输入 和 输 出 数据的卷头或道头信息 转 换对 应 的 表 达 式 ，还 可 以 把 卷 头

23、、道头进行算术运 算 或调 用 简 单 的 数 学 函 数 进 行 处 理 。图 数据转换对应关系 例 如 ： 格 式 数 据中没有道长 内 容 ，如 果想 得 到 道 长 （单 位 ），可 以 这 样 写 表 达 式 ：。 通过解析具体的 数 据 ，从 而 得 到 和 两 个 变 量 所 代 表 的 具 体 数 值 ，然 后 把 这 两 个 数 值 代 入 表 达 式 中 ，求 值 ，便 得 到 期 望 的 结 果 。图 根据文本描述信息解析的道头内容 结 束 语 与其它格式数据的转换 为 了 方 便 介 绍 数据与其它格 式 数 据 之 间 的 转 换 ，这 里 以 一 种 格 式 （标

24、记 ） 数 据 转 换 成 另 一 种 格 式 （标 记 ）数 据 为 例 ，来 介 绍 数据格式转换过程 。这 样 的 好 处 是 ，如 果 我 们 把 或 换 成 其 它 系 统 格 式 的 数 据 ，相 当 于 该 系 统 输 入 或 输 出 数 据 ，即 这 个 系 统 格 式 的 数 据 与 格 式 数 据 之 间 互 相 转 换 。通 过 观 察 二 进制文件头和道 头 信 息 文 本 文 件 的 四 列 信 息 ，可以看出其中第四列 信 息是为 很 多 格 式地震数据的二进制 文 件 头 和道 头 信 息 没 有 按 照 文 档 规 定 的 位 置 来 放 置 ，这 可 能 是

25、应 用 人 员 为 了 方 便 放 置 文档中没有规定 的 内 容 ，也 可 能是处理或解释项目的具体要求 。 通 过 利 用 本 文 介 绍 的 解 析 和 转 换 方 法 ，用 户 可 以 根 据 需 要 任 意 地 查 看 标 准 、非 标 准 的 二 进 制 文 件 头 和 道 头 信 息 ；还 可 以 针 对 格 式 与 其 它 数 据 格 式 之 间 的 转 换 ，任 意 设 置 卷 头 或 道 头 的 对 应 关 系 或 相 关 的 表 达 式 。 该 方 法 能 满 足 处 理 格 式 用 户 的 需 要 ，灵 活 易 用 ，给 数 据处理和解释人员带来 极 大的 方 便 ，提

26、 高 了 工 作 效 率 。本文给出 的 方 法 来自于工作经验的总结 。在 实了方便 用户 对每一个道 头或二 进 制文件头查看而设 际 工 作 中 ，得 到 了 赵 波 和 罗 国 安 等 领 导 的 关 心 、支 持和 帮 助 。在 本 文 的 完 成 过 程 中 ，单 位 的 同 事 也 给 予 了 很 大 的 帮 助 ，在 此 向 他 们 表 示 衷 心 的 感 谢 。 著 ，侯 捷 ，孟 岩 译 武 汉 ：华中科技大学出版社 ， 著 ，姜 宏 ，何 源 ，蔡 晓 俊 译 编 程 艺 术 北 京 ：电子工业出版社 ，参 考 文 献收 稿 日 期 ： 制 定 檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾

27、檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾（上 接 第 页）降 低 到 ，相 应 地 单 线 实 时 带 道 能 力 也 由 道 降 低 到 道 。（） 系 统 的 主 机 、交 叉 站 与 系 统 的 电 源 站 和 采 集 站 混 用 ，如 图 所 示 。 由 于 接 收 线 、采 集 链 和 电 源 站 都 是 的 ，因 此 ，全 部 接 收线 的 实 时 带 道 能 力 是 道 。图 的 主 机 与 的 混 用缆 交 叉 线 更 有 优 势 。结 束 语以 上 对 系 列 仪器系统的交叉线以及 实 现交 叉 线 功 能 的 设 备 进 行 了 全 面 介 绍 。 系 列 仪 器 交 叉 线 和 具 有 交 叉 线 功 能 的 设 备 很 多