obs重新定位的影响因素分析

obs重新定位的影响因素分析

obs在海洋地质基础研究、中深部油气和浅部天然气水合物勘探中发挥着重要作用（邱学林等，2012；刘立华等，2012）。在实际操作时,一般采用自由下落的方式将OBS布设在海底。由于海流和海底地形的影响,OBS的实际位置一般都偏离设定的位置,有时甚至偏离达几公里(王彦林等,2007;West,2001)。OBS位置的确定是OBS数据处理的基础,不正确的位置信息将导致错误的观测系统信息,从而影响后续的处理效果。直达水波包含了OBS的位置信息,最常用的方法是利用直达水波走时,用最小二乘的方法来求解OBS的实际位置(敖威等,2010;王彦林等,2007;夏少红等,2011)。炮点位置、放炮时间延迟、炮点分布方式、OBS时钟漂移、走时拾取误差以及海水速度变化等因素都会影响重新定位的精度。本文采用数值方式研究这些因素对重新定位精度的影响,并对东沙群岛海域天然气水合物探测中一个实际的OBS进行精细重新定位研究。1新定位精度的影响因素假设海水速度为常数c,假设OBS的实际位置坐标为(x,y,z),参与反演的炮点的位置为(x其中,t在海水深度比较大时,海水的速度一般是变化的(韩复兴,2012;刘智深等,2004;Scottetal,2003),此时炮点到OBS的路径不再是直线,OBS的位置与走时之间不存在解析关系,需要利用公式(2)来求解。从公式(1)、(2)可以看出,所有会影响公式中某一项的因素都会影响OBS重新定位的精度。显然炮点位置精度、海水速度结构的精度会影响重新定位精度。放炮时间延迟、OBS时钟漂移以及拾取误差会影响公式右端项t由于炮点位置精度和右端项误差属于观测系统误差,能很好地校正,本文采用数值方式重点研究炮点分布方式、海水速度变化以及右端项误差对OBS重新定位精度的影响。2结果2.1炮点到obs的方向反演我们设计了直线排列、十字排列以及井字排列等3种炮点分布方式。基于常速度海水模型,给定OBS位置,计算炮点到OBS的走时当作右端项,然后采用公式(1)反演OBS的位置。图1a、b、c依次是炮点直线排列、十字排列、井字排列的反演结果。直线分布的炮点(图1a)对垂直于炮线方向的坐标没有约束力,利用十字和井字分布的炮点能很好地反演出OBS的实际位置。2.2海底走向及总预调值我们利用东沙群岛海域实测的海水速度曲线建立二维海水模型,其中速度仅随深度变化。模型如图2示,横向大小为0~30km,纵向为0~3km,海底的均方根速度为1497m·s利用最短路径射线法(Moser,1991)计算OBS到炮点的走时,同时利用直射线方法计算常速1497m·s选取不同偏移距上的直达水波走时,利用公式(1)得到OBS的位置,其中速度c取均方根速度1497m·s2.3bs走时的误差为研究右端项误差对OBS重新定位精度的影响,我们按井字分布炮点,计算炮点到OBS的走时,给计算的走时加上不同大小的误差,然后利用公式(1)进行反演。图4是误差水平为5ms、50ms时的反演精度。右端项误差为5ms,反演的坐标误差达到40m;当误差水平达到50ms时,反演的OBS的坐标偏离实际位置达到几百米。3动校正试验结果2012年广州海洋地质调查局在南海北部陆坡东沙群岛海域开展了OBS与准三维多道地震的联合勘探。调查区水深1000~2000m,海底地形地貌比较复杂,OBS沿着炮线布设,如图5所示。图6是3号OBS重新定位前线性动校正以及双曲动校正的结果,其中动校正速度均为1500m·s根据3.2部分的结果可知,偏移据小于10km时,该区海水速度变化对重新定位精度的影响不大,我们采用公式(1)对OBS进行重新定位。野外工作已经进行了放炮延迟时间以及炮点位置精度的校正。我们采用利用线性插值的方式对OBS进行时钟漂移校正。然后选取若干个呈十字分布的炮点,拾取相应的直达水波走时,走时拾取误差控制在2ms以内。这样可以保证右端项误差在3ms以内。最后,按公式(1)列方程求解OBS的位置。我们对19个OBS进行了重新定位,其中3号OBS的位置在水平方向上偏离设计的位置最远,达到158m。15号OBS的偏移量最小为9.1m。图7是3号OBS重新定位后线性动校正以及双曲动校正的结果,其中动校正速度均为1500m·s4炮点和放炮时间延迟的影响OBS重新定位是OBS数据处理的基础,只有经过精细重新定位之后,才能得到准确的偏移距信息,从而保证后续处理的准确。影响OBS重新定位的精度有很多,主要有炮点位置、放炮时间延迟、炮点分布方式、OBS时钟漂移、走时拾取误差以及海水速度变化等。准确的炮点位置可以通过航向校正来获得(敖威等,2010),放炮时间延迟也可以利用船载地震仪来获得(夏少红等,2011)。数值研究结果表明,海水速度变化的因素在小偏移距(小于10km)时是可以忽略的,这和West(2001)的结果是一致的。右端项误差对OBS重新定位