复杂地区地震勘探三维观测系统设计

复杂地区地震勘探三维观测系统设计

0特观设计方案三维地震勘探是在复杂地区开展三维地震勘探的方法，因此可以获得良好的勘探效果。到目前为止，还没有成熟的方法可以遵循。为此，我们在多次采区地震勘探项目实施过程中，针对这一技术问题进行了深入的研究，并找到一种适于复杂地区的，操作方便、技术可行的三维特殊观测系统（后简称特观）人机交互设计方法，形成了三维特观设计的软件系统—3DTGSJ。实践证明，该系统可以有效地解决以往复杂地区三维特观设计过程中经常出现的以下三个方面的问题：（1）覆盖次数不均匀的问题；（2）激发点冗余造成的成本浪费问题；（3）与常规设计接口的问题。系统的基本设计思路是应用计算机模拟三维特观地震勘探施工过程，从而得到合理的施工方案。13信息管理部分3DTGSJ由图形数据库的建立、三维特观设计、施工验证、施工汇总、数据管理等五部分组成。各部分既相对独立、又相互联系，见图1。数据管理部分将其他四部分形成的数据有机组合、分解、管理，并能够生成各环节中所需要的各种数据（包括图形数据）。五个部分以三维特观设计为核心，其包括大部分重点内容的具体实现。建立图形数据库是系统的基础部分。施工结果的验证和汇总是本课题的有机组成部分，因为施工中总会因为野外施工条件的限制而临时改变设计，改变后的设计能否符合要求，不合要求时需要哪些补救措施。2图形数据库的建立(1）明确地形空间地形图的制作质量制约着后期设计的质量，必须达到：（1）确保精确性。即要求地形地物完整，无丢失现象。（2）层次清晰。要求不同类的地形存放于不同的图层上，因为有些地形地物虽然对施工可能有参照作用，但是对设计工作未必有用。存放于不同图层，有利于设计人员根据情况关闭或打开。（3）分辨率要高。要求地形图数据库中图形上相互重叠的地形地物使用色差较大颜色值加以区分，便于设计人员辨别。(2）实体的描述方法由于我们定义了带属性表的图元为数据结构来描述图形上的图形实体，LISP语言又在实体描述方法上有独到之处，该语言特有的表数据结构特别适合于描述实体类的数据。(3）数据库的生成图形数据库的主要作用是方便设计，有了图形数据库，在进行特观设计时，只要从图形库中提取包含施工区的图纸，稍加修剪，就可在上面进行设计工作。图形数据库生成的方法，主要有三种：其一，利用测量人员最新得到的测量数据，形成图形文件；其二，利用数字化仪读入，形成矢量图；其三，利用扫描仪扫入，矢量化为图形文件。3炮点和检波点布设这是系统的核心组成部分。其功能综述为：利用数据管理子系统在设计前提供的定标后的数据，完成指定区域的炮点和检波点布设工作，布设的结果要满足地质任务对覆盖次数和覆盖范围的精确要求，最后将设计所确定的炮点及检波点的相对坐标形成数据文件交给数据管理子系统统筹使用。根据对问题的分析，将设计软件分为如下七个相对独立的模块。(1）内部控制参数初始值本模块完成整个软件系统的数据赋初值工作。这些初始值包括最大炮检距、偏移距、炮点上限、检波点上限、勘探区边界值、工区边界值及与用户无关的内部控制参数的初始值等。其次，本模块还完成设计底图的初始化，即从数据管理子系统中提取出包含施工区域的地形图，并对它进行裁剪、界定。(2）最大网格设计的要求本模块功能是将界定的勘探区按照勘探任务对面元的要求，划分为等大小的网格。为处理方便，一般设计为矩形网格。需要注意的是，在进行网格化设计时，需要考虑区与勘探区内其他部分的衔接问题。(3）波点放置的限制本模块根据网格后的结果，一次性或分若干次模拟检波点的布设，模拟的过程中，系统可自动识别地形地物对检波点放置的影响，还要受到检波器上限数的制约。一般规则是：在可能的、符合条件的位置上尽量放置，除非受到检波器上限数的制约；如需要布置的数目超过了检波器上限数目，遵照均衡的原则进行放置。在系统中，对如何达到次数均匀、方向均匀、距离均匀分别给出了相应的算法；对于所放置检波点，允许人为地进行适当调整。(4）．炮点和部位本模块是三维特观设计的中心环节。检波点的布设有较强的规律性，而炮点的受制因素较多，如最大炮检距、偏移距、成本所形成的炮点上限数、禁炮地形地物、覆盖次数的不均匀因素等等。为通盘考虑这些因素，设计了智能性较强的加权优化算法，并在设计中对权系数可以动态进行修正，使得最终所得炮点位置和数目经济合理，从而大大提高了生产效率。(5）容错策略设计本模块所涉及的功能贯穿于整个设计过程中，由于软件系统内部或外部的原因，一旦发生致命的错误将影响设计效率，系统设计增加了下述三方面的容错策略：（1）对中间环节定时备份；（2）对于容易产生错误的动作设置过滤网，保证动作的正确性；（3）记忆每步动作进行前的状态，便于恢复。(6）自动排序结果本模块对已经基本完成的设计工作，做适当的优化整理，以便施工的顺利进行。包括以下两个方面的内容：（1）对炮点、检波点的位置根据地理坐标、勘探区的形状和地形地物进行自动排序；（2）人为对上述排序结果进行调整。(7）设计结果的输出模块本模块的功能是提交设计成果。就是将设计结束之后存在于缓冲区中的结果数据，按照数据管理子系统所要求的数据格式形成文件存储于磁盘之中。同时（也可随后）形成施工图，经项目负责人认可并签署意见后，提交施工人员使用。基本文件包括检波点坐标排列文件、对应的炮点坐标排列文件、施工布置图形文件等。4机器模拟验证当野外施工人员使用设计结果数据和图纸进行施工时，现场对设计的临时修改是不可避免的。对施工的结果，要及时进行机器模拟验证，以便在今后的施工中对已经出现的资料缺陷进行及时弥补。这是从事验证工作的理由，以及验证工作包含的主要内容。验证的方法与设计工作有一定的相似性，在设计阶段，通过假设炮点、检波点的位置来满足地质任务的要求，比如对覆盖次数均匀的要求；而在验证阶段，通过已经得到的炮点、检波点位置来验证施工结果是否达到预期的要求。5根据施工情况进行分每天的设计和施工只能计算出当天的覆盖次数图，了解当天的施工情况。要了解一段时间之内的施工情况，还要经常对已经得到施工资料进行综合处理，汇总出一段时间的施工情况。将每日施工的验证结果有机组合，可以完成汇总功能。该功能的关键是如何识别图形上已经存在的面元并加以区分，实现的前提是各独立设计单元要使用相同的设计网格，以便汇总软件在确定的位置找到所要进行汇总操作的图元。6为用户提供固定数据文件数据管理子系统是整个软件系统的重要组成成份（见图一），它负责管理在整个系统运行过程中生成和使用的一切数据资源，为上述各功能模块即时提供所需要的格式固定的数据文件，以减轻人工操作数据的繁琐，使人们集中精力于设计工作的不断完善。数据管理子系统包含下面几个主要功能：大地坐标体系同设计所需要的逻辑坐标体系的双向转换；中间及最终结果数据的存储；地形图数据库的建立与维护；施工结束后空间属性文件的生成。7使用高效的施工技术特观系统设计软件在多家勘探部门得到应用，尤其在山东煤田地质局物测队的几个大型施工项目中，应用效果良好。比如，在山东省滕北五号井首采区的施工中，施工主区域处于布满鱼塘的浅湖区（水上施工面积约4km(1）设计效率高，软件操作使用方便，控制覆盖次数均匀，炮点设计经济合理，取得了满意的施工资料；（2）所获地震时间剖面信噪比和分辨率较高，各种地震地质现象反映清晰，圆满地完成了采区地震