一种基于长基距确定地震观测系统的方法和装置

摘要

本发明公开了一种基于长基距确定地震观测系统的方法，所述方法包括：获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距，其中，所述采集系统的参数包括基于长基距所确定的炮集/道集，所述长基距是指基距长度大于25m的基所获得的炮集/道集根据所述原始炮间距/检波线间距进行重新编号；对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集；根据所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统。通过本发明的方案，实现了根据长基距重新确定地震观测系统。

权利要求

1.一种基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述方法包括：获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距，其中，所述采集系统的参数包括基于长基距所确定的炮集/道集，所述长基距是指基距长度大于25m的基距；

对所获得的炮集/道集根据所述原始炮间距/检波线间距进行重新编号；

对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集；

根据所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统；

其中，所述对所获得的炮集/道集根据所述原始炮间距/检波线间距进行重新编号，包括：根据所述原始炮间距/检波线间距，将炮集/道集中的炮间距/检波线间距按照预先设置的局部编号公式换算成抽取炮点/检波点的局部编号，其中，炮集为共炮点炮集，道集为共检波点道集；

根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器编号。

2.根据权利要求1所述基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距之前，方法还包括：根据待处理工区的相关地质信息，确定待处理工区检波器的入射角范围；

根据所述检波器的入射角范围，采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距。

3.根据权利要求2所述基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述相控阵组合模型包括：其中， 为相控阵组合单元的响应；n为检波器/震源组合单元的数目；m为组合单元内检波器/震源的顺序号；组合单元为由n个检波器/震源组成的检波器/震源组合单元；Dm为检波器组合单元的能量强度；rm为每个检波器/震源组合单元到组合单元中心的距离；θ0为检波器的入射信号/出射信号的方位角； 为检波器的入射角/出射角定义；θm为检波器/震源的方位角； 为检波器的入射角/出射角；Vwater为水的速度，为组合响应 在范围内绝对值的和,Aη为在 的入射角范围内的接收/激发的能量响应，Aη和的比值作为组合响应能量AP，η为检波器的入射角范围。

4.根据权利要求3所述基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距后，还包括：针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距；

结合每个频率所对应的组合单元的组内距，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布。

5.根据权利要求1所述基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述局部编号公式，包括：或者

其中，SI表示炮间距，RI表示检波线间距，rij表示炮集/道集中的炮间距/检波线间距；

dNij表示炮点/检波点的局部编号。

6.根据权利要求5所述基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器新编号，包括：根据所述待处理工区的总炮数/总检波点数按照重新编号的公式得到重构的炮点/检波点新编号；

其中，所述重新编号的公式为：SM'＝1/2:1:M+1/2；

M表示原始总炮数/总检波点数。

7.根据权利要求6所述基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集，包括：根据原始总炮数/总检波点数，获得重构后的炮点数/检波器数；

根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集。

8.根据权利要求7所述基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集，包括：当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，重构后的预置频率fi的炮集/道集SP′SM'为：其中，M‑max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检波点数，dNij为炮点/检波点的局部编号，N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

9.根据权利要求8所述基于长基距确定地震观测系统的方法，其特征在于，所述根据所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统，包括：分别按照Inline和Crossline方向对所述长基距采集地震数据方向进行定义，所述采集地震数据方向包括平行Inline方向和平行Crossline方向；

如果重构检波线平行于炮线，通过所定义的长基距采集地震数据方向重构相对于对称中心的新炮线和检波线的坐标；

根据新的炮线和检波线的坐标，获得重构的地震三维观测系统，其中，所述地震三维观测系统为：其中，x为原始炮点/检波点的x轴坐标；(Rj_x，Rj_y)为新的检波线坐标，(Sj_x，Sj_y)为新的炮线坐标，ROL为沿着垂直检波线方向的滚动距离。

10.一种基于长基距确定地震观测系统的装置，所述装置包括：存储器和处理器；其特征在于：所述存储器，用于保存用于基于长基距确定地震观测系统的程序；

所述处理器，用于读取执行所述用于基于长基距确定地震观测系统的程序，执行如下操作：获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距，其中，所述采集系统的参数包括基于长基距所确定的炮集/道集，所述长基距是指基距长度大于25m的基距；

对所获得的炮集/道集根据所述原始炮间距/检波线间距进行重新编号；

对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集；

根据所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统；

其中，所述对所述炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号，包括：根据所述原始炮间距/检波线间距，将炮集/道集中的炮间距/检波线间距按照预先设置的局部编号公式换算成抽取炮点/检波点的局部编号，其中，炮集为共炮点炮集，道集为共检波点道集；

根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器编号。

11.根据权利要求10所述基于长基距确定地震观测系统的装置，其特征在于，所述获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距之前，所述处理器还执行以下操作：根据待处理工区的相关地质信息，确定待处理工区检波器的入射角范围；

根据所述检波器的入射角范围，采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距。

12.根据权利要求11所述基于长基距确定地震观测系统的装置，其特征在于，所述相控阵组合模型包括：其中， 为相控阵组合单元的响应；n为检波器/震源组合单元的数目；m为组合单元内检波器/震源的顺序号；组合单元为由n个检波器/震源组成的检波器/震源组合单元；Dm为检波器组合单元的能量强度；rm为每个检波器/震源组合单元到组合单元中心的距离；θ0为检波器的入射信号/出射信号的方位角； 为检波器的入射角/出射角定义；θm为检波器/震源的方位角； 为检波器的入射角/出射角；Vwater为水的速度，为组合响应 在范围内绝对值的和，Aη为在 的入射角范围内的接收/激发的能量响应，Aη和的比值作为组合响应能量AP，η为检波器的入射角范围。

13.根据权利要求12所述基于长基距确定地震观测系统的装置，其特征在于，所述采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距后，还包括：针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距；

结合每个频率所对应的组合单元的组内距，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布。

14.根据权利要求10所述基于长基距确定地震观测系统的装置，其特征在于，所述局部编号公式，包括：或者

其中，SI表示炮间距，RI表示检波线间距，rij表示炮集/道集中的炮间距/检波线间距；

dNij表示炮点/检波点的局部编号。

15.根据权利要求14所述基于长基距确定地震观测系统的装置，其特征在于，所述根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器新编号，包括：根据所述待处理工区的总炮数/总检波点数按照重新编号的公式得到重构的炮点/检波点新编号；

其中，所述重新编号的公式为：SM'＝1/2:1:M+1/2；M为原始总炮数/总检波点数。

16.根据权利要求15所述基于长基距确定地震观测系统的装置，其特征在于，所述对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集，包括：根据原始总炮数/总检波点数，获得重构后的炮点数/检波器数；

根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集。

17.根据权利要求16所述基于长基距确定地震观测系统的装置，其特征在于，所述根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集，包括：当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，重构后的预置频率fi的炮集/道集SP′SM'为：其中，M‑max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检波器数，dNij表示炮点/检波点的局部编号；N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

18.根据权利要求17所述基于长基距确定地震观测系统的装置，其特征在于，所述根据所述重构后的炮集/道集确定地震观测系统，包括：分别按照Inline和Crossline方向对所述长基距采集地震数据方向进行定义，所述采集地震数据方向包括平行Inline方向和平行Crossline方向；

如果重构检波线平行于炮线，通过所定义的长基距采集地震数据方向重构相对于对称中心的新的炮线和检波线的坐标；

根据新的炮线和检波线的坐标，获得重构的地震三维观测系统，其中，所述地震三维观测系统为：其中，x为原始炮点/检波点的x轴坐标；(Rj_x，Rj_y)为新的检波线坐标，(Sj_x，Sj_y)为新的炮线坐标，ROL为沿着垂直检波线方向的滚动距离。

说明书

一种基于长基距确定地震观测系统的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及地球物理勘探领域，尤指一种基于长基距确定地震观测系统的方法和装置。

背景技术

[0002] 海上空气枪震源常采用气枪组合方式来达到增强有效信号能量，压制气泡及噪音。传统地震勘探中也利用震源组合的方向性来增强地震波下传能量。但受限于震源组合
子阵基距，常规设计的基距为20m左右，对高频信号的定向增强明显，对10Hz以下的低频信号的定向性增强能力还是较差。

[0003] 高速层屏蔽区的地震勘探是地震勘探中的难点。高速层屏蔽区的地震勘探受作业环境的影响和采集方式的限制，使得高速层屏蔽区的勘探更加艰难。但经过不断地探索、研究发现，解决上述高速层屏蔽区的勘探所存在难题的有效手段是高覆盖、低频震源和宽方
位。传统的勘探中通过增大震源的总容量以及增加枪阵组合中的大枪比例来增强低频震源
能量，在实际的应用中往往不能达到期望的效果，在高速屏蔽区更是收效甚微。陆地的低速和高速屏蔽探区，受地表复杂的地质和环境背景噪音的影响，不利于震源的定向性设计；海域探区因海水层的存在，提供了一层相对简单的表层结构，海水速度的时间和空间变化相
对较小，有利于震源的定向性设计，可以实施针对低频段地震数据进行能量增强的地震数
据采集方法，但是基于长基距地震数据采集中，如何根据所确定的长基距重新确定地震观
测系统是亟待解决的问题。

发明内容

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于长基距确定地震观测系统方法和装置，实现了可以基于长基距确定地震观测系统。

[0005] 为了达到本发明目的，本发明提供了一种基于长基距确定地震观测系统方法，其特征在于，所述方法包括：

[0006] 获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距，其中，所述采集系统的参数包括基于长基距所确定的炮集/道集，所述长基距是指基距长度大于25m的基距；

[0007] 对所获得的炮集/道集根据所述原始炮间距/检波线间距进行重新编号；

[0008] 对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集；

[0009] 根据所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统。

[0010] 一种示例性的实施例中，所述获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距之前，方法还包括：

[0011] 根据待处理工区的相关地质信息，确定待处理工区检波器的入射角范围；

[0012] 根据所述检波器的入射角范围，采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距。

[0013] 一种示例性的实施例中，所述相控阵组合模型包括：

[0014]

[0015] 其中， 为相控阵组合单元的响应；n为检波器/震源组合单元的数目；m为组合单元内检波器/震源的顺序号；组合单元为由n个检波器/震源组成的检波器/震源组合单元；
Dm为检波器组合单元的能量强度；rm为每个检波器/震源组合单元到组合单元中心的距离；
θ0为检波器的入射信号/出射信号的方位角；ψ0为检波器的入射角/出射角定义；θm为检波器/震源的方位角；ψm为入射角/出射角；Vwater为水的速度， 为组合响应 在‑π/2≤ψ0≤π/
2范围内绝对值的和,Aη为在‑η≤ψ0≤η的入射角范围内的接收/激发的能量响应，Aη和 的比值作为组合响应能量AP，η为检波器的入射角范围。

[0016] 一种示例性的实施例中，所述采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距后，还包括：

[0017] 针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距；

[0018] 结合每个频率所对应的组合单元的组内距，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布。

[0019] 一种示例性的实施例中，所述对所述炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号，包括：

[0020] 根据所述原始炮间距/检波线间距，将炮集/道集中的炮间距/检波线间距按照预先设置的局部编号公式换算成抽取炮点/检波点的局部编号，其中，炮集为共炮点炮集，道集为共检波点道集；

[0021] 根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构新的炮点/检波器编号。

[0022] 一种示例性的实施例中，所述局部编号公式，包括：

[0023] 或者

[0024] 其中，SI表示炮间距，RI表示检波线间距，rij表示炮集/道集中的炮间距/检波线间距；dNij表示炮点/检波点的局部编号。

[0025] 一种示例性的实施例中，所述根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器新编号，包括：

[0026] 根据所述待处理工区的总炮数/总检波点数按照重新编号的公式得到重构的炮点/检波点新编号；

[0027] 其中，所述重新编号的公式为：SM'＝1/2:1:M+1/2；

[0028] M为待处理工区的总炮数/总检波点数。

[0029] 一种示例性的实施例中，所述对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集，包括：

[0030] 根据原始总炮数/总检数，获得重构后的炮点数/检波器数炮；

[0031] 根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集。

[0032] 一种示例性的实施例中，所述根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集，包括：

[0033] 当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，重构后的预置频率fi的炮集/道集SP′SM'为：

[0034]

[0035] 其中，M‑2 max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检数，dNij表示的是炮点/检波点的局部编号；N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

[0036] 一种示例性的实施例中，所述利用所述重构后的炮集/道集确定地震观测系统，包括：

[0037] 分别按照Inline和Crossline方向对所述长基距采集地震数据方向进行定义，所述采集地震数据方向包括平行Inline方向和平行Crossline方向；

[0038] 如果重构检波线平行于炮线，通过所定义的长基距采集地震数据方向重构相对于对称中心得的新的炮线和检波线的坐标；

[0039] 根据新的炮线和检波线的坐标，获得重构的地震三维观测系统，其中，所述地震三维观测系统为：

[0040]

[0041] 其中，(Rj_x，Rj_y)为检波线的坐标，(Sj_x，Sj_y)为炮线的坐标，ROL为沿着垂直检波线方向的滚动距离。

[0042] 为了解决上述问题，本发明还提供了基于长基距确定地震观测系统的装置，所述装置包括：存储器和处理器；

[0043] 所述存储器，用于保存用于基于长基距确定地震观测系统的程序；

[0044] 所述处理器，用于读取执行所述用于基于长基距确定地震观测系统的程序，执行如下操作：

[0045] 获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距，其中，所述采集系统的参数包括基于长基距所确定的炮集/道集，所述长基距是指基距长度大于25m的基距；

[0046] 对所获得的炮集/道集根据所述原始炮间距/检波线间距进行重新编号；

[0047] 对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集；

[0048] 根据所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统。

[0049] 一种示例性的实施例中，所述获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距之前，所述处理器还执行如下操作：

[0050] 根据待处理工区的相关地质信息，确定待处理工区检波器的入射角范围；

[0051] 根据所述检波器的入射角范围，采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距。

[0052] 一种示例性的实施例中，所述相控阵组合模型包括：

[0053]

[0054] 其中，n为检波器组合单元的数目；Dm为检波器组合单元的能量强度；rm为每个检波器组合单元到组合中心的距离；θ0检波器的入射信号/出射信号的方位角；ψ0为检波器的入射角或者出射角定义；θm为检波器/震源的方位角和入射角/出射角ψm；Vwater为水的速度，V0为地质模型中上覆地层的速度， 为组合相应 在‑π/2≤ψ0≤π/2范围内绝对值的和,Aη为在‑η≤ψ0≤η的入射角范围内的接收到/激发的能量响应，Aη和 的比值构成了组合响应的能量AP，η为检波器的入射角范围。

[0055] 一种示例性的实施例中，所述采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距后，还包括：

[0056] 针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距；

[0057] 结合每个频率所对应的组合单元的组内距，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布。

[0058] 一种示例性的实施例中，所述对所述炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号，包括：

[0059] 获取待处理工区的原始炮间距/检波线间距；

[0060] 根据所述原始炮间距/检波线间距，将炮集/道集中的炮间距/检波线间距按照预先设置的局部编号公式换算成抽取炮点/检波点的局部编号，其中，炮集为共炮点炮集，道集为共检波点道集；

[0061] 根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构新的炮点/检波器编号。

[0062] 一种示例性的实施例中，所述局部编号公式，包括：

[0063] 或者

[0064] 其中，SI表示炮间距，RI表示检波线间距，rij表示炮集/道集中的炮间距/检波线间距；dNij表示炮点/检波点的局部编号。

[0065] 一种示例性的实施例中，所述根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器新编号，包括：

[0066] 根据所述待处理工区的总炮数/总检波点数按照重新编号的公式得到重构的炮点/检波点新编号；

[0067] 其中，所述重新编号的公式为：SM'＝1/2:1:M+1/2；

[0068] M为待处理工区的总炮数/总检波点数。

[0069] 一种示例性的实施例中，所述对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集，包括：

[0070] 根据原始总炮数/总检数，获得重构后的炮点数/检波器数炮；

[0071] 根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集。

[0072] 一种示例性的实施例中，所述根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集，包括：

[0073] 当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，重构后的预置频率fi的炮集/道集SP′SM'为：

[0074]

[0075] 其中，M‑2 max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检数，dNij表示的是炮点/检波点的局部编号；N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

[0076] 一种示例性的实施例中，所述利用所述重构后的炮集/道集确定地震观测系统，包括：

[0077] 分别按照Inline和Crossline方向对所述长基距采集地震数据方向进行定义，所述采集地震数据方向包括平行Inline方向和平行Crossline方向；

[0078] 如果重构检波线平行于炮线，通过所定义的长基距采集地震数据方向重构相对于对称中心得的新的炮线和检波线的坐标；

[0079] 根据新的炮线和检波线的坐标，获得重构的地震三维观测系统，其中，所述地震三维观测系统为：

[0080]

[0081] 其中，(Rj_x，Rj_y)为新的检波线坐标，(Sj_x，Sj_y)为新的炮线坐标，ROL为沿着垂直检波线方向的滚动距离。

[0082] 与现有技术相比，一种基于长基距确定地震观测系统的方法，所述方法包括：获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距，其中，所述采集系统的参数包括基于长基距所确定的炮集/道集，所述长基距是指基距长度大于25m的基所获得的炮集/道集根据所述原始炮间距/检波线间距进行重新编号；对每个重新编号的
炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集；根据所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统。通过本发明的方案，实现了根据长基距重新确定地震观测系统。

[0083] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0084] 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

[0085] 图1为本发明实施例的基于长基距的采集参数确定方法流程图；

[0086] 图2是本发明实施例的基于长基距的采集参数确定装置示意图；

[0087] 图3是本发明实施例一示例的高速屏蔽层顶界与底界反射/透射示意图；

[0088] 图4是本发明实施例一示例的高速屏蔽层地质模型示意图；

[0089] 图5是本发明实施例一示例的震源及检波器组合基距设计示意图；

[0090] 图6是本发明实施例一示例的高速屏蔽区多层上覆地层震源同入射角的关系模型；

[0091] 图7是本发明实施例一示例的震源及检波器组合下传能量聚焦示意图；

[0092] 图8是本发明实施例一示例的能量聚焦宽频带示意图；

[0093] 图9是本发明实施例一示例的能量聚焦高维度示意图；

[0094] 图10是本发明实施例一示例的不同频率所对应的基距的能量聚焦曲线；

[0095] 图11是本发明实施例一示例的不同频率的组合单元示意图；

[0096] 图12是本发明实施例一示例的长基线相控阵组合采集示意图；

[0097] 图13是本发明实施例一示例的缩减工作量后组合单元的示意图；

[0098] 图14是本发明实施例一示例的基于长基距的组合单元重构观测系统示意图；

[0099] 图15是本发明实施例一示例的基于长基距的组合单元重构的简化观测系统示意图。

具体实施方式

[0100] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

[0101] 在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

[0102] 图1是本发明实施例的基于长基距确定地震观测系统方法流程图。

[0103] 步骤101.获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距

[0104] 在本实施例中，所述采集系统的参数包括基于长基距所得到的炮集/道集。基于相控阵组合确定的检波器/震源组合单元。将长基距的设计拓展到观测系统中，检波器/震源
组合单元针对观测系统设计包括四个基本参数：炮间距、检波点间距、炮线距和检波线距。
而数据重构就是针对于这四个参数生成的共炮点道集和共检波点道集。

[0105] 所述长基距是指长度大于25m的基距。在常规地震采集中，震源组合常用的基距在18m左右，而检波器组合常用的基距在12.5m左右。而本实施例中，根据低频段所对应的基
距，例如：748m，372m，187m，93m等等，该基距的长度要大于常规采集所采用的基距，因此，可以将基于该低频信号所确定的基距定义为长基距即指基距长度大于25m的基距。

[0106] 一种示例性的实施例中，所述获得待处理工区的采集系统之前，方法还包括：根据待处理工区的相关地质信息，确定待处理工区检波器的入射角范围；根据所述检波器的入射角范围，采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距。在本
实施例中，预置频率是根据待处理工区的地震资料的频率范围所设置的低频段频率。现有
技术中针对10HZ以下频率的定向增强效果不理想，在本实施例中，根据待处理工区的需求，可以选择10HZ以下频率作为预置频率，例如：2HZ、4HZ、6HZ、8HZ等。也可以根据需求选择
10HZ以上频率作为预置频率。对于该预置频率的选择可以根据需求进行设置。在本实施例
中，创建地质模型是以Snell定律和Zoeppritz方程式作为理论基础。Snell定律和
Zoeppritz方程式是地震勘探中常用的两个重要工具。根据Snell定律，在存在阻抗差异界
面上，入射角和透射角同界面上下两侧的介质速度呈正比例关系，地震波从低速介质向高
速介质传播时，在阻抗差异界面上产生反射和透射，当入射角大于临界角时发生全反射，没有地震波透射到高速介质内部。临界角的大小同阻抗界面上下地层的速度比存在严格的比
例关系，临界角的变化范围在0～90°，随着速度差异的增大，临界角变小。以高速屏蔽区勘探为例，在高速层两侧存在两个速度差异很大的界面。在该高速层中，上界面阻碍地震波能量向下传播，下界面阻拦地震波能量的向上传播。上界面和下界面的传递的信号被限制在
各自的临界角范围之内。如图3所示，根据Snell关系在高速层上界面存在如下关系，

[0107]

[0108] 假设高速层速度V1＝5000m/s，密度为ρ1＝2.5g/cm3，上覆地层速度V0＝2000m/s，3
密度为ρ0＝1.8g/cm。则当θ0＝21.80°时，θ1＝90.00，地震波发生全反射，因此，高速层上界面即高速层的顶界面透射的地震波入射角需限制在θ0＝21.80°之内。

[0109] 如图3所示，根据Snell关系在高速层底界面存在如下关系，

[0110]

[0111] 高速层速度V1＝5000m/s，密度ρ1＝2.5g/cm3，下部地层速度V2＝3000m/s，密度ρ2＝3
2.1g/cm。高速层下界面之下地层反射地震波向上传播时，当θ2＝30.96°时，θ1＝90.00°，地震波发生全反射，因此，高速层的下界面即底界面向上透射的地震波限制在θ2＝30.96°之内。

[0112] 通过上述分析，高速层顶界面的下传地震波有效入射角范围θ0＝21.80°之内，底界面上传地震波的有效入射角范围为θ2＝30.96°之内。也就是说，在本例的高速屏蔽区中，震源激发的地震波顶界面下传入射角有效范围在θ0＝21.80°之内，此时，对应的高速层底界面上传的地震波被控制在θ2＝30.96°之内，当高速层下伏地层倾角在0～30.96°之内时，下伏地层地震波能够反射回去，下伏地层倾角在大于30.96°时，地震波发生全反射，反射信息返回地下，此时通过反射波不能对下伏地层成像。高速层顶界面阻抗差异限定了入射角
的有效范围，底界面阻抗差异使得下伏地层的构造倾角限定在下界面的临界角内。

[0113] 根据上述所确定高速层顶底界面的传播规律建立高速屏蔽地质模型以用于震源和采集方案的设计，所建立的高速屏蔽地质模型如图4，A点为震源位置，B点为检波点位置，X为检波点与震源之间的偏移距；h0为高速层顶界深度，h1为高速层的厚度，h2为高速层下目的层的厚度；V0为高速层上覆地层的速度，V1为高速层的速度，V2为高速层下伏地层的速度；
ρ0为高速层上覆地层的速度，ρ1为高速层的速度，ρ2为高速层下伏地层的速度；x0为射线在高速层上覆地层传播时在地表的投影距离，x1为射线在高速层内传播时在地表的投影距
离，x2为射线在下伏地层内传播时在地表的投影距离；θ0为高速层顶界入射角，θ1为高速层底界的入射角，θ2为高速层下伏地层的入射角。

[0114] 根据所建立的高速屏蔽地质模型，根据Snell关系在高速层上界面存在如下关系，

[0115]

[0116] 如果待处理工区中高速层速度V1＝5000m/s，密度为ρ1＝2.5g/cm3，上覆地层速度3
V0＝2000m/s，密度为ρ0＝1.8g/cm 。则当θ0＝21.80°时，θ1＝90.00°，地震波发生全反射，因此得到上界面即高速层的顶界面透射的地震波入射角需限制在θ0＝21.80°之内。由此可以确定满足上覆地层即上界面入射的入射角有效范围是θ0要小于临界角。

[0117] 一种示例性的实施例中，所述相控阵组合模型包括：

[0118]

[0119] 其中， 为相控阵组合单元的响应；n为检波器/震源组合单元的数目；m为组合单元内检波器/震源的顺序号；组合单元为由n个检波器/震源组成的检波器/震源组合单元；
Dm为检波器组合单元的能量强度；rm为每个检波器/震源组合单元到组合单元中心的距离；
θ0为检波器的入射信号/出射信号的方位角；ψ0为检波器的入射角/出射角定义；θm为检波器/震源的方位角；ψm为入射角/出射角；Vwater为水的速度，为组合响应 在‑π/2≤ψ0≤π/2范围内绝对值的和,Aη为在‑η≤ψ0≤η的入射角范围内的接收/激发的能量响应，Aη和 的比值作为组合响应能量AP，η为检波器的入射角范围。

[0120] 现有技术中对于震源组合或检波器组合方案中，一般采用以下的相控阵组合的基距设计方法；

[0121]

[0122] 公式3是现有的相控阵组合公式，m为组合内检波器/震源顺序号，Dm为检波器的灵敏度或者震源的能量大小，v*为视速度，v为入射地震波速度(相对检波器)或者出射地震波速度(相对震源)，α为入射角(相对检波器)或者出射角(相对震源)，xm为检波器/震源到组合对称中心的距离，结合相控阵技术对公式(3)进行了改造，将组合响应由二维拓展到三
维，公式中的xm替换为rm；将沿入射角α入射信号拓展到在三维空间由入射信号/出射信号的方位角θ0和仰角ψ0(入射角＝π/2‑ψ0或者出射角＝π/2‑ψ0)以及检波器/震源的方位角θm和仰角ψm决定；其次，将视速度v*用速度用v替代，速度v定义为水速Vwater，得到灵敏度的三维组合响应公式4。

[0123]

[0124] 结合在高速屏蔽区的震源激发的能量集中在有效入射角范围之内，将有效入射角范围以及下传能量作为限定约束条件，获得重新构建的相控阵组合模型如公式5所示：

[0125]

[0126] 在本实施例中，采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距，包括：根据所述待处理工区的相控阵组合模型，得到预置频率中每个频率相对应的能量曲线，其中，所述预置频率是根据所述待处理工区的地震资料的频率范围所设置的低
频段频率；根据每个频率的能量曲线确定该频率对应的长基距。在本实施例中，

[0127] 第一步：根据所述待处理工区的相控阵组合模型，得到基距和组合响应能量的关系曲线，其中，所述基距为各个组合单元到组合中心的距离。基于相控阵组合模型，结合待处理工区的地震资料情况，分析该地区地震资料的低频段范围，并选择相应的低频进行确
定该频率的能量曲线，以用于确定基距。例如：在火成岩，灰岩，岩盐等存在的高速层屏蔽区，在实际的资料分析中发现，高速层上下地震信号的频带发生突变，尤其是下伏地层的频带分布在3～24Hz，分析根本原因是因为高速屏蔽层对高频信号形成了遮挡。针对于这种对于高速屏蔽区，根据相控阵组合模型确定低频段内信号的能量曲线，在3～24Hz频段内可以选取四个低频段内的频率f1，f2，f3和f4进行基距确定。例如：低频频率选取的频率f1＝
3Hz，f2＝6Hz，f3＝12Hz和f4＝24Hz；对于该低频段频率的选择可以根据相应的待处理工区的地震资料的品质和待处理工区的需求选择相应的频率。在选取四个低频段内的频率f1，
f2，f3和f4后，根据待处理工区的相控阵组合模型求取四个低频频率f1，f2，f3和f4的聚焦能量随基距变化聚焦能量曲线如图10所示。

[0128] 第二步：根据每个频率的能量曲线，确定每个频率所对应的基距。具体的实现过程包括：根据计算得到预置频率中每个频率相对应的能量曲线，选择每个频率的能量曲线中多个波峰的位置所对应的基距作为待确定的基距；对多个待确定的基距进行对比，选择能
量聚焦性最优的基距作为该频率对应的基距。如图7所示，图7‑a为24Hz为24Hz频率的地震信号对应着不同的基距的能量聚焦示意图，图7‑a中示意的是能量聚焦随着基距的变化，根据公式5中，以第一个式子中的rm做为变量(rm为每个检波器/震源组合单元到组合单元中心的距离)；其余参数做为常量求取K，然后按照公式5求取AP，得到组合响应随基距变化的曲线图7‑a。图7‑a中示意的是能量聚焦随着基距的变化，限定的入射角范围η＝21.10°，基距从0开始增大，到达93m的时候，能量占比达到最大达到54％，随着基距的增大，能量聚焦性整体变弱，局部有振荡，存在局部能量聚焦高值点。选取第一和第二高值点的基距的组合方案进行比较，获得组合响应 随入射角的变化，如图7‑b，实线为第一高值点的组合响应随入射角的变化，虚线为第二高值点组合响应随入射角的变化，从图7‑b可以看出第一高值点对应的方案能量聚焦性最好。因此，选择第一高值点所对应的基距作为该频率的基距。

[0129] 如图10所示，针对于上述所建立的工区的相控阵组合模型确定低频信号的能量曲线，根据上述的确定基距的实现步骤，求得四个频率对应的基距分别为Lf1＝748m，Lf2＝
372m，Lf3＝187m，Lf4＝93m。在常规地震采集中，震源组合常用的基距在18m左右，而检波器组合常用的基距在12.5m左右。而本实施例中，根据低频能量聚焦设计的基距要大于常规采集所采用的基距，因此，可以将基于该低频信号所确定的基距定义为长基距。

[0130] 一种示例性的实施例中，所述采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距后，还包括：针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距；结合每个频率所对
应的组合单元的组内距，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布。本实施例中，第一步、针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距。组合单元为由n个检波器/震源组成的检波
器/震源组合单元，n为大于1的正整数。第二步、结合每个频率所对应的检波器/震源组合单元的组内距，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布。在本实施例中，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布可以是优化的检波器/震源的组合方案
也可以是等间距的检波器/震源的组合方案。如果优化的检波器/震源的组合方案可以通过
包括：获取待处理工区中炮点的间距和检波点的间距；采用规则化方法将所获取每个频率
所对应的组合单元的组内距进行规则化；使用规则化后的组内距进行地震数据采集。

[0131] 所述采用规则化方法将所获取每个频率所对应的组合单元的组内距进行规则化，包括：将每个频率所对应的组合单元的组内距进行微分计算，得到微分结果；对所述微分结果取整计算获得微分取整结果；对所述微分取整结果进行积分计算得到炮点的间距和检波
点的间距整数倍的组内距。

[0132] 在本实施例中，根据每个预设频率所对应的组合单元的组内距，确定检波器/震源的空间分布，具体实现过程如下：根据每个预设频率所对应的组合单元的组内距后，可以确定地震数据采集观测系统设计里面的炮线距、炮点距、检波线距以及检波点距。根据所确定的炮线距、炮点距、检波线距以及检波点距可确定检波器/震源的空间分布。

[0133] 通过上述的所确定的炮线距、炮点距、检波线距以及检波点距可确定检波器/震源的空间分布，采集观测系统如图12所示，上述方案设计的不等间距组合方案，如图12a中，采用表5中针对f3＝12Hz频率确定的检波器/震源的空间分布，布设了8条测线，测线间距呈不等间距，类似用上述参数定义的观测系统，也可以拓展到其它频率增强所采用的不等间距
的方案，如图12b，图中实线为检波线，点线为炮线，不仅限于此，也可以采用多个频率段相互累加的方案，图12c方案所示。

[0134] 一种示例性的实施例中，根据所述检波器/震源的空间分布，采用预定规则缩减组合单元的个数，得到缩减的检波器/震源组合单元的分布。

[0135] 在本实施例中，考虑到采用长基距所确定的检波器/震源的空间分布，该采集方案布置的工作量较大，需要通过采用预定规则缩减组合单元的个数，得到缩减的检波器/震源组合单元的分布。在基于表4理想方案，采用预定规则缩减组合单元的个数，得到缩减的检波器/震源组合单元的分布，如表13。

[0136] 表13基于表4理想方案工作量简化表

[0137]

[0138]

[0139] 一种示例性的实施例中，根据所述检波器/震源的空间分布，采用预定规则缩减组合单元的个数，得到缩减的检波器/震源组合单元的分布，包括：

[0140] 获待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布后，将所有的频率所对应的检波器/震源组合单元的组内距进行排序；选取检波器/震源组合单元的组内距中最小值和最
大值所对应的组内距，按照缩减工作量的比例和缩减公式计算得到缩减的检波器/震源组
合单元的分布。

[0141] 一种示例性的实施例中，其中，所述缩减公式，包括：

[0142]

[0143] 其中，rji为检波器/震源组合单元的原组内距，j为频率的编号，i为组合单元的编号，min(rji)为原组内距中的最小组内距，max(rji)为原组内距中的最大组内距，N为原检波器/震源组合单元的数目，1/M为缩减工作量的比例，M为2的整数倍，M＝2，4，8，16.......，k为缩减的检波器/震源组合单元的顺序号，k＝1,2,3,...........。

[0144] 一种示例性的实施例中，所述根据所述检波器/震源的空间分布，采用预定规则缩减组合单元的个数，得到缩减的检波器/震源组合单元的分布，还包括：分别针对每个频率的检波器/震源的组合单元进行重排列，按照缩减工作量的比例和缩减公式计算得到对应
的该频率的缩减的检波器/震源组合单元的分布；获得所有频率缩减的检波器/震源组合单
元的分布后，对所有频率的缩减检波器/震源组合单元进行重新排列；根据重新排列的缩减的检波器/震源组合单元得到缩减的检波器/震源组合单元的分布。

[0145] 对于每个频率分别进行工作量缩减，而后在对组合方案进行重排，如以表3中的四个频率f1，f2，f3和f4所对应的工作量缩减为例，如表14为f1频率组合方案缩减方案，表15为f2频率组合方案缩减方案，表16为f3频率组合方案缩减方案，表17为f4频率组合方案缩
减方案。

[0146] 表14 f1频率组合方案缩减方案

[0147]

[0148] 表15 f2频率组合方案缩减方案

[0149]

[0150] 表16 f3频率组合方案缩减方案

[0151]

[0152]

[0153] 表17 f4频率组合方案缩减方案

[0154]

[0155] 表14到表17组合方案中，则针对任意预置的频率的检波器组合方案算上原方案有三种(原方案+工作量缩减1/2方案+工作量缩减1/4方案)，此时对多频率段进行增强组合设
计，如同时采用f1+f2+f3+f4组合方案，则根据局部排列组合公式，可生成的低频拓展组合方案共81种方案。实际中可根据频率增强的需求，在81种方案中选择满足要求的方案。如表
18为根据表14到表17四个频率同时缩减组合工作量1/4的方案示意。

[0156] 表18 f4频率组合方案缩减方案

[0157]

[0158]

[0159] 图13为缩减工作量前后组合单元的空间位置及组合数目的变化，此方案中组合单元数由32降为8。在得到缩减的检波器/震源组合单元的分布后，可以根据该缩减的检波器/震源组合单元的分布进行地震数据采集。

[0160] 步骤102.对所获得的炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号。

[0161] 在本实施例中，常规的地震采集作业中，一束线的炮间距SI或者检波线间距RI往往保持一个定值，如常用的参数SI＝25m或者RI＝25m。将长基距所确定的炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号。

[0162] 一种示例性的实施例中，所述对所述炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号，包括：获取待处理工区的原始炮间距/检波线间距；根据所述原始炮间距/检波线间距，将炮集/道集中的炮间距/检波线间距按照预先设置的局部编号公式
换算成抽取炮点/检波点的局部编号，其中，炮集为共炮点炮集，道集为共检波点道集；根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构新的炮点/检波器编号。

[0163] 一种示例性的实施例中，所述局部编号公式，包括：

[0164]

[0165] 其中，SI表示炮间距，RI表示检波线间距，rij表示炮集/道集中的炮间距/检波线间距；dNij表示的是炮点/检波点的局部编号。

[0166] 一种示例性的实施例中，所述根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器新编号，包括：

[0167] 根据所述待处理工区的总炮数/总检波点数按照重新编号的公式得到重构的炮点/检波点新编号；

[0168] 其中，所述重新编号的公式为：SM'＝1/2:1:M+1/2；(18)

[0169] M为待处理工区的总炮数/总检波点数。

[0170] 步骤103.对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集。

[0171] 一种示例性的实施例中，所述对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集，包括：

[0172] 根据原始总炮数/总检数，获得重构后的炮点数/检波器数炮；

[0173] 根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集。

[0174] 一种示例性的实施例中，所述根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集，包括：

[0175] 当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，重构后的预置频率fi的炮集/道集SP′SM'为：

[0176]

[0177] 若所述重构的组合处于边界时，不采用公式19进行重构炮集/道集，分别采用以下方式进行重构炮集/道集：

[0178] 当SM'＜max(dNij)+1/2时，重构的炮集/道集道数递减，将N道变为N/2道，并进行数据叠加；

[0179] 当SM'＞M‑max(dNij)+1/2时，重构的炮集/道集道数递增，将N/2道变为N道，并进行数据叠加。

[0180] 其中，M‑2 max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检数，dNij表示的是炮点/检波点的局部编号；，N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

[0181] 针对于上述步骤的举例进行详细说明：常规的地震采集作业中，一束线的炮间距SI或者检波线间距RI往往保持一个定值，如常用的参数SI＝25m或者RI＝25m。对fi频率的
能量进行增强，此时选取基距为rji的将基距按照式17换算成抽取炮点/检波点的局部编号。

[0182] 或者

[0183] 总炮数/总检数有M炮(限定M为偶数)，炮号/检波器号间隔从1编号，起始炮号/检波器号为1，则炮号/检波器号为SM＝1:1:M，采用N个单元的组合方式(限定N为偶数)，则重构后的炮点数/检波器数为M‑2 max(dNij)炮，重构新的炮点/检波器编号为公式18

[0184] SM'＝1/2:1:M+1/2  (18)

[0185] 定义原始的炮集/道集经过炮点/检波点静校正后编号为SPSM。

[0186] 当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，则重构后增强频率fi的炮集/道集SP′SM'可表示为公式19，

[0187]

[0188] 若所述重构的组合处于边界时，不采用公式19进行重构炮集/道集，分别采用以下方式进行重构炮集/道集：

[0189] 当SM'＜max(dNij)+1/2时，重构的炮集/道集道数递减，将N道变为N/2道，并进行数据叠加；

[0190] 当SM'＞M‑max(dNij)+1/2时，重构的炮集/道集倒数递增，将N/2道变为N道，并进行数据叠加。

[0191] 其中，M‑2 max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检数，dNij表示的是炮点/检波点的局部编号；，N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

[0192] 实际地震数据进行重构时，可分别单独对炮集进行重构，也可单独对检波点道集进行重构，也可同时对炮集和检波点道集进行重构。对于炮集和检波点道集的重构，对于已采集的地震记录炮集和共检波点道集的重处理时，炮集重构主要是在共炮点道集上，对检
波点按照相控阵对组合方案进行重构。共检波点道集上重构，主要是按照设计方案对不同
炮的数据进行重新排列组合得到新的地震数据。

[0193] 表18为总炮数M＝50，按照表5基于增强频率f2的道集重构方案的示例。

[0194] 表18 f2频率组合方案缩减方案

[0195]

[0196]

[0197] 步骤104.利用所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统。

[0198] 在本实施例中，利用重构后的炮集/道集确定地震观测系统。

[0199] 一种示例性的实施例中，所述利用所述重构后的炮集/道集确定地震观测系统，包括：分别按照Inline和Crossline方向对所述长基距采集地震数据方向进行定义，所述采集地震数据方向包括平行Inline方向和平行Crossline方向。例如：为了限定长基距采集系统的作业方式，以及由此产生的多种作业方式，限定了基线拓展的方向。根据实际作业中，按照Inline和Crossline方向对采集的方向进行定义，关于长基距的采集系统的拓展方向也
按照Inline和Crossline方向进行定义。重构炮集和道集时也按照Inline和Crossline方向
进行定义。

[0200] 则可以根据炮线和检波线的重构方向生成包括以下2种长基距的重构方案。如表19，

[0201] 表19炮线和检波线重构方案

[0202]

[0203] 如果重构检波线平行于炮线，通过所定义的长基距采集地震数据方向重构相对于对称中心得的新的炮线和检波线的坐标；根据新的炮线和检波线的坐标，获得重构的地震
数据三维观测系统，其中，所述地震数据三维观测系统为：

[0204]

[0205] 其中，(Rj_x，Rj_y)为新的检波线坐标，(Sj_x，Sj_y)为新的炮线坐标，ROL为沿着垂直检波线方向的滚动距离。

[0206] 基于长基距观测系统设计得到组合方案后，将长基距设计拓展到三维观测系统的设计中。如组合得到的积分重构基距r′ij，则通过基距的重新组合生成三维观测系统。以重构检波线RL平行于炮线SL的方案为例。针对fi频率增强的方案为例，基距为rij。另外，定义沿着Crossline方向定义的滚动距离为ROL，实际的设计中滚动距离根据采集设计的针对目
的层的空间分辨率设计得到，如可以等效常规地震设计中Crossline方向设计的检波线的
滚动距离。则此时可以得到重构的三维观测系统相对于对称中心得的新的炮线和检波线的
坐标，(Rj_x，Rj_y)为检波线的坐标，(Sj_x，Sj_y)为炮线的坐标，如公式20。

[0207]

[0208] 图14为重构观测系统示意，图14a中为原始设计的长基线组合方案，实线为检波线，虚线为炮线。图14b为根据公式20重构的3D观测系统。重构出3D观测系统后，可以进一步简化成实际的观测系统设计的模板，用于三维的观测系统设计。图15为进一步简化得到的
观测系统设计的模板。

[0209] 为了解决上述问题，如图2所示，本发明还提供了基于长基距确定地震观测系统装置，所述装置包括：存储器和处理器；

[0210] 所述存储器，用于保存用于基于长基距确定地震观测系统的程序；

[0211] 所述处理器，用于读取执行所述用于基于长基距确定地震观测系统的程序，执行如下操作：

[0212] 获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距，其中，所述采集系统的参数包括基于长基距所确定的炮集/道集，所述长基距是指基距长度大于25m的基距；

[0213] 对所获得的炮集/道集根据所述原始炮间距/检波线间距进行重新编号；

[0214] 对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集；

[0215] 根据所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统。

[0216] 一种示例性的实施例中，所述获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距之前，所述处理器还执行如下操作：

[0217] 根据待处理工区的相关地质信息，确定待处理工区检波器的入射角范围；

[0218] 根据所述检波器的入射角范围，采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距。

[0219] 一种示例性的实施例中，所述相控阵组合模型包括：

[0220]

[0221] 其中， 为相控阵组合单元的响应；n为检波器/震源组合单元的数目；m为组合单元内检波器/震源的顺序号；组合单元为由n个检波器/震源组成的检波器/震源组合单元；
Dm为检波器组合单元的能量强度；rm为每个检波器/震源组合单元到组合单元中心的距离；
θ0为检波器的入射信号/出射信号的方位角；ψ0为检波器的入射角/出射角定义；θm为检波器/震源的方位角；ψm为入射角/出射角；Vwater为水的速度， 为组合响应 在‑π/2≤ψ0≤π/2范围内绝对值的和,Aη为在‑η≤ψ0≤η的入射角范围内的接收/激发的能量响应，Aη和 的比值作为组合响应能量AP，η为检波器的入射角范围。

[0222] 一种示例性的实施例中，所述采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距后，还包括：

[0223] 针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距；

[0224] 结合每个频率所对应的组合单元的组内距，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布。

[0225] 一种示例性的实施例中，所述对所述炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号，包括：

[0226] 获取待处理工区的原始炮间距/检波线间距；

[0227] 根据所述原始炮间距/检波线间距，将炮集/道集中的炮间距/检波线间距按照预先设置的局部编号公式换算成抽取炮点/检波点的局部编号，其中，炮集为共炮点炮集，道集为共检波点道集；

[0228] 根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构新的炮点/检波器编号。

[0229] 一种示例性的实施例中，所述局部编号公式，包括：

[0230] 或者

[0231] 其中，SI表示炮间距，RI表示检波线间距，rij表示炮集/道集中的炮间距/检波线间距；dNij表示的是炮点/检波点的局部编号。

[0232] 一种示例性的实施例中，所述根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器新编号，包括：

[0233] 根据所述待处理工区的总炮数/总检波点数按照重新编号的公式得到重构的炮点/检波点新编号；

[0234] 其中，所述重新编号的公式为：SM'＝1/2:1:M+1/2；

[0235] M为待处理工区的总炮数/总检波点数。

[0236] 一种示例性的实施例中，所述对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集，包括：

[0237] 根据原始总炮数/总检数，获得重构后的炮点数/检波器数炮；

[0238] 根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集。

[0239] 一种示例性的实施例中，所述根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集，包括：

[0240] 当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，重构后的预置频率fi的炮集/道集SP′SM'为：

[0241]

[0242] 其中，M‑2 max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检数，dNij表示的是炮点/检波点的局部编号；，N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

[0243] 一种示例性的实施例中，所述利用所述重构后的炮集/道集确定地震观测系统，包括：

[0244] 分别按照Inline和Crossline方向对所述长基距采集地震数据方向进行定义，所述采集地震数据方向包括平行Inline方向和平行Crossline方向；

[0245] 如果重构检波线平行于炮线，通过所定义的长基距采集地震数据方向重构相对于对称中心得的新的炮线和检波线的坐标；

[0246] 根据新的炮线和检波线的坐标，获得重构的地震三维观测系统，其中，所述地震三维观测系统为：

[0247]

[0248] 其中，(Rj_x，Rj_y)为新的检波线坐标，(Sj_x，Sj_y)为新的炮线坐标，ROL为沿着垂直检波线方向的滚动距离。

[0249] 一种示例性的实施例，基于长基距确定地震观测系统的方法，具体实现过程如下所示：

[0250] 步骤1.根据待处理工区的相关地质信息，确定待处理工区检波器的入射角范围。

[0251] 步骤11.建立待处理工区的地质模型。

[0252] 在本实施例中，创建地质模型依据Snell定律和Zoeppritz方程式作为理论基础。Snell定律和Zoeppritz方程式是地震勘探中常用的两个重要工具。根据Snell定律，在存在阻抗差异界面上，入射角和透射角同界面上下两侧的介质速度呈正比例关系，地震波从低
速介质向高速介质传播时，在阻抗差异界面上产生反射和透射，当入射角大于临界角时发
生全反射，没有地震波透射到高速介质内部。临界角的大小同阻抗界面上下地层的速度比
存在严格的比例关系，临界角的变化范围在0～90°，随着速度差异的增大，临界角变小。以高速屏蔽区勘探为例，在高速层两侧存在两个速度差异很大的界面。在该高速层中，上界面阻碍地震波能量向下传播，下界面阻拦地震波能量的向上传播。上界面和下界面的传递的
信号被限制在各自的临界角范围之内。如图3，根据Snell关系在高速层上界面存在如下关
系，

[0253]

[0254] 假设高速层速度V1＝5000m/s，密度为ρ1＝2.5g/cm3，上覆地层速度V0＝2000m/s，3
密度为ρ0＝1.8g/cm。则当θ0＝21.80°时，θ1＝90.00°，地震波发生全反射，因此得到上界面即高速层的顶界面透射的地震波入射角需限制在θ0＝21.80°之内。

[0255] 如图3，根据Snell关系在高速层底界面存在如下关系，

[0256]

[0257] 高速层速度V1＝5000m/s，密度ρ1＝2.5g/cm3，下部地层速度V2＝3000m/s，密度ρ2＝3
2.1g/cm。高速层下界面之下地层反射地震波向上传播时，则当θ2＝30.96°时，θ1＝90.00°，地震波发生全反射，因此，高速层的下界面即底界面向上透射的地震波限制在θ2＝30.96°之内。

[0258] 通过上述分析，高速层顶界面的下传地震波有效入射角范围θ0＝21.80°之内，底界面上传地震波的有效入射角范围为θ2＝30.96°之内。也就是说，在本例的高速屏蔽区中，震源激发的地震波顶界面下传入射角有效范围在θ0＝21.80°之内，此时对应的高速层底界面上传的地震波被控制在θ2＝30.96°之内，当高速层下伏地层倾角在0～30.96°之内时，下伏地层地震波能够反射回去，下伏地层倾角在大于30.96°时，地震波发生全反射，反射信息返回地下，此时通过反射波不能对下伏地层成像。高速层顶界面阻抗差异限定了入射角的
有效范围，底界面阻抗差异使得下伏地层的构造倾角限定在下界面的。

[0259] 根据上述所确定高速层顶底界面的传播规律建立高速屏蔽地质模型以用于震源和采集方案的设计，如图4，A点为震源位置，B点为检波点位置，X为检波点与震源之间的偏移距；h0为高速层顶界深度，h1为高速层的厚度，h2为高速层下目的层的厚度；V0为高速层上覆地层的速度，V1为高速层的速度，V2为高速层下伏地层的速度；ρ0为高速层上覆地层的速度，ρ1为高速层的速度，ρ2为高速层下伏地层的速度；x0为射线在高速层上覆地层传播时在地表的投影距离，x1为射线在高速层内传播时在地表的投影距离，x2为射线在下伏地层内传播时在地表的投影距离；θ0为高速层顶界入射角，θ1为高速层底界的入射角，θ2为高速层下伏地层的入射角。

[0260] 步骤12.根据所述地质模型确定待处理工区检波器的入射角范围。

[0261] 在本实施例中，根据步骤1中所建立的高速屏蔽地质模型，根据Snell关系在高速层上界面存在如下关系，

[0262]

[0263] 如果待处理工区中高速层速度V1＝5000m/s，密度为ρ1＝2.5g/cm3，上覆地层速度3
V0＝2000m/s，密度为ρ0＝1.8g/cm 。则当θ0＝21.80°时，θ1＝90.00°，地震波发生全反射，因此得到上界面即高速层的顶界面透射的地震波入射角需限制在θ0＝21.80°之内。由此可以确定确定满足上覆地层即上界面入射的入射角有效范围是θ0要小于临界角。

[0264] 步骤13.根据上述建立的高速屏蔽地质模型以及地震波在地下传播的几何关系，建立高速屏蔽区的有效偏移距评价模型。

[0265] 在本步骤中，根据上述建立的高速屏蔽地质模型以及地震波在地下传播的几何关系，可以得到检波点与震源之间的偏移距X的公式，

[0266] X＝2(h0 tanθ0+h1 tanθ1+h2 tanθ2)                     (6)

[0267] 并且结合三角关系，得到公式7，cscθ0，cscθ1，cscθ2为各入射角对应的余割函数，[0268]

[0269] 另外，则根据Snell定律存在如下的关系，

[0270]

[0271] 联合公式6和公式7进一步进行简化，将公式中θ1和θ2消掉，则得到公式9，

[0272]

[0273] 根据上述的所确定满足上覆地层即上界面入射的入射角有效范围是θ0要小于临界角。定义顶界面的临界角为θ0c，底界面的临界角为θ2c。则公式9进一步简化为公式10，[0274]

[0275] 由于在实际勘探中速度大小随着深度的埋深加大而增大，一般情况下，高速屏蔽层上覆地层速度要低于下伏地层的速度，即存在关系V0

[0276]

[0277] 定义11式右侧为检波点与震源之间的偏移距X的最小偏移距Xmin设计准则，建立高速屏蔽区的有效偏移距评价模型如公式12

[0278]

[0279] 步骤14.确定待处理工区中的震源出射角及检波器入射角范围。

[0280] 公式12中，第一个式子为高速屏蔽区最小最大偏移距的设计公式，θ0c为高速层顶界的临界角，限定了有效透射信息的范围；底界的临界角为θ2c限定了高速屏蔽层下伏地层3
的有效倾角范围。以图4中给定高速屏蔽模型为例V1＝5000m/s，ρ1＝2.5g/cm ，上覆地层速
3 3
度V0＝2000m/s，ρ0＝1.8g/cm ，下伏地层速度V2＝3000m/s，ρ2＝2.1g/cm。h0＝1200m，h1＝
500m h2＝200m。在此参数条件下，则可根据公式12制作对应的高速屏蔽的偏移距设计参考量版，制作过程包括：第一步，根据12式中第一式建立高速屏蔽区的有效偏移距模型；第二步，选取实际生产中常用的偏移距范围，例如：1000m，2000m，3000m,4000m,5000m,6000m,
7000m,800m,9000m,10000m,11000m,12000m，则在图5建立的量版中可以找到各个偏移距所
对应的入射角范围，如表1。

[0281] 表1实际勘探常用偏移距对应入射角

[0282]

[0283] 将图5中的模型进一步拓展到多层介质，建立起高速屏蔽区多层上覆地层震源同入射角的关系模型如图6所示，根据Snell定律存在如下关系，假设水速V水，

[0284]

[0285] 则由公式13中提取水层与高速层上覆地层对应的公式如公式14，

[0286]

[0287] 假设水速V水＝5000m/s，ρ水＝1.03g/cm3，则可根据公式12换算出表1中各个偏移距对应的震源对应的出射角度范围，如表2。

[0288] 表2震源出射角

[0289]

[0290] 步骤2.建立待处理工区的相控阵组合模型。

[0291] 在本实施例中，现有技术中对于震源组合或检波器组合方案中，一般采用以下的相控阵组合的基距设计方法；

[0292]

[0293] 公式3是常用的组合公式，m为组合内检波器/震源顺序号，式中Dm为检波器的灵敏度或者震源的能量大小，v*为视速度，v为入射地震波速度(相对检波器)或者出射地震波速度(相对震源)，α为入射角(相对检波器)或者出射角(相对震源)，xm为检波器/震源到组合对称中心的距离，结合相控阵技术对公式(3)进行了改造，将组合响应由二维拓展到三维，公式中的xm替换为rm；将沿入射角α入射信号拓展到在三维空间由入射信号/出射信号的方位角θ0和仰角ψ0(入射角＝π/2‑ψ0或者出射角＝π/2‑ψ0)以及检波器/震源的方位角θm和仰角ψm决定；其次，将视速度v*用速度用v替代，速度v定义为水速Vwater，得到灵敏度的三维响应公式4。

[0294]

[0295] 为了满足在高速屏蔽区的震源激发的能量集中在有效入射角范围之内，加入有效入射角范围以及下传能量，获得重新构建的相控阵组合模型如公式5，

[0296]

[0297] 定义η为有效入射角范围，公式中n为组合单元的数目；Dm为组合单元的灵敏度或者能量强度；rm为各个组合单元到组合中心得距离；θ0入射信号/出射信号的方位角；ψ0为入射角或者出射角定义；以及检波器/震源的的方位角θm和入射角/出射角ψm；Vwater为水速，V0为高速层上覆地层的速度， 为组合相应 的在‑π/2≤ψ0≤π/2的均匀半空间接收到/激发的总能量响应,Aη为在‑η≤ψ0≤η的入射角范围内的接收到/激发的能量响应，Aη和 的比值构成了组合响应聚焦的判别公式。如图7为24Hz地震信号所对应不同的基距的能量聚焦示
意图，图7a中示意的是能量聚焦随着基距的变化，根据公式5中，以第一个式子中的rm做为变量，其余参数做为常量求取K，然后按照下式求取AP，得到组合响应随基距变化的曲线图
7a。图7a中示意的是能量聚焦随着基距的变化，限定的入射角范围η＝21.10°，基距从0开始增大，到达93m的时候，能量占比达到最大达到54％，随着基距的增大，能量聚焦性整体变弱，局部有振荡，存在局部能量聚焦高值点。选取第一和第二高值点的基距的组合方案进行比较，看组合响应 随入射角的变化，如图7b，实线为第一高值点的组合响应随入射角的变化，虚线为第二高值点组合响应随入射角的变化，明显看到第一高值点对应的方案能量聚
焦性最好。上面的示例是针对单一频率的信号的，实际地震勘探中，常用的频带范围分布在
0～200Hz，则根据公式5也可以拓展到宽频带的设计中。如图8所示能量聚焦宽频带设计示
意图，则可以针对实际的不同的勘探频率需求设计基距组合方案。

[0298] 公式5为一高维度设计公式，参变量多，可以进一步扩展公式5的应用维度，例如：可以将检波器组合单元数目N的设计考虑进去，得到图9的高维度设计示意，假设检波器组
合单元数目N的变化范围[4，34]，从图9能量聚焦高维度示意可以看出检波器数N＝6的情况下，检波器组合方案的整体性能最优。另外，针对公式5中的相关参数可以选取部分参数进行联合设计，得到高维度的设计方案。

[0299] 步骤3.根据所述检波器的入射角范围，采用预先设置的相控阵组合模型得到预置频率中每个频率所对应的基距。

[0300] 在本实施例中，长基距是指基距长度大于25m的基距。获得待处理工区预置频率中每个频率所对应的长基距的实现过程包括：

[0301] 第一步：根据所述待处理工区的相控阵组合模型，计算得到预置频率相对应的每个频率的能量曲线，其中，所述预置频率是根据所述待处理工区的地震资料分析设置的低
频段频率。

[0302] 在本步骤中，基于步骤5所创建的相控阵组合模型，结合待处理工区的地震资料情况，分析该地区地震资料的低频段范围，并选择相应的预置频率进行确定该预置频率相对
应的能量曲线，并进一步确定预置频率中所选择的每个频率所对应的基距。例如：在火成
岩，灰岩，岩盐等存在的高速层屏蔽区，在实际的待处理工区的地震资料分析发现，高速层上下地震信号的频带发生突变，尤其是下伏地层的频带分布在3～24Hz，导致频带发生突变的根本原因是由于高速屏蔽层对高频信号形成了遮挡。在本步骤中，采用所建立的相控阵
组合模型确定预置频率所对应的能量曲线。在3～24Hz频段内，选取四个低频频率f1，f2，f3和f4进行基距设计，例如：低频频率选取的频率f1＝3Hz，f2＝6Hz，f3＝12Hz和f4＝24Hz；对于该低频频率的选择可以根据相应的待处理工区的地震资料的品质进行分析选择相应的
频率。根据待处理工区的相控阵组合模型求取四个低频频率f1，f2，f3和f4的能量随基距变化曲线如图10所示。

[0303] 第二步：根据能量曲线确定每个频率对应的长基距。

[0304] 在本步骤中，根据第一步所获得的每个预置频率中每个频率所对应的能量曲线，选择每个频率的能量曲线中多个波峰的位置所对应的基距作为待确定的基距；对多个待确
定的基距进行对比，选择能量聚焦的基距作为该频率对应的基距。具体实现过程如下：根据第一步中获得的每个频率的能量曲线，选取第一和第二高值点的基距的组合相应进行比
较，分析组合响应 随入射角的变化，如图7b所示，在图7b中实线为第一高值点(第一高值
点对应第一个波峰)的组合响应随入射角的变化，虚线为第二高值点(第二高值点对应第二
个波峰)的组合响应随入射角的变化，从对比分析来看，第一高值点对应的组合响应能量聚焦性最好。根据上述的确定过程，分别确定四个频率对应的基距为Lf1＝748m，Lf2＝372m，Lf3＝187m，Lf4＝93m。在常规采集中震源和检波器采用的组合方式所使用的基距，震源组合常用的基距在18m左右，而检波器组合常用的基距在12.5m左右。根据低频能量聚焦设计的基
距要大于常规采集所采用的基距，因此，针对低频段所确定的基距定义为长基距。长基距是指基距长度大于25m的基距。

[0305] 步骤4.针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距。

[0306] 在本实施例中，组合单元为由n个检波器/震源组成的检波器/震源组合单元，n为大于1的正整数。

[0307] 一种示例性的实施例中，针对每个频率所对应的长基距，采用预先设置的检波器/震源的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的检波器/震源组合单元的组内距。在本实施例中，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布可以是优化的检波器/震源
的组合方案即不等间距的检波器/震源的组合单元，也可以是等间距的检波器/震源的组合
方案即等间距的检波器/震源的组合单元。

[0308] 在本实施例中，根据所确定的每个频率的基距可以采用最优组合设计和等间距组合设计两种方案，具体的实现过程如下：

[0309] 步骤41.采用最优组合设计。

[0310] 对每个频率对应的基距，采用预先设置的震源/检波器的组合单元数量，分别设计每个频率所对应的组合单元的组内距；结合每个频率所对应的组合单元的组内距，得到该
待处理工区预置频率的震源/检波器的空间分布。

[0311] 在本实施例中，是根据所确定的每个频率分别设计组合方案的组合单元的组内距即选择采用最优组合设计，具体的实现过程如下所示：以检波器组合为例，假设采用组合单元数N＝8，则先针对四个基距Lf1，Lf2，Lf3和Lf4分别设计各个组合单元的组内距r。f1频率对应的各检波器组合单元中心距为r11，r12，r13，r14，r15，r16，r17，r18；f2频率对应的各检波器组合单元中心距为r21，r22，r23，r24，r25，r26，r27，r28；f3频率对应的各检波器组合单元中心距为r31，r32，r33，r34，r35，r36，r37，r38；f4频率对应的各单元中心距为r41，r42，r43，r44，r45，r46，r47，r48；根据所确定的每个频率的基距计算得到每个频率对应的各检波器组合组合单元中心
距，如表3。

[0312] 表3基距设计表

[0313]

[0314] 由于针对不同频率所对应的基距及组内距离是随机分布的，按照由大到小的顺序进行重排组内距，通过重排组内距会合并重复出现的组内距的方案，减少重复的工作量。因此，在得到每个频率对应的各组合单元的组内距后，对表3基距进行重排得到表4。

[0315] 表4基距重排表

[0316]

[0317]

[0318] 步骤42.采用等间距设计。

[0319] 在本实施例中，在实际地震数据采集实施过程中，图11所设计的方案为各组合单元的不等间距方案，即检波器组合中各个单元的组内距是变化的。在实际的生产中，一般是采用等间距的设计，即检波器组合中各个单元的组内距是固定。因此，在得到每个低频的长基距后，需要结合实际生产中的参数来实现炮点长基距组合和检波点长基距组合，可以根
据炮点间距SI和检波器间距RI对地震数据采集参数进行优化，使得基距为SI/RI的整数倍。
具体的实现过程包括：

[0320] 步骤420.获取待处理工区中炮点间距SI和检波器间距RI；

[0321] 步骤421.采用基距规则化方法将所获取每个频率所对应的组合单元的组内距规则化，得到炮点间距SI和检波器间距RI整数倍的组内距。

[0322] 在该步骤中，将每个频率所对应的组合单元的组内距进行微分计算，得到微分结果；对所述微分结果取整计算获得微分取整结果；对所述微分取整结果进行积分计算得到
规则化的基距。具体实现过程例如：使得基距的变化为SI/RI的整数倍。具体公式如下：

[0323]

[0324] 先对基距求微分，接着对微分结果取整计算，对微分取整结果积分重构基距r′ij。在本公式中，对于炮点间距SI和检波器间距RI进行分别计算。针对表4进行基距规则化，则分别得到SI＝RI＝25m和SI＝RI＝12.5m的基距规则化后的设计表，表5和表6。

[0325] 表5 SI＝RI＝25m基距规则化设计表

[0326]

[0327] 表6 SI＝RI＝12.5m基距规则化设计表

[0328]

[0329] 对表5和表6的参数进行重排得到新的组合设计，如表7和表8所示。

[0330] 表7 SI＝RI＝25m基距规则化重排表

[0331]

[0332]

[0333] 表8 SI＝RI＝12.5m基距规则化重排表

[0334]

[0335]

[0336] 上述的炮点间距SI和检波器间距RI采用了25m间距和12.5m间距，炮点间距SI和检波器间距RI采用了25m间距和12.5m间距是目前海上常用的两种间距，假设间距为：SI＝RI
＝6.25m，SI＝RI＝3.125m，SI＝RI＝1.5625m和SI＝RI＝1m三种间距的长基距组合方式。所采用的频率采用和上述步骤中的例子保持一致即：f1＝3Hz，f2＝6Hz，f3＝12Hz和f4＝
24Hz。将上述4个方案基距规则化重排表按照上述的规则化方法获得，SI＝RI＝6.25m基距
规则化重排表、SI＝RI＝3.125m重排表、SI＝RI＝3.125m重排表、SI＝RI＝1.5625m重排表和SI＝RI＝1m重排表。重排的信息如下表所示：表9为SI＝RI＝6.25m重排表，表10为SI＝RI＝3.125m重排表，表11为SI＝RI＝1.5625m重排表，表12为SI＝RI＝1m重排表。

[0337] 表9 SI＝RI＝6.25m基距规则化重排表

[0338]

[0339]

[0340] 表10 SI＝RI＝3.125m基距规则化重排表

[0341]

[0342]

[0343] 表11 SI＝RI＝1.5625m基距规则化重排表

[0344]

[0345]

[0346] 表12 SI＝RI＝1m基距规则化重排表

[0347]

[0348]

[0349] 对于上述所提到的方案表4中理想的组合方案，及SI＝RI＝25m，SI＝RI＝12.5m，SI＝RI＝6.25m，SI＝RI＝3.125m，SI＝RI＝1.5625m和SI＝RI＝1m情况下的组合方案。这里的连等不只限定同时采用的参数，炮点和检波点组合方案分别的计算和设计也包含在内，
针对于炮点和检波器的间距可以分别采用不同的参数设计。

[0350] 步骤5.结合每个频率所对应的组合单元的组内距，得到该待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布。

[0351] 步骤51.根据所确定的每个预设频率所对应的组合单元的组内距，确定检波器/震源的空间分布。例如：表4即为兼顾f1，f2，f3和f4四个频率理想的组合方案，在获得表4的组合方案后，获得如图11所示兼顾f1，f2，f3和f4四个频率的理想的组合方案的空间分布状
态。

[0352] 步骤52.根据所述检波器/震源的空间分布，采用预定规则缩减组合单元的个数，得到缩减的检波器/震源组合单元的分布。

[0353] 采集方法实现主要包括实际采集中，按照上述提出的组合方案的设计实现的采集方法(主要包括按照所提出的方案设计的炮线距，炮点距，检波线距以及检波点距)，以及通过上述的基础方案进行空间内插得到的简化工作量的方案。采集方法限制的主要包括按照
上述方案设计的不等间距组合方案，如图12a中，采用表5中针对f3＝12Hz频率增强的方案，布设了8条测线，测线间距呈不等间距，类似用上述参数定义的观测系统，也可以拓展到其它频率增强所采用的不等间距的方案，如图12b，图中实线为检波线，点线为炮线，不仅限于此，也可以采用重排后多个频率段相互累加的方案，图12c方案所示。采集数据后，对应8条线的炮点数据可采用炮点垂直叠加和炮点静校正后垂直叠加重构单炮数据。

[0354] 针对于上述步骤所得到的基于长基距的采集系统的实施工作量较大，需要通过简化工作量，基于所提出的长基距的采集系统方案进行空间内插重新得到的组合方案。

[0355] 步骤521.获待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布后，将所有的频率所对应的检波器/震源组合单元的组内距进行排序；选取检波器/震源组合单元的组内距中最
小值和最大值所对应的组内距，按照缩减工作量的比例和缩减公式计算得到缩减的检波
器/震源组合单元的分布。

[0356] 步骤5211.获待处理工区预置频率的检波器/震源的空间分布后，将所有的频率所对应的检波器/震源组合单元的组内距进行排序；

[0357] 步骤5212.选取检波器/震源组合单元的组内距中最小值和最大值所对应的组内距，按照缩减工作量的比例和缩减公式计算得到缩减的检波器/震源组合单元的分布；

[0358] 其中，所述缩减公式，包括：

[0359]

[0360] 其中，rji为原基距，其中j为频率的编号，i为组合单元的编号，min(rji)为原基距中的最小基距，max(rji)为原基距中的最大基距，N为原组合单元的数目，缩减工作量的比例1/M，M为2的整数倍，M＝2，4，8，16.......，k为缩减组合单元的顺序号，k＝1,2,
3,...........。采用上述缩减的步骤，图11示意的是在基于表4理想方案，进行空间内插得到的简化工作量的方案，如表13所示：

[0361] 表13基于表4理想方案工作量简化表

[0362]

[0363]

[0364] 根据所述检波器/震源的空间分布，采用预定规则缩减组合单元的个数，得到缩减的检波器/震源组合单元的分布，还包括：步骤53.分别针对每个频率的检波器/震源的组合单元进行重排列，按照缩减工作量的比例和缩减公式计算得到对应的该频率的缩减的检波
器/震源组合单元的分布；获得所有频率缩减的检波器/震源组合单元的分布后，对所有频
率的缩减检波器/震源组合单元进行重新排列；根据重新排列的缩减的检波器/震源组合单
元得到缩减的检波器/震源组合单元的分布。

[0365] 步骤531.分别针对每个频率的检波器的组合单元进行重排列，按照缩减工作量的比例和缩减公式计算得到对应的该频率的缩减组合单元的分布；

[0366] 步骤532.获得所有预置频率的缩减组合单元的分布后，对所有预置频率的缩减组合单元进行重新排列。

[0367] 采用上述步骤53对于组合方案进行缩减工作量，首先对于每个频率分别进行工作量缩减，而后在对组合方案进行重排，如以表3中的四个频率f1，f2，f3和f4所对应的工作量缩减为例，如表14为f1频率组合方案缩减方案，表15为f2频率组合方案缩减方案，表16为f3频率组合方案缩减方案，表17为f4频率组合方案缩减方案

[0368] 表14 f1频率组合方案缩减方案

[0369]

[0370] 表15 f2频率组合方案缩减方案

[0371]

[0372] 表16 f3频率组合方案缩减方案

[0373]

[0374] 表17 f4频率组合方案缩减方案

[0375]

[0376]

[0377] 表14到表17组合方案中，则针对任一预置频率增强的组合方案算上原方案有三种(原方案+工作量缩减1/2方案+工作量缩减1/4方案)，此时对多频率段进行增强组合设计，
如同时采用f1+f2+f3+f4组合方案，则根据排列组合公式，可生成的检波器组合方案81种方案。实际中可根据低频段频率增强的需求，在81中方案中选择满足要求的方案。如表18为根据表14到表17四个频率同时缩减组合工作量1/4的方案示意。

[0378] 表18 f4频率组合方案缩减方案

[0379]

[0380] 图13为缩减工作量前后组合单元的空间位置及组合单元数目的变化，此方案中组合单元数由32降为8。在得到缩减的检波器/震源组合单元的分布后，可以根据该缩减的检
波器/震源组合单元的分布进行地震数据采集。

[0381] 步骤6.获得待处理工区的采集系统的参数、以及地震观测系统的原始炮间距/检波线间距

[0382] 在本实施例中，所述采集系统的参数包括基于长基距所得到的炮集/道集。基于相控阵组合确定的检波器/震源组合单元。将长基距的设计拓展到观测系统中，检波器/震源
组合单元针对观测系统设计包括四个基本参数：炮间距、检波点间距、炮线距和检波线距。
而数据重构就是针对于这四个参数生成的共炮点道集和共检波点道集。

[0383] 所述长基距是指基距长度大于25m的基距。在常规地震采集中，震源组合常用的基距在18m左右，而检波器组合常用的基距在12.5m左右。而本实施例中，根据低频段所对应的基距，例如：748m，372m，187m，93m等等，该基距的长度要大于常规采集所采用的基距，因此，可以将基于该低频信号所确定的基距定义为长基距即指基距长度大于25m的基距。

[0384] 步骤7.对所获得的炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号。

[0385] 在本实施例中，常规的地震采集作业中，一束线的炮间距SI或者检波线间距RI往往保持一个定值，如常用的参数SI＝25m或者RI＝25m。将长基距所确定的炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号。

[0386] 一种示例性的实施例中，所述对所述炮集/道集根据待处理工区的原始炮间距/检波线间距进行重新编号，包括：获取待处理工区的原始炮间距/检波线间距；根据所述原始炮间距/检波线间距，将炮集/道集中的炮间距/检波线间距按照预先设置的局部编号公式
换算成抽取炮点/检波点的局部编号，其中，炮集为共炮点炮集，道集为共检波点道集；根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构新的炮点/检波器编号。

[0387] 一种示例性的实施例中，所述局部编号公式，包括：

[0388]

[0389] 其中，SI表示炮间距，RI表示检波线间距，rij表示炮集/道集中的炮间距/检波线间距；dNij表示的是炮点/检波点的局部编号。

[0390] 一种示例性的实施例中，所述根据所述抽取炮点/检波点的局部编号按照重新编号的公式重构的炮点/检波器新编号，包括：

[0391] 根据所述待处理工区的总炮数/总检波点数按照重新编号的公式得到重构的炮点/检波点新编号；

[0392] 其中，所述重新编号的公式为：SM'＝1/2:1:M+1/2；

[0393] M为待处理工区的总炮数/总检波点数。

[0394] 步骤8.对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集。

[0395] 一种示例性的实施例中，所述对每个重新编号的炮集/道集分别进行重构，获得重构后的炮集/道集，包括：

[0396] 根据原始总炮数/总检数，获得重构后的炮点数/检波器数炮；

[0397] 根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集。

[0398] 一种示例性的实施例中，所述根据重构后的炮点数/检波器数获得重构后的预置频率的炮集/道集，包括：

[0399] 当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，重构后的预置频率fi的炮集/道集SP′SM'为：

[0400]

[0401] 若所述重构的组合处于边界时，不采用公式19进行重构炮集/道集，分别采用以下方式进行重构炮集/道集：

[0402] 当SM'＜max(dNij)+1/2时，重构的炮集/道集道数递减，将N道变为N/2道，并进行数据叠加；

[0403] 当SM'＞M‑max(dNij)+1/2时，重构的炮集/道集倒数递增，将N/2道变为N道，并进行数据叠加。

[0404] 其中，M‑2 max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检数，dNij表示的是炮点/检波点的局部编号；，N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

[0405] 针对于上述步骤的举例进行详细说明：常规的地震采集作业中，一束线的炮间距SI或者检波线间距RI往往保持一个定值，如常用的参数SI＝25m或者RI＝25m。对fi频率的
能量进行增强，此时选取基距为rji的将基距按照式17换算成抽取炮点/检波点的局部编号。

[0406]

[0407] 总炮数/总检数有M炮(限定M为偶数)，炮号/检波器号间隔从1编号，起始炮号/检波器号为1，则炮号/检波器号为SM＝1:1:M，采用N个单元的组合方式(限定N为偶数)，则重构后的炮点数/检波器数为M‑2 max(dNij)炮，重构新的炮点/检波器编号为式18

[0408] SM'＝1/2:1:M+1/2  (18)

[0409] 定义原始的炮集/道集经过炮点/检波点静校正后编号为SPSM。

[0410] 当max(dNij)+1/2≤SM'≤M‑max(dNij)+1/2时，则重构后增强频率fi的炮集/道集SP′SM'可表示为公式19，

[0411]

[0412] 若所述重构的组合处于边界时，不采用公式19进行重构炮集/道集，分别采用以下方式进行重构炮集/道集：

[0413] 当SM'＜max(dNij)+1/2时，重构的炮集/道集道数递减，将N道变为N/2道，并进行数据叠加；

[0414] 当SM'＞M‑max(dNij)+1/2时，重构的炮集/道集倒数递增，将N/2道变为N道，并进行数据叠加。

[0415] 其中，M‑2 max(dNij)为重构后的炮点数/检波器数，fi为预置频率，M为原始总炮数/总检数，dNij表示的是炮点/检波点的局部编号；，N表示组合单元的数量，N为大于1的正整数。

[0416] 实际数据集重构时，可单独对炮集进行重构，也可单独对检波点道集进行重构，也可同时对炮集和检波点道集进行重构。

[0417] 表18为总炮数M＝50，按照表5基于增强频率f2的道集重构方案的示例。

[0418] 表18 f2频率组合方案缩减方案

[0419]

[0420]

[0421] 步骤9.利用所述重构后的炮集/道集重新确定地震观测系统。

[0422] 在本实施例中，利用重构后的炮集/道集确定地震观测系统。

[0423] 一种示例性的实施例中，所述利用所述重构后的炮集/道集确定地震观测系统，包括：分别按照Inline和Crossline方向对所述长基距采集地震数据方向进行定义，所述采集地震数据方向包括平行Inline方向和平行Crossline方向。例如：为了限定长基距采集系统的作业方式，以及由此产生的多种作业方式，限定了基线拓展的方向。根据实际作业中，按照Inline和Crossline方向对采集的方向进行定义，关于长基距的采集系统的拓展方向也
按照Inline和Crossline方向进行定义。重构炮集和道集时也按照Inline和Crossline方向
进行定义。

[0424] 则可以根据炮线和检波线的重构方向生成包括以下2种长基距的重构方案。如表19，

[0425] 表19炮线和检波线重构方案

[0426]

[0427] 如果重构检波线平行于炮线，通过所定义的长基距采集地震数据方向重构相对于对称中心得的新的炮线和检波线的坐标；根据新的炮线和检波线的坐标，获得重构的地震
三维观测系统，其中，所述地震三维观测系统为：

[0428]

[0429] 其中，(Rj_x，Rj_y)为新的检波线坐标，(Sj_x，Sj_y)为新的炮线坐标，ROL为沿着垂直检波线方向的滚动距离。

[0430] 基于长基距观测系统设计得到组合方案后，很容易将基距设计拓展到三维观测系统的设计中。如组合得到的积分重构基距r′ij，则通过基距的重新组合生成三维观测系统。
以重构检波线RL平行于炮线SL的方案为例。针对fi频率增强的方案为例，基距为rij。另外，定义沿着Crossline方向定义的滚动距离为ROL，实际的设计中滚动距离根据采集设计的针
对目的层的空间分辨率设计得到，如可以等效常规地震设计中Crossline方向设计的检波
线的滚动距离。则此时可以得到重构的三维观测系统相对于对称中心得的新的炮线和检波
线的坐标，(Rj_x，Rj_y)为新的检波线坐标，(Sj_x，Sj_y)为新的炮线坐标，如公式20。

[0431]

[0432] 图14为重构观测系统示意，图14a中为原始设计的长基线组合方案，实线为检波线，虚线为炮线。图14b为根据公式20重构的3D观测系统。

[0433] 重构出3D观测系统后，可以进一步简化成实际的观测系统设计的模板，用于三维的观测系统设计。图15为进一步简化得到的观测系统设计的模板。

[0434] 通过本发明方法，基于上述步骤获得的基于相控阵设计的组合单元，组合单元可以是震源组合和检波器组合。将长基距的设计拓展到观测系统中，组合单元就针对观测系
统设计的四个基本参数炮间距，检波点间距，炮线距，检波线距。而数据重构就是针对于这四个参数生成的共炮点记录和共检波点记录。基于相控阵长基距设计的的方法主要应用于
两个方面。

[0435] 1、已采集的地震记录炮集和共检波点道集的重处理。炮集重构主要是在共炮点道集上，对检波点按照相控阵对组合方案进行重构。共检波点道集上重构，主要是按照设计方案对不同炮的数据进行重新排列组合得到新的数据。

[0436] 2、打破规则设计观测系统的传统观念，设计新型的不等间距的炮间距，检波点间距，炮线距，检波线距观测系统方案，而后在后期处理中重构新的道集。

[0437] 本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被
实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时
性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如
计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD‑ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此
外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息
递送介质。