基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法，其步骤为：(1)统计工区内所有障碍物的名称及其对应的障碍物分布位置的起止坐标信息，生成全工区的障碍物文件；(2)从障碍物文件提取目标区域的障碍物信息，并对全工区障碍物的位置信息进行01分类标识，其中0代表无法布设炮点；1代表可以布设炮点；(3)按照工区范围和地质任务，确定炮线的布设范围、炮线数和炮点数；(4)按照炮线的布设范围和炮线的数目，优化设计炮线的位置；(5)根据确定的炮线的位置，优化设计炮点的布设位置；(6)完成压缩感知随机炮点位置设计。本发明专利技术中采集更高效，避免后续障碍物区域的局部变观设计，极大地节省了时间，提高了效率。提高了效率。提高了效率。

【技术实现步骤摘要】
基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法


[0001]本专利技术涉及一种基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法，属于地球物理勘探


技术介绍

[0002]随着地震勘探程度的日益加深，地震勘探工作量逐渐加大。在地震资料采集过程中，面临着越来越多的城镇、村庄、渔池等大型障碍物，在实际地震勘探采集施工过程中，布设的炮点检波点遇到复杂地表情况(如城镇、村庄、水库、养殖池等)而无法按照设计正常布设，出现炮检距过大，会导致浅层资料有所缺失，深层资料的覆盖次数分布不均匀或减少，进而降低资料信噪比影响资料品质。而目前的该类采集障碍区变观设计都是利用常用的商业软件(Seisway、MESA、Kelang、OMNI)采取就近原则自动避障，加上人工干预调整和选炮，依靠多次进行人工关停或挪动炮点，直至相对合适；然后进行覆盖次数分析，分析出资料缺失区域，计算出浅层资料缺失还有覆盖次数的减少情况。
[0003]但是这种常规障碍区变观设计存在效率低、精度不高、不是全局最优解的问题，从而会导致激发困难，无法获得高品质地震采集数据，难以满足地质勘探任务的要求，严重影响后期储层预测的精度。
[0004]压缩感知理论因其特有的优点得到广泛关注。它利用数据可稀疏表达的性质，采用远低于传统尼奎斯特采样率的稀疏随机采样，通过稀疏约束的优化算法重建完整的数据信号。压缩感知随机地震数据采集和数据重建可以在很大程度上解决以上复杂地表障碍区造成的地震资料采集缺失问题，即优先在观测系统设计阶段考虑障碍物的分布，并利用程序语言实现障碍物的自动识别，并予以区分，利用Jitter采样，设计障碍区炮检点的非规则设计，有效地避免了后续障碍物位置的变观设计，后续利用重构的方法也可以在一定程度上减少障碍物区造成的资料缺口，使地震剖面更加连续，资料缺失大幅减少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法，基于压缩感知理论，采用贪心序贯算法压制感知矩阵的互相关值，进行优化设计过障碍物区的随机炮点，来解决以上障碍物区观测系统设计现状的难题，
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法，其包括以下步骤：
[0007]步骤1、统计工区内所有障碍物的名称及其对应的障碍物分布位置的起止坐标信息，生成全工区的障碍物文件；
[0008]步骤2、依据局部障碍物变观位置，从步骤一中的障碍物文件提取目标区域的障碍物信息，并对全工区障碍物的位置信息进行01分类标识，其中0代表该区域为障碍物区域，无法布设炮点；1代表该区域可以布设炮点；
[0009]步骤3、按照工区范围和地质任务，确定炮线的布设范围，确定炮线数和炮点数；
[0010]步骤4、按照炮线的布设范围和炮线的数目，利用贪心序贯的方法优化设计炮线的位置；
[0011]步骤5、设计炮点，根据确定的炮线的位置，优化设计炮点的布设位置；
[0012]步骤6、根据优化设计的炮线和炮点的位置，完成基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点位置设计。
[0013]作为本方案的进一步优选，所述步骤4中，优化设计炮线位置的方法为：假设炮线数为Sr，等效为一条线上的Sr个点的优化设计，具体包括以下步骤：
[0014]步骤41，确定炮线的数目Sr和垂直炮线方向的网格间距，将所有垂直炮线的网格点作为候选采样点；
[0015]步骤42，设采样矩阵为Φ，定义Ψ＝ΦF
H
，其中，F表示傅里叶变换，上标H表示共轭转置，Ψ记为感知矩阵，设感知矩阵Ψ的任意两个列向量分别为Ψi和Ψj，列向量间的最大互相关值μ记为：
[0016][0017]步骤43，假设炮线的采样矩阵为ΦSr，遍历所有候选采样点，其中当该候选采样点存在障碍物信息且标识为0时，代表该候选采样点位置不可以布设炮线；继续候选下一个采样点，直至该候选采样点位置标识为1时，计算将每个候选采样点加入采样矩阵ΦSr后的μSr值，取使μSr值最小的候选点作为新增采样点，更新采样矩阵ΦSr；
[0018]步骤44，重复步骤43的操作，直到炮线数目达到规定的数目；
[0019]步骤45，在初步确定ΦSr后，以每个采样点的位置为基准做随机抖动，进行采样微调，以ΦSr＝argminμSr为目标，寻找使得μSr最小时的采样矩阵ΦSr，从而确定最终的炮线位置。
[0020]作为本方案的进一步优选，所述步骤5中，优化设计炮点的布设位置，包括以下步骤：
[0021]步骤51，确定炮点的数目Pr和网格间距，将炮点布设范围内的所有网格点作为候选采样点；
[0022]步骤52，假设炮点的采样矩阵为ΦPr，在炮线采样矩阵ΦSr的基础上，遍历所有候选采样点，其中当该候选采样点存在障碍物信息且标识为0时，代表该候选采样点位置不可以布设炮线；继续候选下一个采样点，直至该候选采样点位置标识为1时，计算将每个候选采样点加入采样矩阵ΦPr后的μPr值，取使μPr值最小的候选点作为新增采样点，更新采样矩阵ΦPr；
[0023]步骤53，重复步骤52的操作，直到炮点数达到规定的数目；
[0024]步骤54，在初步确定ΦPr后，以每个采样点的位置为基准做随机抖动，进行采样微调，以ΦPr＝argminμPr为目标，寻找使得μPr最小时的采样矩阵ΦPr，从而确定所有炮点的最终布设位置。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术中的基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法，根据压缩感知理论，利用贪心序贯的策略，借助已知的障碍物统计信息，优化设计障碍物区的地震采集非规则观测系统。较常规高密度规则采集更高效，避免后续障碍物区域的局部变观设计，极大地节省时间，提高效率。基于压缩感知的非规则观测系统设计为后续超
高密度的面元处理提供更大的空间，优化设计障碍物区的观测系统，最小化重建信号误差，为精细储层预测和油气勘探提供准确资料，为实现“两宽一高”的勘探目的提供采集基础。
[0026]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]图1是基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法的流程图；
[0028]图2是具体实例的优化设计非规则观测系统的示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0030]本专利技术提出基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法，基于压缩感知理论，采用贪心序贯算法压制感知矩阵的互相关值，进行优化设计过障碍物区的随机炮点。
[0031]假设真实信号为x，稀疏变换采用傅里叶变换F，于是有：
[0032]x＝F
H
s
ꢀꢀꢀ
(公式1)
[0033]其中s为信号x在傅里叶域的稀疏表示。
[0034]采样矩阵Φ为单位矩阵I抽出的若干列组成的矩阵，则有采样数据：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、统计工区内所有障碍物的名称及其对应的障碍物分布位置的起止坐标信息，生成全工区的障碍物文件；步骤2、依据局部障碍物变观位置，从步骤一中的障碍物文件提取目标区域的障碍物信息，并对全工区障碍物的位置信息进行01分类标识，其中0代表该区域为障碍物区域，无法布设炮点；1代表该区域可以布设炮点；步骤3、按照工区范围和地质任务，确定炮线的布设范围，确定炮线数和炮点数；步骤4、按照炮线的布设范围和炮线的数目，利用贪心序贯的方法优化设计炮线的位置；步骤5、设计炮点，根据确定的炮线的位置，优化设计炮点的布设位置；步骤6、根据优化设计的炮线和炮点的位置，完成基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点位置设计。2.根据权利要求1所述的一种基于障碍物矢量图的压缩感知随机炮点设计方法，其特征在于，所述步骤4中，优化设计炮线位置的方法为：假设炮线数为Sr，等效为一条线上的Sr个点的优化设计，具体包括以下步骤：步骤41，确定炮线的数目Sr和垂直炮线方向的网格间距，将所有垂直炮线的网格点作为候选采样点；步骤42，设采样矩阵为Φ，定义Ψ＝ΦF
H
，其中，F表示傅里叶变换，上标H表示共轭转置，Ψ记为感知矩阵，设感知矩阵Ψ的任意两个列向量分别为Ψi和Ψj，列向量间的最大互相关值μ记为：步骤43，假设炮线的采样矩阵为ΦSr，遍历所有候选采样点，其中当该候选采样点存在障碍物信息且标识为0时...

【专利技术属性】
技术研发人员：邸志欣，谢金平，吕公河，丁建强，和芬芬，包洪刚，郝晓敏，杨晨莹，葛雪钦，
申请(专利权)人：中石化石油工程地球物理有限公司，
类型：发明
国别省市：