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地震数据访问技术研究(转)

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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地震数据访问技术研究(1、地震数据格式分析地震数据一般以地震道为单位进行组织,采用 件格式存储。 式是由 出的标准磁带数据格式之一,它是石油勘探行业地震数据的最为普遍的格式。标准 件一般包括三部分,第一部分是件头(3200 字节) ,由 40 个卡组成(例如:每行 80 个字符*40 行) ,用来保存一些对地震数据体进行描述的信息;第二部分是二进制文件头(400 字节)用来存储描述件的一些关键信息,包括 件的数据格式、采样点数、采样间隔、测量单位等一些信息,这些信息一般存储在二进制文件头的固定位置上;第三部分是实际的地震道,每条地震道都包含 240 字节的道头信息和地震道数据。道头数据中一般保存该地震道对应的线号、道号、采样点数、大地坐标等信息,但一些关键的参数位置(如线号、道号在道头中的位置)并不固定。地震道数据是对地震信号的波形按一定时间间隔 Δt 进行取样,再把这一系列的离散振幅值以某种方式记录下来 [1]。地震数据格式可以是 点型、点型、整型、长整型等,一个三维地震工区同一次处理的地震数据格式是唯一的。地震道采样点数由该地震道道头中采样点数决定,大部分 件的所有地震道采样点数是一致的,但也存在不同地震道采样点数不同得情况,一般称这种 件为变道长格式的 件。要实现对地震数据的访问,首先确定 件的数据格式等参数,这些参数可以通过读取 进制文件头中的信息直接获取。软件对地震数据的访问具有随机性,以解释软件为例,当显示联络测线或任意测线的地震剖面时,构成这条剖面的地震道在文件中是不连续的。地震数据的随机访问要求能够根据线、道号直接确定该地震道在文件中的位置。从以上 件的结构介绍不难看出,某一地震道在文件中的位置 (决与在其之前地震道的数目(n)以及每条地震道所占空间大小( ,如下式:已知工区的线号范围、道号范围,n 值是难以确定的。主要原因是三维工区在施工过程中受地面条件等因素的影响,在采集过程中不能保证每条主测线(即线)上地震道数目完全相同,此外经过连片处理的三维一般主测线的地震道数也有差异,这些情况我们都可以认为工区范围是不规则的。可以通过如下公式求取:其中 为第 i 条地震道采样点数, 根据 据文件的格式而定,如 点格式为 4 字节,整型为 2 字节。如果 件是固定道长的文件,即每条地震道的采样点数相同,此时而对于变道长格式 件,每条地震道的采样点数不尽相同,所以地震道数据所占的字节数也不同。以上两方面的不确定性给地震数据的随机访问带来了困难。因此要实现特定地震道数据的访问,需要对其前面的地震道进行顺序扫描后才能确定它在文件中的准确位置,这样便大大降低了数据访问的效率,难以满足软件对地震数据随机访问的需求。现有的地球物理软件采用不同的方法来解决这个问题。2、现有软件的地震数据访问技术目前的地球物理软件主要采取以下两种方式来实现对地震数据的访问:地震数据转换为软件内部数据格式软件根据 件信息顺序读取所有地震道数据,将数据转换为软件的内部格式,并通过建立索引文件的方式,实现软件对地震数据的随机访问。通过将地震数据转换为软件内部数据格式还可以节省存储空间,一方面软件内部数据格式通常为单字节整型,这样原来 件中每个采样点占 4 个字节(因为一般 件为浮点型数据)通过转换仅占用 1 字节,这样会节省大量的存储空间;另一方面 件中的道头信息是为了标识地震道数据而存储的,所以转换为软件内部格式的地震数据不包含道头信息。采用这种方式实现地震数据访问的主要优点是数据访问速度快,可以满足地震剖面显示等对地震数据访问效率要求较高的需求,所以在解释软件(如 ) 、反演软件中这种数据访问方式得到普遍采用。取重构后的 现地震数据的访问 直接读取 件来实现地震数据的访问不失为一种很好的方法,但针对一般件难以实现,所以软件需要将 件重构。文件重构首先通过采用补零的方式补齐没有数据的地震道,然后将变道长地震数据转换为固定道长的格式,并要求地震数据存储在一个 件中。重构后的 件可以通过换算实现任意地震道数据的随机访问。以这种方式读取地震数据文件效率较低,而且重构 件要花费一定时间,带来了原始地震数据的变化,所以只有少数软件采用这种方式实现地震数据的访问,如相干处理软件 两种地震数据访问方式各有利弊,第一种方式效率高,但转换数据格式通用性差,第二种方式对地震数据要求苛刻,且效率不够理想。在实际的地球物理技术软件开发过程中,有很多问题需要在尽量保证 件不做改变的情况下实现对地震数据的访问,如实现对地震成果数据的管理、地震属性提取等问题,采用这两种方式都不能满足实际需要,所以提出了一种新的地震数据访问方式。3、新的地震数据访问技术目前微机的运算速度、存储容量等指标可以满足地球物理软件运行的需求,为此将微机作为开发平台,在微机上通过读取 件实现对地震数据的访问。解决的主要技术关键:微机上读取工作站二进制格式文件地震资料数据处理通常在 型的工作站进行。二进制的地震数据在这些工作站上的存放格式是不同于微机上的存放格式 [2]。在微机上一个 4 字节(的浮点数的存放格式为:1 2 3 4其中 1、2 为高位字节,3、4 为低位字节。而在 作站上和 作站上以上述 1、2、3、4 字节标定的一个 4 字节(浮点数的存放格式变为:4 3 2 1可见它们之间的差别在于字节 1 和 4,2 和 3 交换了位,即高、低位字节换了一下。因此,从 作站上和 作站上处理的地震数据,需经过字节的转换,在微机上才可读。为此我们开发了专门的读写工作站二进制数据的类 现工作站、微机不同数据格式的转换,其主要方法如下: ( ( ( ( ( 、其它工作站上的二进制格式数据(井数据文件等)的读写操作。于 件的访问一个三维工区的地震成果数据所占存储空间可以由以下公式确定:其中 200 字节,00 字节, n 为工区所有地震道的数目, 为第 i 条地震道的字节数。我们可以通过近似计算得到一个工区三维地震数据体的大小,面积 100三维地震工区,线道间隔为 25m,其地震道数为 160,000 道,每条地震道的时窗为 6m,采样间隔为 2其成果地震数据文件(浮点格式数据)在地震勘探向着连片、高精度方向发展,所以地震成果数据文件很大,例如胜利探区的河口陈家庄连片三维资料的地震数据体达到近 40般情况下,地震数据通过磁带方式拷贝,所以单个 件的大小一般在 间。对于大于 件,一般软件无法实现对其的随机访问。因为这些软件通过 函数实现文件的随机定位,其函数原形如下:在函数中 32 位整型,所以 30 字节)成为文件大小的上限。为了能够读写大于 地震数据文件,我们采用低级 I/O 文件读取方式实现对的读取,其函数原形如下:____;其中的 64 位长整型,所以理论上可以读取的文件大小: 263 字节,这就可以能够满足大的地震数据体文件访问的需要。震道数据的随机定位为了能够在保持 件不作变动情况下通过读取 件实现地震数据的访问,我们采取了以下方法:根据地震工区线道号的范围建立一个规则工区范围的二进制索引文件,这样每条地震道在索引文件中都有一条记录与之对应,索引文件的记录格式为:;//文件内的偏移量}每条记录的长度相同,将记录的初始值置为(999) ,然后将工区的所有 据已扫描的地震道的线道号,将其文件序号、在文件中偏移量写入到随机索引文件的对应位置。这样在读取指定地震道的数据时,首先读索引文件,根据文件序号和偏移量的正负值判断该道的对应的数据是否存在,如果存在就可以根据文件序号到指定文件的相应位置(偏移量)去读取数据。该方法综合了现有软件访问地震数据的优点,通过索引文件的辅助作用实现对任意地震道数据的随机访问,不需对 件进行格式的转换或者重构,实现起来方便灵活,在实际应用中访问地震数据的速度亦能达到用户实时性的需求。 4、结论应用这种地震数据访问方法,在微机上开发了地震成果数据管理软件,对 40 多块三维工区成果地震数据进行管理,总数据量达 500中最大的一块三维工区东营南坡连片三维的数据量达到了 120外还开发了高阶统计量相干软件等地球物理新技术软件,在实际的勘探科研生产工作中取得了很好的应用效果。
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