[发明专利]一种海底地形特征复杂性定量分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋地震勘探技术，具体涉及一种海洋三维地震采集、海底地形评价、以及地震波与地形特征的传播响应分析评估的海底地形特征复杂性定量分析方法，属于石油勘探领域。

背景技术

随着海洋地震勘探技术的发展，海洋勘探逐步从浅海走向深海。随着墨西哥湾、北海和安哥拉等一些巨型深水油气田的发现，深海已经成为世界范围内油气勘探开发的热点领域。在海洋地震勘探中，深海区域水深急剧变深，峡谷纵横，水道复杂，形成了海底非常崎岖的地形地貌，复杂海底造成地震波传播路径的剧烈变化，严重影响了其下伏地层的地震成像。不同变化特征的复杂海底对地震波传播的影响不尽相同，对应的地震波响应特征也具有不同的变化。如何定量的分析复杂海底的地形变化，研究不同变化的海底地形的地震波响应对深海海洋勘探具有重要的意义。

海底地形是海洋地质学、海洋地球物理学等研究的基础资料，是影响海洋地震勘探的重要因素之一。从20世纪50年代末海洋声纳设备的商业化应用以来，海洋地形的统计性研究才得以开展。Agapova最早在1965年开展了对大陆架的统计特征的初步定量研究。随着高精度声纳仪器的研制和计算机设备不断的更新换代，大量新的方法技术和统计参数被应用到海洋地形的统计性研究之中，极大地促进了海洋地形学的发展。特别是快速傅里叶变换技术的提出，使得对海底地形的海量数据进行统计分析成为可能。

海底在地质历史年代当中，受不同的构造作用、沉积作用和成岩作用的影响，形成了复杂的海底地形。不同的地质作用对海底地形变化有明显的差异，这使得海底地形形成了小尺度变化和大尺度的叠加，这种结构特征使其很容易用统计自相关函数来描述。对于海底地形的空间变化，以往常用等高线来描述，得到的往往是直观的、定性的认识，无法用一个或几个参数对海底地形变化的复杂性进行描述。虽然对于周期性变化的复杂海底地形，可以用振幅和频率等属性来描述海底地形变化的幅度和变化频率。但是对于不规则变化的海底地形，由于振幅变化复杂以及频率的多样性，单一的振幅和频率已经很难描述其变化特征。因此，需要一种新的属性来定量描述不规则变化的复杂海底地形特征，以便于实现复杂海底对地震勘探影响的定量分析。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种海底地形特征复杂性定量分析方法，该方法能够对复杂海底地形的变化进行定量计算和评估。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海底地形特征复杂性定量分析方法，其包括以下步骤：

步骤10，对研究区域内的海底地形数据按照分析要求划分滑动窗口，设置滑动窗口大小，设置滑动窗口的几何中心点为区域点；

步骤20，对滑动窗口区域内海底地形数据计算自相关，得到自相关数据体；

步骤30，对滑动窗口区域内海底地形数据计算加权平均值，然后计算滑动窗口区域内每个数据点与加权平均值的平方差之和；

步骤40，计算自相关数据体与z=1/e的截面长度或面积，得到滑动窗口区域内的相关长度或面积；其中，e为自然常数，z为海底地形数据做自相关的z方向分量；

步骤50，对滑动窗口区域内每个数据点与加权平均值的平方差和计算均方值，得到滑动窗口区域内的均方根高；

步骤60，利用相关长度或面积表征滑动窗口区域内海底地形数据的变化频率，利用均方根高表征滑动窗口区域内海底地形数据的变化尺度，从而实现定量评价海底地形数据变化特征。

所述步骤10中，研究区域内的海底地形数据通过查阅相关的海底地形测绘图或者利用声纳测深系统得到。

所述步骤20中，滑动窗口区域内海底地形数据的自相关按下式计算：