[发明专利]一种基于粒子群算法的炮点纠偏方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油地震勘探数据处理技术领域，尤其涉及一种基于粒子群算法的炮点纠偏方法。

背景技术

在地震勘探野外数据采集过程中，常常会因避障需求或者地形变化，导致实际施工的炮点位置与设计的炮点位置有一定的、不可忽略的偏差。为了确保后续地震资料处理(例如静校正、偏移成像)结果的可靠性，需要快速找到偏离炮点，并对其进行检查、校正。

常规的炮点校正方法有如下几种：(1)基于滑动平均理论，通过拾取初至波走时，利用最小二乘法拟合原理或高斯迭代法计算炮点坐标，该方法需要求解超定方程，计算过程比较复杂；(2)通过线性动校方法，检测线性动校之后道集的初至是否被校正为一条直线，该方法在炮点偏离无规律的情况下，可以检查出炮点有无偏离，但是对炮点的位置无法进行准确的归位；(3)针对线性动校法的缺陷进行了改进，利用分象限叠加的方法进行校正、确定偏移量，但是这种方法操作非常复杂，需要对各个象限叠加成图、对比之后确定偏离方向，实际工作中很难满足这种大量数据的处理要求；(4)类似于分象限叠加成图求取校正量的方法还有需要做交汇图的时距曲线综合量板法，该方法操作简单方便但精度有限；(5)基于初至波，运用在海上的两圆相交的二次定位法精度准确，然而由于海陆炮点的不同，该方法不适用于陆地。

综合分析前人已有的研究成果，目前针对陆地炮点的校正方法存在以下问题：部分校正方法只能检查出炮点有无偏离，而不能准确归位炮点的位置；在此基础上，虽然一些校正方法克服了上述问题，但是其操作、处理复杂，精度低并且运算速度非常慢。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种基于粒子群算法的炮点纠偏方法，用以迅速准确地定位到炮点纠偏的位置。该方法包括以下步骤：

S10，估算近地表直达波的速度；

S20，根据近地表直达波的速度算出直达波的理论计算初至，通过比较理论计算初至与实际拾取初至的误差来建立炮点偏移校正的误差目标函数；

S30，利用粒子群算法反演出误差目标函数的最优解，从而获得炮点偏移校正量，进而确定炮点纠偏的位置。

根据本发明的实施例，上述步骤S10中，可以优选采用最小二乘法拟合炮间距与实际拾取初至，估算出近地表直达波的速度。

根据本发明的实施例，上述步骤S10中，通过下式的拟合函数拟合炮间距与实际拾取初至，估算出近地表直达波的速度：

h_i＝vt_i+c

其中，h_i为第i道的炮检距，t_i为第i道的实际拾取初至，v为近地表直达波的速度，i的取值范围为1到N，N为接收直达波的检波器的个数,c为常数。

根据本发明的实施例，上述步骤S20中，所述炮点偏移校正的误差目标函数F为下式：

其中，t_i为第i道的实际拾取初至，τ_i为第i道的理论计算初至，N为接收直达波的检波器的个数。

根据本发明的实施例，上述步骤S30中，所述误差目标函数的最优解是指满足迭代终止条件时的群体最佳位置。

根据本发明的实施例，上述步骤S30包括以下步骤：

S30.1初始化粒子群算法参数；

S30.2计算每个粒子的误差目标函数值；

S30.3对每个粒子的误差目标函数值进行判断，选取每个粒子在自身计算历史中函数值最小的位置为个体最佳位置，选取所有粒子中函数值最小的粒子位置为群体最佳位置；

S30.4根据获得的个体最佳位置和群体最佳位置，通过速度与位置的更新算式更新每个粒子的速度与位置；

S30.5判断迭代次数或所述群体最佳位置是否满足迭代终止条件；

若满足，结束迭代，所述群体最佳位置为炮点实际位置，根据炮点初始位置和炮点实际位置计算出炮点偏移校正量；

否则，返回步骤S30.2。

根据本发明的实施例，上述步骤S30.1中，所述粒子群算法参数包括：炮点初始位置、炮点搜索范围、粒子群种群数、粒子位置、粒子速度、认知速度权重和社会速度权重。

根据本发明的实施例，所述炮点搜索范围以炮点初始位置为中心；所述粒子速度由惯性速度、认知速度和社会速度向量生成。

根据本发明的实施例，上述步骤S30.4中，所述速度与位置的更新算式为：