[发明专利]基于压缩感知的地震采集观测系统的生成方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于压缩感知的地震采集观测系统的生成方法及装置。该方法包括：根据地质任务对勘探区域进行观测网格划分，确定观测点，根据地质任务确定最大炮检距；根据预设的重构条件确定观测点所需的最小炮检对数目；根据地震地质条件，确定炮检对分布区间及区间内炮检对数目；根据最小炮检对数目及区间内炮检对数目，在炮检对分布区间内随机选取炮检对，由炮检对组成观测模板；在勘探区域内以炮点为中心以最大炮检距为半径的所有检波点形成基于压缩感知的地震采集观测系统。本发明实现了以观测点的最小炮检对采样满足预设的重构条件的观测模板为标准，进行全勘探区域的炮检点的布设，能最大程度上以最小的成本实现全区地质任务。

技术领域

本发明涉及地震资料采集技术领域，尤指一种基于压缩感知的地震采集观测系统的生成方法及装置。

背景技术

随着油气勘探对高精度成像日益增长的需求，高密度，海量数据的采集在地震勘探中越来越普遍，这使得勘探成本日渐高启，在地震采集领域尤为明显，因此在解决最大程度上保留地震信号中的原始信息实现高精度成像的前提下，大幅减少激发点、接收点的配置，从而加快勘探进程，极大地减少同等成像效果下的勘探成本，已经成为非常紧迫的需求。

压缩感知理论与传统奈奎斯特采样定理(常规地震采集方法)不同，它指出，只要信号是可压缩的或在某个变换域是稀疏的，那么就可以用一个与变换基不相关的观测矩阵将变换所得高维信号投影到一个低维空间上，然后通过求解一个优化问题就可以从这些少量的投影中以高概率重构出原信号，可以证明这样的投影包含了重构信号的足够信息。事实上，压缩感知理论的某些抽象结论源于Kashin创立的范函分析和逼近论，最近由Candès，Romberg，Tao和Donoho等人构造了具体的算法并且通过研究表明了这一理论的巨大应用前景。在压缩感知理论中，图像/信号的采样和压缩同时以低速率进行，使信号的采样、计算和传输成本大大降低，而信号的恢复过程是一个优化计算的过程。从理论上讲任何信号都具有可压缩性，只能找到其相应的稀疏表示空间，就可以有效地进行压缩采样，因此同样也能应用地震信号的采集。

压缩感知的核心思想是压缩和采样合并进行，并且测量值远小于传统采样方法的数据量，突破了香农采样定理的瓶颈，使高分辨率的信号的低成本采集成为可能。

利用压缩感知进行地震勘探的研究和探索也在同步展开；Li等基于压缩感知理论设计了一套集观测系统设计、采集和处理的综合技术(compressive sensing imaging，CSI)，通过非均匀优化采样(Non-Uniform Optimal Sampling，NUOS)和室内的数据重建，在降低生产成本的同时也可以提高地震成像质量，该技术在海上和陆上取得了良好的试验效果；为解决实际中炮点和检波点偏离设计网格的情况，Li等又提出了插值压缩感知(interpolated compressive sensing)的概念，在稀疏反演过程中，利用Lagrange插值方法构造采样算子R，避免使用面元造成的误差，进而提高了方法对不规则网格数据的反演精度，该方法的提出使CSI技术在实际应用中减少了对炮点和检波点位置的限制，极大降低了海上和陆上勘探的难度，进一步提高了采集效率。王华忠等详细讨论了压缩感知技术在地震勘探应用中的问题和难点，从不同方面展示了压缩感知的有效应用。但这些方法都没有给出地震地质任务与地震地质条件对观测矩阵的影响。

发明内容

为了解决目前压缩感知地震采集技术中缺乏地震地质任务与地震地质条件影响的问题，本发明实施例提供一种基于压缩感知的地震采集观测系统的生成方法，所述方法包括：

根据地质任务对勘探区域进行观测网格划分，确定观测点，并根据所述地质任务确定所述观测点对应的最大炮检距；

根据预设的重构条件确定所述观测点对应的最小炮检对数目；

根据所述勘探区域的地震地质条件，确定炮检对分布区间及区间内炮检对数目；

根据所述最小炮检对数目及所述区间内炮检对数目，在所述炮检对分布区间内随机选取炮检对，由所述炮检对组成所述观测点对应的观测模板；