基于初至波的OBS二次定位方法研究

【摘要】随着OBS（海底地震仪）在海底地震勘探中的应用与发展，对地震资料处理精度的要求有所提高，必须对OBS进行准确的二次定位。本文在前人研究的基础上探讨了OBS初至波二次定位的原理与解算方法，通过理论模型测试证明这种OBS二次定位精度较高，满足实际生产的要求。

【关键词】OBS 二次定位 初至波 最小平方法

一、引言

在OBS（海底地震仪）采集作业中得到精确的检波点位置特别重要，它直接关系到地震资料的质量。由于海洋潮汐、海浪和潮流运动的影响，OBS在沉入海底后的位置与刚沉入海面时的位置发生了偏差，为得到精确的OBS位置，保证地震剖面解释的质量，需对OBS进行二次定位。

传统的二次定位方法是以圆圆定理为基础，主要有初至波定位法和声波定位法。目前，二次定位的方法有了新的发展，提出了正四面体法、搜索法、基于波动方程偏移原理的定位方法等。这些方法的出现很大程度上提高了OBS二次定位精度。本文在前人研究的基础上探讨了OBS初至波二次定位的原理与解算方法，理论数据测试表明二次定位精度满足实际生产要求。

二、初至波二次定位原理

初至波定位是利用地震记录初至时间进行定位，不需要专门的硬件设备，其计算精度依赖初至拾取精度，应用更为灵活方便。其原理是根据地震波在海水中的传播速度及接收点（检波器）接收到初至波的时间计算出炮检距 ，以震源位置为圆心，以测定距离为半径画圆，应用两个震源点画出的两个圆能够确定出两个交点，理论上检波点应在其中之一，需要第三个震源点排除其中一个交点，剩下的交点即为实际的位置。三点定位只是理论假设，实际工作中需要更多的点提供冗余计算，通过拟合算法确定出检波点在海底的实际位置。在初至波定位系统确定出检波点位置后，便可利用检波点坐标计算炮点坐标。把炮点坐标与现场DGPS定位的炮点坐标进行比较，如果精度达不到客户的要求，则重新拾取初至，人工校正初至的拾取。这样也检验了检波点定位的精确性。

（一）OBS 近似坐标的解算。

（二） OBS二次定位坐标的拟合。

针对同一个OBS的二次定位，由于选取不同的炮点组合会得出不同定位结果，且定位结果比较分散，因此，需要根据这些定位坐标利用最小平方法拟合出最佳的OBS位置。具体作法就是循环计算每一个定位坐标到其它定位坐标的距离平方和，通过对比，选出最小时对应的坐标。

三、理论模型测试

为了验证本文的定位方法在OBS二次定位中的可行性及其定位精度，根据已知观测系统及各炮点的位置坐标，并设定声波速度为1510m/s，OBS在海底的位置坐标为，计算出各条炮线上各炮点到OBS的初至波走时。对于上述正演模拟数据，为了更加真实的模拟实际数据，先将正演出的各炮的直达波走时加上在负2ms到正2ms之间的随机扰动量，再将各炮的炮点坐标加上在负5m到正5m之间的随机扰动量，用本文的定位法确定OBS的位置，得到OBS的最佳位置坐标为，与正演中设定的OBS坐标比较，X、Y、Z坐标的误差都不到0.5m，表明这种方法的定位精度较高。

四、 结论

利用本文的定位方法对OBS进行二次定位时，应该遵循正四面体法[2]的原则来选取炮点位置，这样便可以控制同一OBS定位结果的离散程度，提高拟合精度，同时也提高了OBS二次定位的精度。经过理论模型测试表明本文的定位方法定位精度较高，满足实际生产中OBS二次定位的精度要求。

参考文献：

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