本发明涉及一种多级数据融合的建模方法，确切地说涉及一种用于石油地震资料中多尺度数据速度建模的方法。
背景技术：
在地震勘探中，对表层速度结构的调查，由于采集手段与方式不同，采集得到数据尺度与大小不同，精度与可靠程度也不尽相同。但总的说来，表层速度结构调查结果中，主要可分为三类数据：(1)尺度大的数据，如微测井数据，其为单点数据，结果精度高但数据稀少，两点之间距离较大。(2)尺度中等的小折射数据、小道距层析数据，为二维数据，数据范围仅为一条线上结果，线上数据密度较高，能较精确刻画线上位置的表层结构，但由于线与线之间距离仍较大，对一个区域范围内贡献度仍十分有限。(3)尺度较大三维地震勘探数据，覆盖范围大，数据多，但数据之间距离较大，以此得到的表层速度结构变化趋势较为合理，但精度不高。因此怎样将这几类不同尺度、不同大小、不同深度的数据快速有效的融合起来，建立更为合理的表层速度结构模型，是复杂地表条件下地震资料处理的首要问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种多级数据融合的方法，该方法能快速有效的将不同尺度、不同位置的同类数据进行合理的融合。
为了实现上述目的，本发明的提供了一种利用多级数据融合建立表层速度结构模型的方法。所述方法包括以下步骤：
A、由微测井数据得到第一表层速度结构数据，由小折射数据和小道距层析数据反演得到第二表层速度结构数据，以及由三维地震勘探数据反演得到第三表层速度结构数据。
B、计算第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据与任一待融合点的距离，并采用反距离加权的算法求取第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据各点对所述任一待融合点的权值，将求得的第一表层速度结构数据对所述任一待融合点的权值相加得到第一待融合权系数，将求得的第二表层速度结构数据对所述任一待融合点的权值相加得到第一待融合权系数，将求得的第三表层速度结构数据对所述任一待融合点的权值相加得到第三待融合权系数。
将第一表层速度结构数据与第三表层速度结构数据融合，所述任一待融合点融合后的速度值等于第一表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第一待融合权系数加上第二表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第二待融合权系数。
或者，将第一表层速度结构数据、第二表层结构数据与第三表层速度结构数据融合，所述任一待融合点融合后的速度值等于第一表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第一待融合权系数加上第二表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第二待融合权系数加上第三表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第三待融合权系数。
或者，将第二表层结构数据与第三表层速度结构数据融合，所述任一待融合点融合后的速度值等于第二表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第二待融合权系数加上第三表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第三待融合权系数。
或者，将第一表层速度结构数据与第二表层结构数据融合，所述任一待融合点融合后的速度值等于第一表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第一待融合权系数加上第二表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的速度值乘以第二待融合权系数。
C、重复上述步骤B，直到完成所有待融合点，得到表层速度结构模型。
所述方法设置以所述任一待融合点位中心向四周开窗的二维计算时窗，并将在二维计算时窗范围内的第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据读入所述二维计算时窗内，然后在所述二维计算时窗内进行所述步骤B。
根据本发明示例性实施例的利用多级数据融合建立表层速度结构模型的方法，可以采用微测井数据的单点解释结构进行大面积插值得到所述第一表层速度结构数据。
根据本发明示例性实施例的利用多级数据融合建立表层速度结构模型的方法，对小折射数据和小道距层析数据进行折射或层析反演得到所述第二表层速度结构数据。
根据本发明示例性实施例的利用多级数据融合建立表层速度结构模型的方法，可以对三维地震勘探数据进行折射或层析反演得到所述第三表层速度结构数据。
根据本发明示例性实施例的利用多级数据融合建立表层速度结构模型的方法，所述步骤B中采用反距离加权的算法求取第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据中任一点i对所述任一待融合点的权值λi：
其中，di为所述任一点i到所述任一融合点的距离，n为第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据的点总数。
根据本发明示例性实施例的利用多级数据融合建立表层速度结构模型的方法，所述方法还包括：将第一表层速度结构数据与第三表层速度结构数据融合、将第一表层速度结构数据、第二表层结构数据与第三表层速度结构数据融合以及将第二表层结构数据与第三表层速度结构数据融合时，按照第三表层速度结构数据确定融合后的数据范围和平面数据网格大小；将第一表层速度结构数据与第二表层速度结构数据融合时，按照第二表层速度结构数据确定融合后的数据范围和平面数据网格大小。
与现有技术相比，该发明能够快速有效的将不同尺度、不同位置的同类数据合理的融合在一起，将几类数据的优势互补，使得融合后的数据更接近真实情况。特别是对于表层速度结构复杂，横向变化大的区域有明显效果。同时这种技术方便操作、运行速度快，能够满足实际生产的需求。采用本发明能在石油地震资料处理过程中发挥更一步的积极作用，应用前景良好。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的多级数据融合方法。
在得到表层速度结构结果的过程中，可以采用微测井单点解释结果进行大面积插值得到，或者对采集的二维小折射数据、小道距层析数据进行折射或层析反演得到表层速度结构模型，以及对三维地震数据采用折射或层析反演得到表层速度结构模型。即：这三类数据均能单独求出表层速度结构模型，但未能较好利用各自的优势，有效的将其融合起来。对常用的协克里金数据融合算法，由于此处为三维空间数据，计算量特别大，还需人为指定变异函数类型，以及需给出不同数据的相关系数，因此未能使用起来。而目前针对层析反演算法中，有基于微测井约束的层析反演算法，但由于数学算法本身的特点，效果甚微，与直接层析反演算法得到改变差别不大。而对二维小折射和小道距层析数据得到的结果，未能直接利用到三维速度结构模型中来，从而影响处理后叠加剖面成像效果，使得构造形态不准确，信噪比大大降低，不能达到资料精细处理的目的。
本发明提出了一种利用多级数据融合建立表层速度结构模型的方法，此方法以不同尺度、不同位置的各数据为基础，以各数据已知位置点与待融合点位置的距离倒数之和为权值，最终将各数据在待融合位置上的插值结果与对应权值的乘积再相加可得融合后数据，并将本发明应用于地震资料的处理中。也就是说，本发明的方法是在同一位置上求取不同尺度数据的相关权系数，将所述不同尺度数据插值后在待融合点的值与其所述相关权系数相乘，再将各乘积相加得到融合后的数据值。在同一位置上求取不同尺度数据的相关权系数，按照各自权系数与本数据插值后在待融合点的值或本数据的乘积再相加则得到融合后的数据。
根据本发明示例性实施例的利用多级数据融合建立表层速度结构模型的方法，包括以下步骤：
A、由微测井数据得到第一表层速度结构数据，由小折射数据和小道距层析数据反演得到第二表层速度结构数据，以及由三维地震勘探数据反演得到第三表层速度结构数据。
例如，采用微测井数据的单点解释结构进行大面积插值得到第一表层速度结构数据对采用小折射数据和小道距层析数据进行折射或层析反演得到第二表层速度结构数据。对三维地震勘探数据进行折射或层析反演得到第三表层速度结构数据。
B、按照第三表层速度结构数据确定融合后的数据范围和平面数据网格大小，融合后数据范围与三维反演得到速度结构数据C(即第三表层速度结构数据)一致。这里，平面数据网格大小是指数据的密度，例如一个三维数据的平面网格大小x、y方向上为10m*10m这种，网格越小，数据越密，显示上越细腻、平滑。后续使用用在生成最终融合的三维数据大小。但本发明不想于此，最终融合的三维数据大小一般为三维反演速度模型大小，也可自己制定大小范围，需要自己设置网格大小和网格数。另外，当进行第一表层速度结构数据与第二表层速度结构数据的融合时需要按照第二表层速度结构数据的网格数量与大小进行。
C、设置以所述任一待融合点位中心向四周开窗的二维计算时窗(简称时窗)，并将在二维计算时窗范围内的第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据读入时窗内，然后计算时窗内第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据与任一待融合点P的距离，并采用反距离加权的算法求取第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据各点(已知位置点)对任一待融合点P的权值，将求得的第一表层速度结构数据对任一待融合点P的权值相加得到第一待融合权系数w1，将求得的第二表层速度结构数据对任一待融合点P的权值相加得到第一待融合权系数w2，将求得的第三表层速度结构数据对任一待融合点P的权值相加得到第三待融合权系数w3。
例如，采用反距离加权的算法求取第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据中任一点i对所述任一待融合点P的权值λi：
其中，di为所述任一点i到所述任一融合点的距离，n为第一表层速度结构数据、第二表层速度结构数据和第三表层速度结构数据的点总数。
将第一表层速度结构数据与第三表层速度结构数据融合，所述任一待融合点融合后的值等于第一表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的值(即速度值)乘以第一待融合权系数加上第二表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的值乘以第二待融合权系数。
或者，将第一表层速度结构数据、第二表层结构数据与第三表层速度结构数据融合，所述任一待融合点融合后的值等于第一表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的值乘以第一待融合权系数w1加上第二表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的值乘以第二待融合权系数w2加上第三表层速度结构数据插值后在所述任一待融合点的值乘以第三待融合权系数w3。
这里，第一表层结构速度结构数据是单点位置上数据，包含的是不同深度与速度点的值。第二表层结构数据是二维测线上的速度模型，包含一条线不同位置上不同深度与速度点的值。第三表层速度结构数据是三维反演后的数据，包含空间位置上的速度点值。待融合的点不一定是在已知这三类数据的位置上，因此可能需要分别插值得到。
开时窗主要目的作计算用。将开窗包含的数据按照反距离加权的公式分别计算出各点的权值，再将同类数据的权值相加，可得出前述相应的w1，w2，w3。另外，开时窗时由待融合点为中心向四周开窗，向四周开窗的大小确定原则一般为经验参数，兼顾效率。
D、重复上述步骤C，直到完成所有待融合点，得到表层速度结构模型。
本发明的方法是在同一位置(待融合点)上求取不同尺度数据的相关权系数，将所述不同尺度数据插值后在待融合点的值与其所述相关权系数相乘，再将各乘积相加得到融合后的数据值。是一种更加符合表层速度结构调查、计算效率高的多级数据融合方法。
下面结合具体示例来进一步详细描述本发明的示例性实施例。
在本示例中，利用多级数据融合建立表层速度结构模型主要步骤包括：
1)准备好不同尺度数据，包括微测井数据表层数据A(第一表层速度结构数据)，小折射、小道距层析得到的二维表层速度结构数据B(第二表层速度结构数据)和三维反演得到速度结构数据C(第三表层速度结构数据)。
2)按照三维反演得到速度结构数据C确定数据范围与平面数据网格大小(融合后数据范围与三维反演得到速度结构数据C数据一致)。
3)设置计算时窗大小与计算时窗内数据值：
按照三维反演得到的速度结构数据C范围依次遍历每一个数据的位置(融合后每点坐标)，遍历每一个数据的时候，需要开一个二维计算时窗。二维时窗内读入的数据以遍历的点位置为中心，向四周开窗数据为2*2(25个点)或者4*4(81个点)的大小的所有三维反演数据C，若有微测井数据位置在此时窗内，则也需读入时窗内。这里2*2的单位是网格大小。2*2是指以待融合点为中心，向上下，左右各加2个点，即25个点。也可通俗理解为5*5的网格大小。同理4*4可理解为9*9的网格大小。
开窗读入数据时，应读入在此时窗内的微测井数据A与小折射、小道距层析得到的二维表层速度结构数据B。
此时进行判断，若上述步骤中时窗读入微测井数据，则进行数据A与C融合，则步骤如下：
若步骤5)中时窗读入微测井数据，则将时窗内所有数据计算与遍历点位置P(待融合点)的距离，并用反距离加权的算法求取时窗内各点对P的权值。计算后，微测井数据对应的权值相加w1，三维反演数据C的权值相加为w3，此处w1和w3即为各自数据A与C的待融合权系数，因此P(待融合点)的值为微测井数据单独插值后在P点的值乘以w1加上三维反演数据P乘以w3。
若将数据A、B和C进行融合，则步骤如下：
将时窗内所有数据计算与遍历点位置P(待融合点)的距离，并用反距离加权的算法求取时窗内各点对P的权值，此时进行判断，时窗内的值是否有A和B的值，若存在，则将微测井数据A对应的权值相加得w1，将小折射、小道距层析得到的二维表层速度结构数据B对应的权值相加的w2,三维反演数据C的权值相加为w3，最终P1点融合后的值等于微测井数据A插值后在P1点的值乘以w1加上小折射、小道距层析得到的二维表层速度结构数据B插值后在P1点的值乘以w2加上三维反演数据P乘以w3。
若将数据B和C进行融合：将时窗内所有数据计算与遍历点位置P(待融合点)的距离，并用反距离加权的算法求取时窗内各点对P的权值，此时进行判断，时窗内的值是否有B的值，若存在，则将将小折射、小道距层析得到的二维表层速度结构数据B对应的权值相加的w2，三维反演数据C的权值相加为w3，最终P1点融合后的值等于小折射、小道距层析得到的二维表层速度结构数据B插值后在P1点的值乘以w2加上三维反演数据P乘以w3。
若将数据A和B进行融合：将时窗内所有数据计算与遍历点位置P(待融合点)的距离，并用反距离加权的算法求取时窗内各点对P的权值，此时进行判断，时窗内的值是否有A的值，若存在，则将微测井数据A对应的权值相加得w1，三维反演数据C的权值相加为w3，最终P1点融合后的值等于微测井数据A插值后在P1点的值乘以w1加上三维反演数据P乘以w3。
需要说明的是，A与B的融合需要按照B的网格数量与大小进行。
按照上述步骤依次遍历并计算范围内所有位置上的点，最终结果即为融合后的数据值。
综上所述，本发明能快速有效的将不同尺度、不同位置的同类数据合理的融合在一起，将几类数据的优势互补，使得融合后的数据更接近真实情况。特别是对于表层速度结构复杂，横向变化大的区域有明显效果。同时这种技术方便操作、运行速度快，能够满足实际生产的需求。采用本发明能在石油地震资料处理过程中发挥更一步的积极作用，应用前景良好。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。