应网格空间物理位置的平均传播速度，编号顺序同L〇。 步骤二:根据数组1^中的值，计算i行Xj列的网格模型中每一个网格位置到每一个检 波器的地震波旅行时，并存储在i行Xj列Xm道的三维数组L3中，其中m道表示检波器道数。 具体表示为：
[0026]其中表示三维数组1^中，第i行和第j列所对应的网格点所对应到第m道检波器 的地震波旅行时。Xl，h表示U中第i行和第j列的坐标，Xm，ym表示第m道检波器的坐标。 VlJ为 二维数组1^对应的第i行和第j列网格点的空间物理位置的平均传播速度。 步骤三:选取长度为N的时窗，根据数组L3中对应的地震波旅行时对时窗进行移动，选 取视窗内的地震振幅参数。 步骤四：根据时窗内选取的振幅信息，将相同行数和列数处对应的所有道的振幅进行 相加，计算相似性系数，并将结果存在存储在i行Xj列的二维数组L2中的对应位置。其具体 形式为：
其中Su是表示二维数组1^中，第i行和第j列对应的网格点的相似性系数，N表示时窗的 长度，Μ表示检波器的个数，表示对第m个地震道的数据，将时窗进行长度为 的移动后，时窗内第η个点的地震数据幅值。
[0018]步骤五:选取步骤四二维数组L2中相似性系数最大的点，以这个点对应的Lo空间坐 标位置作为暂时的定位结果。 步骤六:对步骤五中得到的相似性系数最大的网格进行密集地划分，将其均匀离散化 为i行Xj列的网格模型，将每个网格分割点对应的空间坐标和空间平均传播速度分别存入 步骤一中提到的二维数组Lo和U中，重复步骤二至对步骤五，直至定位精度满足要求。 步骤七:将步骤六中计算得到的相似性系数最大的网格点，对应到L〇数组对应的真实 物理空间位置处，并将该位置是最终的微震震源定位结果。 下面对基于多级网格划分和相似性系数的微震震源定位方法进行验证 一、 正演模型 正演模型是一个长5000米，宽500米的单层均匀介质，速度为500m/s，检波器布设在地 表，分布在0米至5000米范围内，检波器间的距离为100米。设计的震源位置的坐标为(2400， 1060)处。 二、 反演结果 由正演模型参数可得到51道检波器的数据。对于计算相似性系数的时窗，选择长度为 30,即时窗内选择30个的地震幅值数据。 第一个将监测区域进行稀疏且均匀的网格划分，具体划分网格空间位置如表1。 表1监测区域网格划分点坐标
划分网格之后，对每一个网格上的点进行对应的相似性系数的计算。得到的结果如表 2〇 表2网格划分点对应的相似性系数
从表2的结果，可以看出分割点14所对应的相似性系数是最大的，所以认定真实的震源 位置在分割点14对应的位置附近，分割点14的空间坐标由表1可知为(2500,1000)。 以分割点14的坐标为中心，进行密集的网格划分，在分割点14横坐标200米的范围，纵 坐标100米的范围进行间距为10米的网格划分。这样在一个小范围内得到了 21X41个网格 划分点。划分点的序号规律为从左向右，从上到下依次增加。再次进行每一个网格划分点的 相似性计算。部分结果如表3。 表3部分网格划分点对应的相似性系数
由整体的网格分割点对应的相似性系数，第42 7个分割点对应的相似性系数是最大的 为0.6725。则认为此点所对应的空间位置为最终的定位结果。第427个分割点对应的空间位 置为(2400,1600)。此点正是正演时模拟的震源位置。所以验证基于多级网格划分和相似性 系数的微震震源定位方法是一种有效的微震震源定位方法。
【主权项】
1. 一种基于多级多尺度网格相似性系数计算的微震震源定位方法，其特征在于利用多 级多尺度网格划分的方法计算网格对应分割点的相似性系数进行精确定位，其特征包括： 步骤一:将微震监测区域均匀离散化为i行X j列的网格模型，从原点处逐行进行编号， 将对应的网格分割点坐标位置存储在i行X j列的二维数组Lo中，同时建立i行X j列的二维 数组Li，数组b中元素的值为数组Lo中对应网格分割点的平均传播速度，Li的编号顺序同Lo; 步骤二:根据数组^和^中的值，计算i行Xj列的网格模型中每一个网格位置到每一个 检波器的地震波旅行时，并存储在i行X j列Xm道的Ξ维数组L3中，其中m道表示检波器道 数； 步骤Ξ:选取长度为N的时窗，根据数组L3中对应的地震波旅行时对时窗进行移动，选取 视窗内的地震振幅参数； 步骤四：根据时窗内选取的振幅信息，将相同行数和列数处对应的所有道的振幅进行 相加，计算相似性系数，并将结果存在存储在i行Xj列的二维数组L2中的对应位置； 步骤五:选取步骤四二维数组L2中相似性系数最大的点，W运个点对应的Lo空间坐标位 置作为暂时的定位结果； 步骤六:对步骤五中得到的相似性系数最大的网格进行密集地划分，将其均匀离散化 为i行Xj列的网格模型，将每个网格分割点对应的空间坐标和空间平均传播速度分别存入 步骤一中提到的二维数组^和^中，重复步骤二至对步骤五，直至定位精度满足要求； 步骤屯:将步骤六中计算得到的相似性系数最大的网格点，对应到Lo数组对应的真实物 理空间位置处，并将该位置是最终的微震震源定位结果。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，其特征在于，在对监测区域的 大小、网格的大小进行设定后，得到对应的划分结果，并将网格分割点对应的空间坐标存储 在数组Lo中、网格对应地下介质平均速度存储在数组b中。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，其特征在于，根据存储网格分 割点对应的地下介质平均速度的数组^，计算每一个网格划分点到每一个检波器的地震波 旅行时，具体表示为：其中1"^表示数组L3中第i行和第j列网格分割点所对应的网格点所对应到第m道检波器 的地震波旅行时;xi，yj表示Lo中第i行和第j列对应空间位置的坐标;xm，ym表示第m道检波器 的坐标;VU为二维数组^对应的第i行和第j列网格点的空间物理位置的平均传播速度。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤Ξ中，其特征在于，选取长度为N的 时窗，根据数组L3中对应的地震波旅行时对时窗进行移动，选取视窗内的地震振幅参数，时 窗的长度N至少要大于权利要求1步骤二中计算得到的数组b中的最大值。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，其特征在于，根据时窗内选取 的振幅信息，将相同行数和列数处对应的所有道的振幅进行相加，计算相似性系数，并将结 果存在存储在i行Xj列的二维数组L2中的对应位置，其具体形式为：其中Su是表示二维数组L2中，第i行和第j列对应的网格点的相似性系数，N表示时窗的 长度，Μ表示检波器的个数，表示对第m个地震道的数据，将时窗进行长度为 的移动后，时窗内第η个点的地震数据幅值。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤五中，选取步骤四二维数组L2中相似 性系数最大的点，W运个点对应的Lo空间坐标位置作为暂时的定位结果;若监测区域出现 多个微震震源，则需要建立一个阔值，超过阔值的相似性系数则被认定为暂时的定位结果， 对应的空间网格处都需要再次加密细分。7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤六中，其特征在于对步骤五中得到 的相似性系数最大的网格进行密集地划分，将每个网格分割点对应的空间坐标和空间平均 传播速度分别存入步骤一中提到的二维数组1〇和^中，重复步骤二至对步骤五，直至定位精 度满足要求。8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤屯中，其特征在于将步骤六中计算 得到的相似性系数最大的网格点，对应到数组Lo中对应的真实物理空间位置处，并将该位 置作为最终的微震震源定位结果。
【专利摘要】本发明公开一种微震震源定位算法，属于地球物理反演算法领域，包括如下步骤：对监测区域进行均匀网格划分；分别计算每个网格分割点对应的地震振幅相似性系数；选取相似性系数最大值处对应的网格位置作为震源定位结果；在定位结果对应的网格处再次进行均匀网格划分、相似性系数计算，选取相似性系数最大值处对应的网格位置更新震源定位结果，直至定位精度满足要求。本发明相对于传统的相似性系数定位方法而言，通过对监测区域进行多级多尺度的网格划分，避免监测区域整体密集网格划分造成的计算时间过长的缺点，也避免监测区域整体稀疏网格划分导致的定位精度过低的缺点。
【IPC分类】G01V1/28
【公开号】CN105549077
【申请号】CN201510943211
【发明人】郑晶, 姜天琪, 彭苏萍, 陆继任
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月16日