基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地方法及系统与流程

本发明涉及地球物理勘探井中地震领域，更具体地，涉及一种基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地方法及系统。

背景技术：

vsp垂直地震剖面方法是沿井孔不同深度布置上多级多分量的检波器，在地表附近的点上激发地震波，检波器在井中进行地震波观测。vsp的观测方式目前主要有零井源距(零偏)、非零井源距(有偏)、walkaway、3d-vsp等。和地面观测的地震剖面比较，vsp地面激发点比较集中，成群状，即炮群激发。vsp零偏和有偏(非零偏)的观测系统示意图，如图1所示。

以往群炮激发点的坐标通常是由gps静态、快速静态、和后处理的动态测量来完成，或者由全站仪通过测角、测距、检核来完成。静态、快速静态速度较慢；后处理动态测量，出现错误不能马上被发现，甚至需要到现场返工；全站仪的测量过程是：录入放样数据文件和坐标数据文件，然后置测站点和置后视点、确定方位角，输入所需的放样坐标开始放样，步骤复杂，效率较低，而且放样过程中要通过点号来调用内存中的坐标值，或者在现场直接输入坐标值，容易产生误操作等情况。因此，有必要开发一种基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地方法及系统，采用rtk测量技术，对项目实施中的零偏和有偏的炮群坐标进行定位，通过实时处理两个测站载波相位观测的差分，实时精确地获得vsp有偏和零偏炮群激发点的坐标。

根据本发明的一方面，提出了一种基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地方法。所述方法可以包括：根据vsp有偏和零偏激发炮群中心点位置的几何特征，确定基准站的有效范围；根据多个控制点，采用在所述基准站的有效范围内静态联测定位方法，确定所述基准站的位置；根据所述基准站的位置，架设基准站接收机，接收炮点的激发数据；根据所述炮点的激发数据与炮点的理论数据，获得炮点坐标。

优选地，确定所述基准站的有效范围包括：设定第一阈值，获取每个激发炮群中心点的第一阈值范围；将所述每个激发炮群中心点的第一阈值范围的重合范围作为所述基准站的有效范围。

优选地，还包括：如果在所述基准站的有效范围内有现有控制点或卫控点，将所述现有控制点或所述卫控点的位置作为所述基准站的位置。

优选地，接收所述炮点的激发数据包括：将gps接收机在激发炮群中心的每个炮点位置上立杆，记录所述炮点的激发数据；所述基准站接收机接收所述炮点的激发数据。

优选地，所述炮点的激发数据的记录间隔为2-3秒。

根据本发明的另一方面，提出了一种基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地系统，可以包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据vsp有偏和零偏激发炮群中心点位置的几何特征，确定基准站的有效范围；根据多个控制点，采用在所述基准站的有效范围内静态联测定位方法，确定所述基准站的位置；根据所述基准站的位置，架设基准站接收机，接收炮点的激发数据；根据所述炮点的激发数据与炮点的理论数据，获得炮点坐标。

优选地，确定所述基准站的有效范围包括：设定第一阈值，获取每个激发炮群中心点的第一阈值范围；将所述每个激发炮群中心点的第一阈值范围的重合范围作为所述基准站的有效范围。

优选地，还包括：如果在所述基准站的有效范围内有现有控制点或卫控点，将所述现有控制点或所述卫控点的位置作为所述基准站的位置。

优选地，接收所述炮点的激发数据包括：将gps接收机在激发炮群中心的每个炮点位置上立杆，记录所述炮点的激发数据；所述基准站接收机接收所述炮点的激发数据。

优选地，所述炮点的激发数据的记录间隔为2-3秒。

本发明的有益效果在于：(1)根据石油勘探中vsp观测系统激发炮群的地理分布特点，把gsp动态差分技术用于vsp测地的坐标放样中，快速、实时获得零偏和有偏炮群激发点的厘米级精度的坐标，改变了以往gps静态、快速静态、动态测量后处理的弊端，也改变了用全站仪测角、测距、平差进行vsp测地的低效率和误差累积；(2)由于基准站与炮群中心点之间无需通视，避障，提高了工作效益，在原先无法到达的位置、无法完成的炮点坐标，也可顺利完成；(3)在rtk实施过程中，采用穿过工区中心位置的子午线作为高斯平面坐标投影的中央子午线，减少了投影带边缘的坐标长度变形，进一步提高放样坐标精度。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的vsp观测系统地面分布的示意图。

图2示出了根据本发明的基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地方法的步骤的流程图。

图3示出了基于gpsrtk技术的vsp测地的原理图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的两个有偏与零偏成同一直线时基准站位置的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的两个有偏点关于零偏点成任意夹角时基准站位置的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图2示出了根据本发明的基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地方法的步骤的流程图。

在该实施例中，根据本发明的基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地方法可以包括：步骤101，根据vsp有偏和零偏激发炮群中心点位置的几何特征，确定基准站的有效范围；步骤102，根据多个控制点，采用在基准站的有效范围内静态联测定位方法，确定基准站的位置；步骤103，根据基准站的位置，架设基准站接收机，接收炮点的激发数据；以及步骤104，根据炮点的激发数据与炮点的理论数据，获得炮点坐标。

在一个示例中，确定基准站的有效范围包括：设定第一阈值，获取每个激发炮群中心点的第一阈值范围；将每个激发炮群中心点的第一阈值范围的重合范围作为基准站的有效范围。

在一个示例中，还包括：如果在基准站的有效范围内有现有控制点或卫控点，将现有控制点或卫控点的位置作为基准站的位置。

在一个示例中，接收炮点的激发数据包括：将gps接收机在激发炮群中心的每个炮点位置上立杆，记录炮点的激发数据；基准站接收机接收炮点的激发数据。

在一个示例中，炮点的激发数据的记录间隔为2-3秒。

图3示出了基于gpsrtk技术的vsp测地的原理图。

具体地，根据vsp测地中激发炮点比较集中、成群状的特点，采用rtk测量技术，对项目实施中的零偏和有偏的炮群坐标进行精确、快速、实时定位，通过实时处理两个测站载波相位观测的差分，即将基准站采集的载波相位传给炮点接收机进行求差解算坐标，实时获得vsp有偏和零偏炮群激发点的坐标，其精度可以达到厘米级。gpsrtk技术的vsp测地的技术原理如图3所示。

根据vsp有偏和零偏激发炮群中心点位置的几何特征，设定第一阈值，获取每个激发炮群中心点的第一阈值范围，将每个激发炮群中心点的第一阈值范围的重合范围作为基准站的有效范围。基准站选择的质量是rtk测量中坐标定位精度的根本，rtk技术中，基准站有效覆盖半径通常为4km左右，理想的作用半径最不超过其2/3，所以首先要根据vsp测井项目设计要求中零偏激发点位置和有偏激发点位置的分布特点，确定基准站的位置范围：当两个有偏激发炮群和零偏激发炮群位置近成一条直线时，基准站选在三个炮群中心点公共有效范围内，且尽量靠近两个有偏中心点连线的垂直平分线上，来保证两个有偏点离基准站最近；两个有偏位置关于零偏成任意夹角时，基准站选在三个炮群中心点公共有效范围内。

如果在基准站的有效范围内有现有控制点或卫控点，将现有控制点或卫控点的位置作为基准站的位置，国家控制点的精度优于卫控点，或者根据多个控制点，采用在基准站的有效范围内静态联测定位方法，确定基准站的位置。

在室内设计炮点的理论坐标，上装到rtk流动站手簿，作为rtk测量中炮点的理论数据，理论坐标是根据vsp测井项目的设计要求在室内确定的高斯投影平面坐标，是理想中的坐标，且没有高程数据。理论坐标在实测放样中起到定位的作用，定位后读出该点的实际平面坐标和高程，作为成果资料。根据基准站的位置，架设基准站接收机并初始化，保持流动站(有偏和零偏激发点位置)接收到基准站发射的电台信号，将gps接收机在激发炮群中心的每个炮点位置上立杆，记录炮点的激发数据，其中，炮点的激发数据的记录间隔为2-3秒；基准站接收机接收炮点的激发数据；根据炮点的激发数据与炮点的理论数据，获得炮点坐标，记录数据时立点要准确，稳住对中杆，放样精度在厘米级范围内进行测量数据采集。

为防止系统误差，先对炮群中心点的坐标进行检校。对比实测的x、y、h和复测的x、y、h，算出炮群中心点实测与复测坐标的最大误差δx、δy、δz；随机对物理炮点的3％进行复测，对获得的两组数据进行误差统计，算出炮群点复测坐标中误差mx、my和mz，比对vsp项目规程要求：复测检核的炮群中心点坐标两次观测最大限差：δx≤0.2m、δy≤0.2m、δz≤0.4m；炮群单点坐标中误差：mx≤0.3m，my≤0.3m，mz≤0.6m。

为了保证vsp地面激发炮阵的坐标精度，在rtk测量中要注意以下问题：防止数据链丢失以及多路径效应的影响，rtk测站点要避免在电磁波强干扰地区(如通讯发射塔和高压线)，放样时间要尽量安排在天气良好的状况下进行，避免雷雨天气，要保证基准站站址及数据链电台发射天线具有一定的高度及其周围无gps信号反射物(如大面积强反射沙漠面和冰雪覆盖面)；控制投影变形，在工区位于高斯投影带边缘的情况下，长度变形的最大值可以达到0.14％，从大地坐标通过高斯投影转换成平面坐标时，选择穿越测区中心的子午线作为投影的中央子午线，来规避投影带边缘的长度变形误差；rtk作业过程中，有效卫星个数应不少于5个，点位几何图形因子(pdop)值应不大于6。

本方法采用rtk测量技术，对项目实施中的零偏和有偏的炮群坐标进行定位，通过实时处理两个测站载波相位观测的差分，实时精确地获得vsp有偏和零偏炮群激发点的坐标。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

图4示出了根据本发明的一个实施例的两个有偏与零偏成同一直线时基准站位置的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的两个有偏点关于零偏点成任意夹角时基准站位置的示意图。

根据vsp有偏和零偏激发炮群中心点位置的几何特征，设定第一阈值为4m，获取每个激发炮群中心点的第一阈值范围，将每个激发炮群中心点的第一阈值范围的重合范围作为基准站的有效范围；当两个有偏激发炮群和零偏激发炮群位置近成一条直线时，基准站选在三个炮群中心点公共有效范围内，且尽量靠近两个有偏中心点连线的垂直平分线上，来保证两个有偏点离基准站最近，如图4所示；两个有偏位置关于零偏成任意夹角时，基准站选在三个炮群中心点公共有效范围内，如图5所示。

如果在基准站的有效范围内有现有控制点或卫控点，将现有控制点或卫控点的位置作为基准站的位置，国家控制点的精度优于卫控点，或者根据多个控制点，采用在基准站的有效范围内静态联测定位方法，确定基准站的位置。

在室内设计炮点的理论坐标，上装到rtk流动站手簿，作为rtk测量中炮点的理论数据。根据基准站的位置，架设基准站接收机并初始化，保持流动站(有偏和零偏激发点位置)接收到基准站发射的电台信号，将gps接收机在激发炮群中心的每个炮点位置上立杆，记录炮点的激发数据，其中，炮点的激发数据的记录间隔为2-3秒；基准站接收机接收炮点的激发数据；根据炮点的激发数据与炮点的理论数据，获得炮点坐标，记录数据时立点要准确，稳住对中杆，放样精度在厘米级范围内进行测量数据采集。

综上所述，本发明采用rtk测量技术，对项目实施中的零偏和有偏的炮群坐标进行定位，通过实时处理两个测站载波相位观测的差分，实时精确地获得vsp有偏和零偏炮群激发点的坐标。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

根据本发明的实施例，提供了一种基于实时动态差分技术的垂直地震剖面测地系统，可以包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据vsp有偏和零偏激发炮群中心点位置的几何特征，确定基准站的有效范围；根据多个控制点，采用在基准站的有效范围内静态联测定位方法，确定基准站的位置；根据基准站的位置，架设基准站接收机，接收炮点的激发数据；根据炮点的激发数据与炮点的理论数据，获得炮点坐标。

在一个示例中，确定基准站的有效范围包括：设定第一阈值，获取每个激发炮群中心点的第一阈值范围；将每个激发炮群中心点的第一阈值范围的重合范围作为基准站的有效范围。

在一个示例中，还包括：如果在基准站的有效范围内有现有控制点或卫控点，将现有控制点或卫控点的位置作为基准站的位置。

在一个示例中，接收炮点的激发数据包括：将gps接收机在激发炮群中心的每个炮点位置上立杆，记录炮点的激发数据；基准站接收机接收炮点的激发数据。

在一个示例中，炮点的激发数据的记录间隔为2-3秒。

本发明采用rtk测量技术，对项目实施中的零偏和有偏的炮群坐标进行定位，通过实时处理两个测站载波相位观测的差分，实时精确地获得vsp有偏和零偏炮群激发点的坐标。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。