[发明专利]一种岩巷超前探测三维偏移成像方法

权利要求书

1.一种岩巷超前探测三维偏移成像方法，其特征在于：包含如下步骤：

S1、获取三分量地震观测数据，将地震观测数据中的直达波剔除，并分离纵波；

S2、利用三维速度分析公式，对预处理后的地震观测数据进行速度扫描分析，得到三维速度谱，以估计地下介质地震波速度，再利用初至纵波的极化信息确定反射界面的几何参数，利用三维速度谱和反射界面的几何参数确定速度模型；

S3、确定时窗计算长度W，利用协方差矩阵特征分析法，求取三分量地震记录的波场极化信息，得到对应绕射时刻的主偏振方向；

S4、根据步骤S2得到的速度模型，利用射线追踪的方法，计算获得：从震源发出的波经过每个绕射点到各检波器的波场绕射时间和绕射射线出射方向；

S5、利用绕射射线出射方向与主偏振方向之间的差异构造方向权函数；

S6、在均匀各向同性介质中的克希霍夫积分法偏移的过程中，加入方向权函数项，得到极化深度偏移成像结果。

2.根据权利要求1所述的一种岩巷超前探测三维偏移成像方法，其特征在于：所述步骤S2中：三维速度分析公式E_Spec，具体形式如下：

其中，i表示道序号，j表示采样点在窗口内的自然排列顺序序号，表示各道的反射时间，M表示速度扫描计算时窗长度，t₀表示炮点自激自收时间、v表示界面上覆介质速度、m表示界面法向单位向量的Y分量；

首先计算各道的反射时间t_i，再依据公式计算与t₀、v、m对应的速度谱值，对上述三个变量选定不同值，重复以上步骤即可以计算地震剖面的三维速度谱，通过三维速度谱，估计反射界面到炮点之间的介质的速度大小。

3.根据权利要求1所述的一种岩巷超前探测三维偏移成像方法，其特征在于：所述步骤S2中：利用初至纵波的极化信息确定反射界面几何参数的公式，具体形式如下：

其中，N表示假设已知的直线束Li的数量，(i＝1，2，3，…，N)，P_i(x_i,y_i,z_i)表示每一直线上的某一已知坐标的点，Q(x,y,z)表示空间内的任意点，v_i＝(l_i,m_i,n_i)表示各直线的单位方向向量，I表示N阶单位矩阵；

具体为利用极化特征，确定地下界面的法线方向及其位置，先对波的类型做出判别，再对纵波进行极化分析，以获取波场在不同位置的传播方向，然后通过波场在不同位置的传播方向进行反向延长，求取交点，通过解如上线性方程，求得反射射线的反向交点Q的坐标，交点与炮点关于界面镜像对称，由交点与炮点确定的直线的单位方向的向量v为界面法线方向，所述界面法线方向及交点与炮点构成线段的中点M(x_M,y_M,z_M)，确定反射界面的解析表达式；其中，点(x_p,y_p,z_p)为空间平面上不同于点M的任一点；

在计算过程中给出三维速度模型空间的大小限制，利用空间平面与速度模型空间的各棱边直线的交点来估计反射界面的具体位置，从而构建初始速度模型。

4.根据权利要求3所述的一种岩巷超前探测三维偏移成像方法，其特征在于：所述三维速度模型空间包含反射界面内所有的目标体。