[发明专利]一种高频海洋声导波频散分析装置及方法

权利要求书

1.一种高频海洋声导波频散分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤101：基于多道水听计海洋地震探测设备，设计海洋声导波地震数据采集系统；按照海洋声导波地震数据采集系统完成海上施工，包括多道水听计投放、气枪投放、气枪放炮、多道水听计回收、气枪回收；

步骤102：将原始采集的多道水听计数据转换为SU或SEGY格式，提供单个气枪放炮点的共炮点道集，进行道均衡、带通滤波处理；

步骤103：读取垂向分量的海洋声导波共炮点数据，利用线性倾斜叠加法进行频散能量成像；从频散能量谱图中，按照能量振幅极大值，提取多阶海洋声导波频散曲线；

步骤104：建立描述频散曲线与海洋地球物理模型变量的目标函数，通过遗传算法迭代求解该目标函数，获得最优模型；

步骤105：保存并输出最优反演模型为海底浅部沉积层剪切波速度结构结果。

2.如权利要求1所述的高频海洋声导波频散分析方法，其特征在于，所述方法步骤101中，对多道水听计仪器设备的要求如下：声学水听计频带范围覆盖5Hz–500Hz，具备低频声学信号记录能力；声学水听计数据采样率1000SPS；声学水听计终端数采系统时钟误差在1ms以内；对于气枪激发震源的要求，气枪总容量需3000inch³，激发子波频带范围宽度大于50Hz，其中高频不高于100Hz，低频不低于1Hz。

3.如权利要求1所述的高频海洋声导波频散分析方法，其特征在于，所述方法步骤101中，以多道水听计拖缆为海洋声导波数据采集装备，地震数据采集系统要求如下：气枪激发震源的最大偏移距Δ，取值最小为2500m；多道水听计拖缆设备总长度最小为2450m，多道的道间距小于25m；气枪投放深度范围为5m–10m，作业方式中先投放多道水听计拖缆，然后投放气枪，同时开动船只按照轨迹前往作业点位进行放炮作业，作业完成后，先回收气枪，再回收多道水听计拖缆。

4.如权利要求1所述的高频海洋声导波频散分析方法，其特征在于，所述方法步骤103中，用线性倾斜叠加法计算海洋声导波频散能量谱方法如下：对原始数据V(x,t)的N道地震道集记录进行变换至拉冬域m(p,τ)

t是时间，τ是偏移距为零时的时间，p是慢度，x_k是炮检距，x_min是最小偏移距，x_max是最大偏移距；对上式进行傅里叶变换，得到：

令V(x_k,f)＝d(x_k,f)，上式就写成如下的矩阵形式：

m＝L^Td

式中：d和m为数据空间和模型空间向量；L＝e^i2πfpx为拉冬正变换算子，L^T为矩阵L转置。

5.如权利要求1所述的高频海洋声导波频散分析方法，其特征在于，所述方法步骤104中，反演一维模型最大深度H_max的选择依据海洋声导波的半波长理论：

其中，v_max为所提取频散曲线中海洋声导波的最大相速度取值，f_min为所提取频散曲线中最小的频率值；选取了最大深度后，选取相同或不同的层厚度来建立一维浅部沉积层地球物理模型；模型包括四个参数：层厚度h，单位m；压缩波速度v_p，单位m/s；剪切波速度v_s，单位m/s和密度ρ，单位g/cm³；模型第一层为海水层，厚度根据实测海水深度确定，压缩波速度取值1500m/s，剪切波速度取值0m/s，密度取值1.03g/cm³。