[发明专利]融合多波束水深数据改正深水浅剖反射数据体的方法

说明书

本发明提供一种融合多波束水深数据改正船载深水浅剖反射数据体的方法。首先提取深水浅剖数据体中的定位数据，并对定位数据进行消噪和输出，以该定位数据为桥梁，通过位置最近匹对方法和反距离加权插值算法，实现深水浅剖与多波束水深网格数据间的精准融合；并提取同位置的多波束水深曲线，计算深水浅剖海底面反射追踪曲线时间误差；再根据海底面反射追踪时间与记录时延参数间的固定值关系，计算深水浅剖记录时延参数修正值，获取浅剖数据体各Ping的准确起始记录时间；最后利用准确起始记录时间，有效拼接深水浅剖反射同相轴，完成深水浅剖反射数据体的准确改正，恢复深水浅剖实际反射地层的剖面形态。

技术领域

本发明涉及一种融合多波束水深数据改正深水浅剖反射数据体的方法，尤其是一种融合多波束水深数据改正深水浅剖反射数据体的方法、设备及存储介质。

背景技术

深水浅地层剖面探测在深远海及大洋调查中广泛应用，其反射数据体能够有效揭示深水海底地形变化及精细浅部沉积层理，是深远海地形地貌与浅部底质沉积探测的必备手段。深水浅地层剖面探测需要解决深水反射数据体的精细处理和有效拼接问题，而受声学信号在深水水体中长时间传播等影响，深水浅剖探测还存在多个问题尚需解决，特别是深水反射数据体有效拼接前的海底面反射归位处理。

深远海声学信号探测中，船载深水浅剖在数千米水深海域探测时，会面临声学信号在深水水体中长时间来回传播问题，不仅影响声学信号在海底面的水平覆盖率，还产生超长时间的反射信号序列，影响记录信号的常规方法存储，如SEG-Y格式存储。采用常规方法存储的深水浅剖反射数据体还需解决数据拼接问题，而准确的海底面反射数据是有效拼接的基础。受深水海底突变陡峭地形的影响，以及船载深水浅剖探测易受海况和其它声学信号，如同步探测的多波束信号的影响，单纯由浅剖反射数据体准确提取海底面数据存在诸多困难。

深水浅剖探测在数千米海底下的声学信号水平覆盖情况，以信号在海底面的水平间隔计算水平覆盖率。该参数需要结合调查船只的航行速度，以及海底实际水深情况，以4000m的水深为例，单个声波信号在水体中单程传播需要2.7s时间，加上反射波的有效记录长度，双程传播时间至少需要6s以上。若调查船以10kn速度航行，深水浅剖的水平覆盖间隔为30m以上。实际工作中还需考虑多个声学设备间的信号干扰，如多波束同步探测，采用信号分时控制器分隔后，会带来更长的发射间隔，如20s，深水浅剖的水平覆盖间隔就超过100m。较低的水平覆盖率将降低深水浅剖反射层位的空间连续性，影响反射剖面质量。为此，仪器厂商提出了声学信号短时间，如1s间隔的连续收发的技术方法，即Multi-Ping功能，以解决深水浅剖水平覆盖率的问题。该技术解决了深水浅剖探测长时间传播的问题，减少了声波信号的记录长度，达到标准SEG-Y格式的存储要求，该格式要求单Ping记录样点数不能超过32767，即二字节的2¹⁵-1个样点数。但Multi-Ping技术复杂，差错率比较高，必须以准确的海底面反射追踪为前提，否则会导致记录无效的反射数据体。为避免该问题，深水浅地层剖面探测仍以单Ping全程接收技术为主，根据实际水深自动调节信号的收发时间间隔，保障可接收到有效的反射信号序列，再进行反射数据体拼接处理。在较为平坦的深水海底，单Ping全程接收数据拼接处理较好解决，但在剧烈变化的突变崎岖海底，拼接处理需要的准确海底面反射数据就面临棘手问题。

在深水浅剖反射数据体的拼接处理中，海底面反射曲线追踪一般从反射数据体中获取。在平缓变化的陆架或平坦的海盆上，海底面反射追踪一般能从浅剖反射数据体中较为准确的拾取。但在陆坡、洋脊、海沟等地貌剧烈变化处，突变地形海底面反射信号准确追踪非常困难，自动追踪常出错，人工干预拾取也难获得准确的有效追踪，遇到风大浪高的较差海况天气，颠簸采集的SEG-Y格式数据海底面反射同相轴常存在非常多的突跳噪音，难以准确揭示实际突变海底地形变化，导致海底面反射的实时追踪错误率极高，给深水浅剖反射数据体的准确拼接和地质解释带来困难。