廖建華

新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局綜合地質(zhì)勘查隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830009

隨著地震勘探高精度的要求和城市地震勘探的發(fā)展，采集區(qū)域日益復(fù)雜化，數(shù)據(jù)采集中的接收道數(shù)越來越多、采樣密度不斷增加，現(xiàn)有的傳統(tǒng)有線地震采集系統(tǒng)已無法滿足需要。美國GeoSpace公司于2007年研究開發(fā)出一種存儲式無線節(jié)點(diǎn)地震采集儀器（GSR），這種采集技術(shù)由于不涉及采集站與地震儀器之間的通訊，可以實(shí)現(xiàn)在線道數(shù)的任意擴(kuò)展，能夠獨(dú)立采集，自動存儲，并且體積小，觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，其適應(yīng)環(huán)境廣，工作效率高，適合于高效采集作業(yè)，在國內(nèi)外得到較廣泛的使用，是當(dāng)前地震采集技術(shù)發(fā)展的一個重要方向[1]。

1 GSR技術(shù)應(yīng)用

GSR無線節(jié)點(diǎn)采集技術(shù)系統(tǒng)（簡稱GSR采集系統(tǒng)）是一種新型的能夠通過無線控制的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其每個節(jié)點(diǎn)就是一個獨(dú)立采集單元，本身設(shè)備體積較小，操作簡單。GSR采集系統(tǒng)能夠在多種不同作業(yè)環(huán)境下使用，自主對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和儲存，生成的原始數(shù)據(jù)存儲于本地，屬于一種節(jié)點(diǎn)式地震數(shù)據(jù)采集儀器。其數(shù)據(jù)傳輸方式主要分為：無線存儲式節(jié)點(diǎn)（Blind）、半盲采（Semi-Blind）與無線遙測采集站（Real Timg）三種。

本文將主要從GSR采集系統(tǒng)的野外采集、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)處理和儀器一致性四個部分進(jìn)行分析，以充分理解認(rèn)識GSR技術(shù)。

1.1 野外采集

每一個GSR采集站都是一個獨(dú)立的采集單元，采集站設(shè)備功能齊全，內(nèi)部設(shè)置有靈敏度非常高的GPS接收器、24位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，能夠充分保證整個數(shù)據(jù)采集的時效性、準(zhǔn)確性以及完整性。

采集站自帶存儲模塊，在采集工作之前需要通過下載單元和服務(wù)器，在室內(nèi)設(shè)定好采集參數(shù)和采集模式，采集模式通常有連續(xù)采集和定時采集兩種。每個周期的采集工作完成后，使用下載單元（DTM）將海量的原始Raw格式數(shù)據(jù)下載到高速磁盤陣列存儲設(shè)備中，并通過地震數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件生成連續(xù)道集的SEGD文件，作為后續(xù)的地震數(shù)據(jù)處理解釋使用。

1.2 質(zhì)量控制

節(jié)點(diǎn)位置和狀態(tài)質(zhì)量控制主要通過Line viewer查線工具(節(jié)點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備）進(jìn)行。Line viewer內(nèi)置無線監(jiān)測功能，通?？稍?0米范圍內(nèi)通過無線裝置發(fā)現(xiàn)附近存在的無線節(jié)點(diǎn)，能夠通過藍(lán)牙搜索到設(shè)定范圍內(nèi)采集單元查線時刻的多種信息，并進(jìn)行記錄。

Line viewer查線工具可以對多種質(zhì)控信息進(jìn)行檢查，其中主要有GPS信號、坐標(biāo)、檢波器連接、檢波器埋置、采集到的數(shù)據(jù)量等常規(guī)采集儀器所能夠獲得的相關(guān)質(zhì)控信息。在查線過程中，能夠及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，并能夠根據(jù)所出現(xiàn)的問題提示進(jìn)行相對應(yīng)的整改，如對丟失的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，發(fā)現(xiàn)電瓶故障進(jìn)行更換，重新連接埋置檢波器等。

由于部分GSR采集站工作時鐘系統(tǒng)不穩(wěn)定，造成GSR記錄的時間與標(biāo)準(zhǔn)時間有漂移，需要采用線性動校正和靜校正技術(shù)對共接收點(diǎn)疊加道數(shù)據(jù)進(jìn)行校正處理。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理主要包括節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的下載與合成、數(shù)據(jù)的傳輸與存儲、道集道頭的修改、共檢波點(diǎn)道集數(shù)據(jù)的切分、現(xiàn)場處理等。

節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理流程與常規(guī)采集數(shù)據(jù)處理流程有所區(qū)別，主要是基于共檢波點(diǎn)道集處理，從道頭中提取觀測系統(tǒng)，必須將數(shù)據(jù)的位置與高程信息正確地寫到數(shù)據(jù)庫中，而后再進(jìn)行常規(guī)處理，如靜校正、去噪、速度分析、動校正、疊加。最后生成時間剖面[2]。

由于GSR無線節(jié)點(diǎn)技術(shù)可以達(dá)到較高覆蓋次數(shù)，通常處理后的時間剖面資料品質(zhì)都比較好，信噪比高，構(gòu)造形態(tài)清晰。

1.4 儀器一致性差異解決

在具體的工作中，為了降低施工成本和確保復(fù)雜區(qū)域檢波點(diǎn)布設(shè)點(diǎn)位的正點(diǎn)率，通常將GSR無線節(jié)點(diǎn)地震采集儀器與傳統(tǒng)有線地震采集儀器聯(lián)合采集施工。筆者單位使用的是法國Sercel公司的428XL有線數(shù)字地震采集儀。由于來自不同的生產(chǎn)商，其硬件指標(biāo)、參數(shù)不同，兩套儀器之間會存在一致性差異，這種差異會造成數(shù)據(jù)處理的比較差異。在采集工作中，需要檢查計(jì)算兩套儀器之間的系統(tǒng)延遲差異（主要是首樣點(diǎn)的取值方式），并通過修改GSR地震預(yù)處理軟件的軟件算法以統(tǒng)一儀器首樣點(diǎn)的取舍，使兩種儀器保持一致性。

2 GSR應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

通過以上分析，GSR儲存式無線節(jié)點(diǎn)采集儀器的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 觀測系統(tǒng)設(shè)置靈活

GSR采集系統(tǒng)能夠任意進(jìn)行檢波點(diǎn)設(shè)置。由于不需要使用有線連接，從而最大限度避免外界天氣、環(huán)境、人為等因素對常規(guī)有線儀器所帶來的干擾作用，并可降低采集站噪音水平，提高資料的信噪比。

2.2 采集道數(shù)不受限制

GSR采集系統(tǒng)對于任意道數(shù)都能進(jìn)行采集，可滿足高精度的地震勘探需要，同時大幅減少采集設(shè)備和野外工作中需要的施工人員及車輛，降低了施工成本[3]。

2.3 降低了施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)

由于不使用或少使用有線儀器大線等，對一些地表復(fù)雜地區(qū)，如山地、高風(fēng)險(xiǎn)雷區(qū)、居民區(qū)、牧區(qū)、城區(qū)、密林區(qū)等，利用GSR無線節(jié)點(diǎn)采集技術(shù)進(jìn)行施工，能夠避免施工中由于常規(guī)有線儀器架設(shè)過路線所帶來的安全上的風(fēng)險(xiǎn)以及隱患，提高了施工安全。

2.4 減少了對環(huán)境的影響、傷害

無線節(jié)點(diǎn)施工的方式能夠避免施工過程給環(huán)境帶來的傷害，與當(dāng)前社會對于綠色、可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念要求相適應(yīng)。

2.5 設(shè)備穩(wěn)定性好

GSR節(jié)點(diǎn)采集儀器具備非常良好的穩(wěn)定性，使得無線節(jié)點(diǎn)儀器在布設(shè)排列以及檢查排列所需要的時間大大縮短，提升野外生產(chǎn)的效率，保證野外生產(chǎn)順利進(jìn)行。

3 GSR應(yīng)用缺點(diǎn)

當(dāng)前GSR采集技術(shù)的性能還無法實(shí)現(xiàn)對噪音水平、電池狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控。GSR技術(shù)盲采的特點(diǎn)導(dǎo)致設(shè)備無法及時對單炮中的噪音干擾進(jìn)行檢測，無法實(shí)時進(jìn)行地震數(shù)據(jù)的監(jiān)控、質(zhì)量分析和質(zhì)量控制工作。在設(shè)備數(shù)據(jù)采集的過程中如出現(xiàn)掉電情況，容易造成部分單道信息的缺失，導(dǎo)致個別區(qū)域覆蓋次數(shù)出現(xiàn)下降，降低了數(shù)據(jù)信息的信噪比。

作為解決方案，GSR盲采技術(shù)要盡量使用高覆蓋采集技術(shù)，以彌補(bǔ)單炮上的道缺失現(xiàn)象；應(yīng)大力發(fā)展無線遙測采集站（Real Timg）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對地震數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控、實(shí)時質(zhì)量分析和質(zhì)量控制工作；對采集作業(yè)方式進(jìn)行優(yōu)化，縮短排列的在線時間，提高電池的持續(xù)供電能力（或采用高性能的電池）；提高Line Viewer查線工具的查線頻次，從而及時發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，及時進(jìn)行修正和補(bǔ)充。

4 結(jié)語

本文主要對GSR無線節(jié)點(diǎn)采集技術(shù)在地震勘探中的有關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。盡管GSR技術(shù)目前存在一些不足，但隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，GSR無線節(jié)點(diǎn)儀器也在向系統(tǒng)的更穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)采集的更智能化和更長的持續(xù)采集能力方面發(fā)展。