一种生成结构化数据的方法及装置与流程

本发明属于地球物理勘探技术领域，特别涉及一种生成结构化数据的方法及装置。

背景技术：

在地球物理勘探技术领域中，地震勘探是以不同岩石(矿石)间的弹性差异为基础，通过观测和分析地震波在地下岩层中的传播规律，来分析地下介质的物性以实现找矿等目的的物理勘探方法。其中，地震勘探所获得的数据是地震数据，由于采集的地震数据是由多个地震波数据叠加后形成的数据。因此，在该地震数据中，信号较弱的地震波数据往往被信号较强的地震波数据所覆盖。

为了能够对信号较弱的地震波数据进行研究，以获得相对应的地质数据，相关技术通过对地震数据进行处理，获取该地震数据的瞬时相位，通过分析该地震数据的瞬时相位，以实现从相位信息上对信号较弱的地震波数据进行相关分析。

申请人发现相关技术中至少存在以下问题：

地震数据的瞬时相位在时间轴上存在不连续的数据断点，并且瞬时相位与地震数据的相位之间存在相位差，因而造成地震波数据在数据断点上丢失地层的信息并且会导致错误的地层的层位追踪和断层的断点识别。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种生成结构化数据的方法及装置，以解决地震数据的瞬时相位与地震数据的相位之间存在相位差，地震波数据在数据断点上丢失地层的信息并且会导致错误的地层的层位追踪和断层的断点识别的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种生成结构化数据的方法，所述方法包括：

获取地震数据，所述地震数据是地震波接收设备接收的数据；

计算所述地震数据的瞬时振幅；

根据所述地震数据和所述瞬时振幅生成结构化数据，所述结构化数据是在时间轴上连续的、数值在-1和1之间振荡的且同相轴与所述地震数据的同相轴一致的数据。

可选的，所述根据所述地震数据和所述瞬时振幅生成结构化数据，包括：

将所述瞬时振幅的倒数和所述地震数据相乘，生成所述结构化数据。

可选的，所述根据所述地震数据获得所述地震数据的瞬时振幅，包括：

对所述地震数据进行希尔伯特变换，得到中间数据；

通过下式计算所述瞬时振幅，

其中，a(x,t)是所述瞬时振幅，d(x,t)是所述地震数据，h(x,t)是所述中间数据。

可选的，所述地震数据表示为d(x,t)，其中，x＝(xs,ys,xr,yr)，xs是震源的横坐标，ys是所述震源的纵坐标，xr是所述地震波接收设备的横坐标，yr是所述地震波接收设备的纵坐标；

其中，当xs、ys、xr和yr四个参数中的变量的个数是n个或者常量的个数是(4-n)个时，n∈{1,2,3,4}，x是n维变量。

可选的，所述地震数据是叠前数据或叠后数据。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种生成结构化数据的装置，所述装置包括：

地震数据获取模块，用于获取地震数据，所述地震数据是地震波接收设备接收的数据；

瞬时振幅计算模块，用于计算所述地震数据的瞬时振幅；

生成模块，用于根据所述地震数据和所述瞬时振幅生成结构化数据，所述结构化数据是在时间轴上连续、数值在-1和1之间振荡的且同相轴与所述地震数据的同相轴一致的数据。

可选的，

所述生成模块，还用于将所述瞬时振幅的倒数和所述地震数据相乘，生成所述结构化数据。

可选的，所述瞬时振幅获取模块，包括：

变换子模块，用于对所述地震数据进行希尔伯特变换，得到中间数据；

计算子模块，用于通过下式计算所述瞬时振幅，

其中，a(x,t)是所述瞬时振幅，d(x,t)是所述地震数据，h(x,t)是所述中间数据。

可选的，

所述地震数据表示为d(x,t)，其中，x＝(xs,ys,xr,yr)，xs是震源的横坐标，ys是所述震源的纵坐标，xr是所述地震波接收设备的横坐标，yr是所述地震波接收设备的纵坐标；

其中，当xs、ys、xr和yr四个参数中的变量的个数是n个或者常量的个数是(4-n)个时，n∈{1,2,3,4}，x是n维变量。

可选的，所述地震数据是叠前数据或叠后数据。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

通过获取地震数据，该地震数据是地震波接收设备接收的数据，计算所述地震数据的瞬时振幅，根据所述地震数据和所述瞬时振幅生成结构化数据，其中，结构化数据是在时间轴上连续的、在-1和1之间振荡的且同相轴与地震数据的同相轴一致的数据。本发明实施例提供的方法在研究信号较弱的地震数据时，能够获取在时间轴上连续且同相轴与地震数据相一致的数据，提高了信号较弱的地震数据在时间轴上的数据完整性，并令信号较弱的地震波数据能提供正确的层位追踪和断层的断点识别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种生成结构化数据的方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的另一种生成结构化数据的方法的流程图；

图3是基于图2所示的实施例提供的一种含有水平线性同相轴、倾斜线性同相轴以及非线性抛物线状同相轴的合成的地震数据的图谱；

图4是基于图2所示实施例示出的一种地震数据的瞬时振幅谱；

图5是根据图2所示实施例提供的一种结构化数据的图谱；

图6示出了一种地震数据的瞬时相位的图谱；

图7是根据一示例性实施例示出的一种实际的地震剖面数据的图谱；

图8是根据一示例性实施例示出的一种实际的地震剖面数据的瞬时振幅谱；

图9根据一示例性实施例示出的是一种实际的地震剖面数据对应的结构化数据的图谱；

图10是根据一示例性实施例示出的一种生成结构化数据的装置的框图；

图11是根据一示例性实施例示出的另一种生成结构化数据的装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的方法和装置的例子。

本发明实施例可应用于具有计算和处理能力的计算设备中，该计算设备可以是超级计算机(英文：supercomputer)、工业控制计算机(英文：industrialpersonalcomputer；缩写：ipc)、网络计算机(英文：networkcomputer)或个人电脑(英文：personalcomputer；缩写：pc)等。需要说明的是，上述计算设备仅为示意性说明，并不对本发明可以应用的设备范围构成限定。

为了便于说明，下面列出本发明实施例涉及到的相关名词。

震源：震源可以按激发方式分为炸药震源和非炸药震源。炸药震源依靠炸药的爆炸激发地震波，非炸药震源包括重锤、气动震源和可控震源等，非炸药震源通过重物撞击地面或者空气冲击地面激发地震波。

地震波接收设备：地震波接收设备是用于接收反射波的设备，该反射波是由震源激发的地震波传播到相关地层产生的。其中该地震波接收设备可以是检波器，该检波器能够将地面震动转化为电信号，可将转化后的电信号传输至数字地震仪，以便数字地震仪将电信号放大、经过模/数转换成二进制数据、组织数据并存储数据等工作。

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是根据一示例性实施例示出的一种生成结构化数据的方法的流程图，该生成结构化数据的方法应用于计算设备中，该生成结构化数据的方法可以包括如下几个步骤：

在步骤101中，获取地震数据，该地震数据是地震波接收设备接收的数据。

在步骤102中，计算地震数据的瞬时振幅。

在步骤103中，根据地震数据和瞬时振幅生成结构化数据，结构化数据是在时间轴上连续的、数值在-1和1之间振荡的且同相轴与地震数据的同相轴一致的数据。

综上所述，本发明实施例提供的生成结构化数据的方法，通过获取地震数据，该地震数据是地震波接收设备接收的数据，计算所述地震数据的瞬时振幅，根据所述地震数据和所述瞬时振幅生成结构化数据，其中，结构化数据是在时间轴上连续的、在-1和1之间振荡的且同相轴与地震数据的同相轴一致的数据。本发明实施例提供的方法在研究信号较弱的地震数据时，能够获取在时间轴上连续且同相轴与地震数据相一致的数据，提高了信号较弱的地震数据在时间轴上的数据完整性，并令信号较弱的地震波数据能提供正确的层位追踪和断层的断点识别。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种生成结构化数据的方法的流程图，该生成结构化数据的方法应用于计算设备中，该生成结构化数据的方法可以包括如下几个步骤：

在步骤201中，获取地震数据，该地震数据是地震波接收设备接收的数据。

其中，地震数据可表示为d(x,t)，x＝(xs,ys,xr,yr)，在指定的参考坐标系中，xs是震源的横坐标，ys是震源的纵坐标，xr是地震波接收设备的横坐标，yr是地震波接收设备的纵坐标，t为时间参数。

请参考图3，图3是基于图2所示的实施例提供的一种含有水平线性同相轴、倾斜线性同相轴以及非线性抛物线状同相轴的合成的地震数据的图谱。其中，同相轴是地震记录上各道振动相位相同的极值(又称波峰或波谷)的连线。在图3所示的图谱中，图谱的左上角所在的点表示该图谱的数值零点，该图谱的横轴(水平方向的轴)用于表示地震波接收设备以及震源所在的空间位置，横坐标表示空间标号。该图谱的纵轴(竖直方向的轴)是时间轴，纵坐标表示从计时开始后的各个时刻。在图3中，纵坐标的单位是毫秒(ms)。其中，地震波接收设备从其对应的空间标号引出的近似直线的谱线，表示该地震波接收设备接收到的地震波信号随时间变化的能量强弱。谱线颜色越浅，该谱线对应的地震波信号的能量越弱；谱线颜色越深，该谱线对应的地震波信号的能量越强。

例如，图3所示的图谱中，震源位于空间标号“200”所对应的地点，其它空间标号对应的地点设置有若干个地震波接收设备。图3中出现了四条同相轴，一条抛物线状的同相轴30d、一条斜率为正数的同相轴30b、一条斜率为负数的同相轴30a和一条水平线性的同相轴30c。计算设备在获取到如图3所示的谱线对应的地震数据后，可以在此基础上分析地震数据，以便得到地层的相关地质属性。

可选的，在地震数据d(x,t)中，x＝(xs,ys,xr,yr)，xs是震源的横坐标，ys是震源的纵坐标，xr是地震波接收设备的横坐标，yr是地震波接收设备的纵坐标。其中，当xs、ys、xr和yr四个参数中的变量的个数是n个或者常量的个数是(4-n)个时，n∈{1,2,3,4}，x是n维变量。

当地震数据d(x,t)的x是1维变量时，xs、ys、xr和yr中任意3个参数是常量；当地震数据d(x,t)的x是2维变量时，xs、ys、xr和yr中任意2个参数是常量；当地震数据d(x,t)的x是3维变量时，xs、ys、xr和yr中任意1个参数是常量；当地震数据d(x,t)的x是4维变量时，xs、ys、xr和yr中不存在常量。

可选的，地震数据d(x,t)可以是叠前数据，也可以是叠后数据。其中，叠后数据的产生过程如下所述。首先，将d(x,t)进行分选处理，分选处理后的结果为d(x,t)＝{d1(x1,t)，d2(x2,t)，…,dn(xn,t)}。然后，依照反射波的运动学特征对分选后的数据dk(xk,t)进行校正，其中，(k＝1,2,…,n)。最后，在每一个xk处(k＝1,2,…,n)，将dk(xk,t)的地震数据相加形成一道地震数据sk(t),其中，(k＝1,2,…,n)，得到s(t)＝{s1(t),s2(t),…,sn(t)}，s(t)为叠后数据。相对应于叠后数据，叠前数据指上述用于生成叠后数据s(t)的地震数据d(x,t)。

可选的，地震数据d(x,t)可以是地面数据，也可以是井中数据。其中，地面数据分为纵波数据和多分量数据，当d(x,t)＝p(x,t)时，d(x,t)为单分量纵波数据，其中p表示质点处的压力；当d(x,t)＝(vx(x,t)，vy(x,t)，vz(x,t))时，d(x,t)为多(三)分量纵波数据，其中v表示质点的振动速度；一般当炮点在地表而接收点在井中时称为井中数据，这时x＝(xs，ys，zs＝0，xr＝0，yr＝0，zr)。

在步骤202中，对地震数据进行希尔伯特变换，得到中间数据。

其中，一个连续时间信号x(t)的希尔伯特变换等于该信号通过具有冲击响应h(t)＝1/πt的线性系统以后的输出响应xh(t)。在本步骤中，中间数据h(x,t)是地震数据d(x,t)的希尔伯特变换。

可选的，在得到中间数据h(x,t)后，还可以构建复数地震数据c(x,t)。

c(x,t)＝d(x,t)+ih(x,t)。

在步骤203中，根据地震数据和中间数据获得地震数据的瞬时振幅。

在本步骤中，以地震数据是d(x,t)为例，根据该地震数据d(x,t)和经过希尔伯特变换后的该地震数据d(x,t)对应的中间数据h(x,t)，计算得到该地震数据h(x,t)的瞬时振幅a(x,t)，计算公式如下：

在本发明实施例中，对应于图3所示的地震数据的图谱，图4是基于图2所示实施例示出的一种地震数据的瞬时振幅谱。在图4中，图谱的左上角所在的点表示该图谱的数值零点，该图谱的横轴(水平方向的轴)用于表示地震波接收设备以及震源所在的空间位置，横坐标表示空间标号。该图谱的纵轴(竖直方向的轴)是时间轴，纵坐标表示从计时开始后的各个时刻。左侧的矩形灰度图例表示能量强度，颜色越深，能量越大。

在步骤204中，将该瞬时振幅的倒数和该地震数据相乘，生成该结构化数据。

在上述已经计算得到瞬时振幅a(x,t)时，计算各个时间点t下的瞬时振幅a(x,t)的倒数，得到该a(x,t)的倒数是1/a(x,t)。

在本发明实施例中，该瞬时振幅的倒数1/a(x,t)和地震数据d(x,t)相乘，生成结构化数据s(x,t)，相关算式如下：

其中，可将结构化数据表示为s(x,t)，该结构化数据是地震数据d(x,t)通过地震数据的瞬时振幅a(x,t)的倒数加权得到的，加权后的结构化数据是在时间轴上连续的、数值在-1和1之间振荡的且同相轴与所述地震数据的同相轴一致的数据。

请参见图5，图5是根据图2所示实施例提供的一种结构化数据的图谱。其中，图5中所示的结构化数据对由图3中所示的地震数据生成。在图5中，图谱的左上角所在的点表示该图谱的数值零点，该图谱的横轴(水平方向的轴)用于表示地震波接收设备以及震源所在的空间位置，横坐标表示空间标号。该图谱的纵轴(竖直方向的轴)是时间轴，纵坐标表示从计时开始后的各个时刻。

通过对比图3中所示的地震数据的图谱和图5中所示的结构化数据的图谱可知，本发明实施例得到的结构化数据的同相轴和地震数据的同相轴相一致，克服了相关技术中瞬时相位和地震数据的相位存在一定的旋转的问题。另外，本发明得到的结构化数据在时间轴上连续，且数值在-1和+1之间振荡。相较于地震数据的瞬时相位存在的相位跳断以及在时间轴上的不连续的问题，本发明实施例生成的结构化数据能够在分析地层的实际物理性质时更加便捷。

另外，请参照图6，图6示出了一种地震数据的瞬时相位的图谱。其中，图谱的左上角所在的点表示该图谱的数值零点，该图谱的横轴(水平方向的轴)用于表示地震波接收设备以及震源所在的空间位置，横坐标表示空间标号。该图谱的纵轴(竖直方向的轴)是时间轴，纵坐标表示从计时开始后的各个时刻。可见，在图6中的地震数据的瞬时相位和图1所示的地震数据的相位存在偏转，且数值跳变范围较大，使得后续通过该瞬时相位分析地震数据来得到地层的实际物理性质的计算较为繁琐，不便于分析。

在本发明实施例中，上述图3、图4和图5所示的三幅图分别示出了一组地震数据的数据本身的图谱、瞬时振幅的图谱和对应的结构化数据的图谱。下面，为了表示实际采集的地震数据的结构化数据，以地震数据是实际的地震剖面数据为例，分别给出图7、图8和图9。其中，图7是根据一示例性实施例示出的一种实际的地震剖面数据的图谱；图8是根据一示例性实施例示出的一种实际的地震剖面数据的瞬时振幅谱；图9根据一示例性实施例示出的是一种实际的地震剖面数据对应的结构化数据的图谱。

在图7、图8和图9中，横轴表示地面水平方向，纵轴表示竖直方向(垂直与地面的方向)。横坐标表示地面上距离参考地点的水平距离，纵坐标表示竖直方向上距离参考地点的竖直距离。另外，在图9中，左侧矩形的灰度图例表示结构化数据的数值大小，该数值范围为[-1,1]，颜色越浅(接近于白色)，数值越接近-1；颜色越深(接近于黑色)，数值越接近1。

综上所述，本发明实施例提供的生成结构化数据的方法，通过获取地震数据，对地震数据进行希尔伯特变换，得到中间数据，根据地震数据和中间数据获得地震数据的瞬时振幅，将该瞬时振幅的倒数和该地震数据相乘，生成该结构化数据。使得在研究信号较弱的地震数据时，能够获取在时间轴上连续且同相轴与地震数据相一致的数据，提高了信号较弱的地震数据在时间轴上的数据完整性，并令信号较弱的地震波数据能提供正确的层位追踪和断层的断点识别。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

图10是根据一示例性实施例示出的一种生成结构化数据的装置的框图，该生成结构化数据的装置应用在计算设备中，其生成结构化数据的功能可以由纯硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现，从而实现图1或图2中所列出的步骤。该装置可以包括：地震数据获取模块1001、瞬时振幅计算模块1002和生成模块1003。

地震数据获取模块1001，用于获取地震数据，该地震数据是地震波接收设备接收的数据。

瞬时振幅计算模块1002，用于计算地震数据的瞬时振幅。

生成模块1003，用于根据地震数据和瞬时振幅生成结构化数据，结构化数据是在时间轴上连续、数值在-1和1之间振荡的且同相轴与地震数据的同相轴一致的数据。

综上所述，本发明实施例提供的生成结构化数据的装置，通过获取地震数据，该地震数据是地震波接收设备接收的数据，计算所述地震数据的瞬时振幅，根据所述地震数据和所述瞬时振幅生成结构化数据，其中，结构化数据是在时间轴上连续的、在-1和1之间振荡的且同相轴与地震数据的同相轴一致的数据。本发明实施例提供的方法在研究信号较弱的地震数据时，能够获取在时间轴上连续且同相轴与地震数据相一致的数据，提高了信号较弱的地震数据在时间轴上的数据完整性，并令信号较弱的地震波数据能提供正确的层位追踪和断层的断点识别。

图11是根据一示例性实施例示出的另一种生成结构化数据的装置的框图，该生成结构化数据的装置应用在计算设备中，其生成结构化数据的功能可以由纯硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现，从而实现图1和图2中所列出的步骤。该装置可以包括：地震数据获取模块1101、瞬时振幅计算模块1102和生成模块1103。

地震数据获取模块1101，用于获取地震数据，该地震数据是地震波接收设备接收的数据。

瞬时振幅计算模块1102，用于计算地震数据的瞬时振幅。

生成模块1103，用于根据地震数据和瞬时振幅生成结构化数据，结构化数据是在时间轴上连续、数值在-1和1之间振荡的且同相轴与地震数据的同相轴一致的数据。

在本发明的一种实现方式中，生成模块1003，还用于将瞬时振幅的倒数和地震数据相乘，生成结构化数据。

在本发明的另一种实现方式中，瞬时振幅获取模块1002包括：变换子模块1002a和计算子模块1002b。

变换子模块1002a，用于对地震数据进行希尔伯特变换，得到中间数据。

计算子模块1002b，用于通过计算瞬时振幅a(x,t)。

在本发明的又一种实现方式中，地震数据表示为d(x,t)，其中，x＝(xs,ys,xr,yr)，xs是震源的横坐标，ys是所述震源的纵坐标，xr是所述地震波接收设备的横坐标，yr是所述地震波接收设备的纵坐标；其中，当xs、ys、xr和yr四个参数中的变量的个数是n个或者常量的个数是(4-n)个时，n∈{1,2,3,4}，x是n维变量。

在本发明的另一种实现方式中，地震数据是叠前数据或叠后数据。

综上所述，本发明实施例提供的生成结构化数据的装置，通过获取地震数据，对地震数据进行希尔伯特变换，得到中间数据，根据地震数据和中间数据获得地震数据的瞬时振幅，将该瞬时振幅的倒数和该地震数据相乘，生成该结构化数据。使得在研究信号较弱的地震数据时，能够获取在时间轴上连续且同相轴与地震数据相一致的数据，提高了信号较弱的地震数据在时间轴上的数据完整性，并令信号较弱的地震波数据能提供正确的层位追踪和断层的断点识别。

本领域普通技术人员可以理解的是，实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序指令配合相关的硬件完成，所述程序指令可以存储于存储设备中，该存储设备含有一种计算机可读存储介质，上述提到的存储介质可以是只读存储器，固态硬盘(solidstatedrives，ssd)，闪存(flash),磁盘或光盘等。当该计算机可读存储介质中的指令由计算设备执行时，使得计算设备能够执行上述生成结构化数据的方法。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。