本發(fā)明屬于工程地震數(shù)據(jù)成像處理領(lǐng)域，具體涉及一種城市工程地震探測的成像方法。

背景技術(shù)：

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷深入，城市工程建設(shè)在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工階段都必須對建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況及地下埋設(shè)物有一個系統(tǒng)的勘察，在建設(shè)工程中及建成后還必須對工程質(zhì)量進(jìn)行檢測和監(jiān)測。工程物探是用于探查工程地質(zhì)問題(如巖土分層、基巖面形態(tài)、巖溶分布、斷層裂隙、孤石及復(fù)雜地基土等)、環(huán)境地質(zhì)問題(如地下采空塌陷、地面沉降、廢棄箱涵、暗河與管線等)的有效手段，其在城市工程建設(shè)的作用越來越重要，特別是工程地震勘探技術(shù)，由于其采用彈性波方法，具有抗金屬與電器干擾能力強(qiáng)，探測深度較大的顯著特征，是目前城市工程物探中急需發(fā)展的方法。

工程地震勘探在城市地下探測的應(yīng)用，對工程地震數(shù)據(jù)處理的精度提出了更高的要求，其數(shù)據(jù)處理結(jié)果將直接影響后期資料解釋的準(zhǔn)確性和可靠度。目前，工程地震勘探的方法主要是建立在野外石油、煤炭等能源地震勘探的基礎(chǔ)上，其數(shù)據(jù)處理一般包括前期的預(yù)處理、數(shù)字濾波、速度分析、疊加偏移等，特別是地震偏移技術(shù)，它是用計(jì)算機(jī)按一定的計(jì)算方法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使之成為反映地下地質(zhì)分層界面位置及反射系數(shù)值的反射界面的像，是地震勘探數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)，其在一定程度上代表了地震勘探技術(shù)的發(fā)展程度。繞射掃描偏移是建立在射線偏移基礎(chǔ)上使反射波自動歸位到真實(shí)位置上的一種方法，根據(jù)惠更斯原理，地下每一個反射點(diǎn)G都可以看成是一個子波震源。進(jìn)行繞射掃描偏移時(shí)，對計(jì)算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格剖分，把每一個網(wǎng)格點(diǎn)看成是一個反射點(diǎn)，當(dāng)對探測平面X-Z按一定網(wǎng)格大小劃分的每一點(diǎn)G都進(jìn)行計(jì)算，只要劃分的足夠細(xì)，總可以在所要求的精度上反映反射點(diǎn)的全部可能位置。這樣，使反射界面上的疊加掃描點(diǎn)G的總振幅相對增大，不在反射界面上的掃描點(diǎn)G的總振幅相對減小，既提高了信噪比，又把反射界面自動偏移到其空間真實(shí)位置上去。

城市工程地震勘探有其自身特點(diǎn)，其探測的主要對象位于地下幾米到幾十米范圍內(nèi)，環(huán)境噪聲及地面車輛干擾嚴(yán)重，區(qū)域范圍地形復(fù)雜，受人類社會活動影響較大，地下結(jié)構(gòu)橫向變化較多，探測區(qū)間面積較小，觀測系統(tǒng)布置較小，覆蓋次數(shù)不足，但同時(shí)它對探測效率及探測精度要求更高，需要在有限的空間范圍內(nèi)快速高效的完成數(shù)據(jù)采集，對成像剖面結(jié)果要求更高的分辨率，更能反映真實(shí)的地下結(jié)構(gòu)及異常位置，因此，工程地震數(shù)據(jù)需要更嚴(yán)格更多樣的處理手段。多波多分量(轉(zhuǎn)換波三維三分量地震勘探方法技術(shù)研究，唐建明，2010)地震勘探技術(shù)能夠獲取更豐富的波動信息，可以同時(shí)利用縱波、橫波和轉(zhuǎn)換波資料，實(shí)現(xiàn)地下構(gòu)造異常更精確的成像結(jié)果。極化分析(王勃，2014)是研究地震波的空間質(zhì)點(diǎn)振動問題，結(jié)合地震波入射角、傳播的方位角等路徑信息，在偏移成像時(shí)，主要通過分析接收點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)振動方向與反射射線方向相關(guān)關(guān)系，完成極化成像，成像結(jié)果更加符合實(shí)際地質(zhì)分布情況。將轉(zhuǎn)換波技術(shù)、極化偏移技術(shù)應(yīng)用到工程地震勘探資料處理中，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度高分辨率偏移成像，有助于對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的解釋及工程地震勘探的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供了一種能夠從多個角度獲取更高精度和分辨率的城市工程地震探測剖面的基于多分量觀測系統(tǒng)的城市工程地震探測綜合成像方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：一種基于多分量觀測系統(tǒng)的城市工程地震探測綜合成像方法，包括如下步驟：

(1)在探測區(qū)域線性等間隔布置若干接收點(diǎn)，每個接收點(diǎn)布置一個三分量檢波器，包括兩個水平分量和一個垂直分量，激發(fā)點(diǎn)布置在排列中心位置，或者在排列中間等間隔布置多個激發(fā)點(diǎn)，以排列的中心位置作為測線的測點(diǎn)位置，排列內(nèi)所有激發(fā)點(diǎn)的探測數(shù)據(jù)都作為當(dāng)前測點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，排列內(nèi)的所有的激發(fā)點(diǎn)激發(fā)采集完成后，則當(dāng)前測點(diǎn)數(shù)據(jù)采集結(jié)束，然后將整個排列向前移動，進(jìn)行下一測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，依次沿探測測線進(jìn)行所有測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，完成最終數(shù)據(jù)采集工作；

(2)對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)的數(shù)據(jù)處理，并進(jìn)行速度分析，完成探測區(qū)域的速度建模；

(3)對探測區(qū)域進(jìn)行偏移成像計(jì)算，采用以下計(jì)算方法中的任一種或者兩者或者兩者以上進(jìn)行計(jì)算：單點(diǎn)多次覆蓋偏移成像方法、反射偏移成像方法、轉(zhuǎn)換波散射偏移成像方法、極化散射偏移成像方法，得出偏移成像剖面結(jié)果，基于多個剖面結(jié)果進(jìn)行綜合評價(jià)。

作為優(yōu)選的方案，所述接收點(diǎn)的個數(shù)為4～16個，接收點(diǎn)間距控制在0.5～1米左右。

作為優(yōu)選的方案，激發(fā)點(diǎn)采用錘擊或者其他無損或微損震源。

作為優(yōu)選的方案，所述步驟(1)中整個排列向前移動的距離為相鄰接收點(diǎn)之間間距一半的倍數(shù)，移動的最大距離不大于距離最遠(yuǎn)的兩個接收點(diǎn)之間的間距的一半。

作為優(yōu)選的方案，探測區(qū)域內(nèi)布置多條測線，各條測線并排平行排列。

作為優(yōu)選的方案，所述步驟(3)中，偏移成像計(jì)算方法包括：

首先將排列下方探測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格剖分，沿測線方向的網(wǎng)格大小定義為Δx，深度方向的網(wǎng)格大小定義為Δz，即在X-Z平面形成二維網(wǎng)格點(diǎn)，把每一個網(wǎng)格點(diǎn)看成是一個反射點(diǎn)，則任意網(wǎng)格反射點(diǎn)G的反射波或繞射波旅行時(shí)為：其中，v為地震波速度，且v根據(jù)步驟(2)創(chuàng)建的速度模型獲得，當(dāng)使用轉(zhuǎn)換波計(jì)算時(shí)，v按照相應(yīng)的轉(zhuǎn)換波類型速度計(jì)算，轉(zhuǎn)換波類型為縱波時(shí)，其速度即為v，轉(zhuǎn)換波為橫波時(shí)，按照公式v_s＝ρv(其中：v_s為轉(zhuǎn)換橫波速度，ρ＝0.2～0.7)的結(jié)果作為計(jì)算時(shí)的速度。j＝1,2,3,…m，m為參與疊加的所有接收點(diǎn)的數(shù)量，z為網(wǎng)格反射點(diǎn)的垂直深度，t_ij為計(jì)算網(wǎng)格反射點(diǎn)處的第i炮第j個接收點(diǎn)的繞射波旅行時(shí)，為第i炮的坐標(biāo)，為第j個接收點(diǎn)的坐標(biāo)，x_g為網(wǎng)格反射點(diǎn)沿測線方向的坐標(biāo)，把所有參與的疊加記錄道上距離激發(fā)時(shí)刻t_ij的時(shí)刻的振幅值a_ij疊加到網(wǎng)格反射點(diǎn)上，作為此點(diǎn)的總振幅值A(chǔ)_i，即：依次掃描X-Z平面內(nèi)的所有網(wǎng)格反射點(diǎn)，計(jì)算其疊加幅度值A(chǔ)_i。記錄道是實(shí)際檢波器接收的信號記錄，在記錄數(shù)據(jù)上取振幅值。

作為優(yōu)選的方案，計(jì)算單點(diǎn)多次覆蓋偏移成像方法：每個排列僅對其正下方的深度點(diǎn)位置進(jìn)行成像，只使用接收點(diǎn)的垂直分量數(shù)據(jù)，首先找到X-Z平面網(wǎng)格反射點(diǎn)對應(yīng)的水平面上沿測線方向的測點(diǎn)，然后根據(jù)測點(diǎn)位置找到此測點(diǎn)對應(yīng)的排列數(shù)據(jù)集C_ij，i為排列內(nèi)的激發(fā)點(diǎn)，j為第i激發(fā)點(diǎn)的排列內(nèi)的所有接收點(diǎn)，C_ij即為參與疊加計(jì)算的所有記錄道，最后按照公式進(jìn)行網(wǎng)格反射點(diǎn)的振幅疊加計(jì)算。

作為優(yōu)選的方案，計(jì)算反射偏移成像方法：根據(jù)測點(diǎn)進(jìn)行所有排列的計(jì)算，單個排列內(nèi)的反射區(qū)域有限，排列下方只有部分區(qū)域能夠反射入射波，并由接收點(diǎn)檢波器接收，并且只使用接收點(diǎn)的垂直分量數(shù)據(jù)，首先根據(jù)排列內(nèi)激發(fā)點(diǎn)位置x_S和接收點(diǎn)位置x_R計(jì)算X-Z平面內(nèi)網(wǎng)格反射點(diǎn)的橫向位置，即然后在此橫向位置處依次掃描計(jì)算網(wǎng)格反射點(diǎn)的深度z_g＝n×Δz，n為深度方向的網(wǎng)格，根據(jù)旅行時(shí)計(jì)算公式獲得t_ij，并將距離激發(fā)時(shí)刻t_ij的時(shí)刻對應(yīng)的幅度a_ij疊加到網(wǎng)格反射點(diǎn)(x_g,z_g)上，依次計(jì)算當(dāng)前排列內(nèi)的所有記錄道，則當(dāng)前測點(diǎn)排列的反射區(qū)域計(jì)算完成，再進(jìn)行下一個測點(diǎn)排列的計(jì)算，直到所有測點(diǎn)排列全部計(jì)算，在X-Z平面得到所有網(wǎng)格反射點(diǎn)的疊加振幅值A(chǔ)_i，形成反射偏移成像結(jié)果。

作為優(yōu)選的方案，計(jì)算轉(zhuǎn)換波散射偏移成像方法：根據(jù)三分量檢波器的布置條件，沿測線方向X的檢波器接收方向?yàn)椋篖_RX:(1，0，0)，沿Y的檢波器接收方向?yàn)長_RY:(0，1，0)，沿Z指向地下的檢波器接收方向?yàn)長_RZ:(0，0，1)，縱波入射縱波反射的轉(zhuǎn)換縱波方向?yàn)長_PP:(α，β，γ)，其中α、β、γ分別是轉(zhuǎn)換縱波與坐標(biāo)軸X、Y、Z的空間夾角的余弦，它們的值通過X-Z平面內(nèi)已知的網(wǎng)格反射點(diǎn)位置坐標(biāo)(x_g,y_g,z_g)和接收點(diǎn)位置坐標(biāo)(x_R,y_R,z_R)進(jìn)行向量計(jì)算得到，縱波入射橫波SH波反射的轉(zhuǎn)換SH波方向?yàn)椋篖_PSH:(β，-α，0)，縱波入射橫波SV波反射的轉(zhuǎn)換SV波方向?yàn)椋篖_PSV:(γα，γβ，α²-γβ)，當(dāng)進(jìn)行縱波入射縱波反射的轉(zhuǎn)換波偏移成像計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移疊加的總振幅值為：其中k_pz＝L_PP·L_RZ，‘·’表示向量點(diǎn)乘，k_px＝L_PP·L_RX，k_py＝L_PP·L_RY。a_xij、a_yij、a_zij分別為三分量檢波器接收的t_ij時(shí)刻的振幅值，當(dāng)進(jìn)行縱波入射橫波SH反射的轉(zhuǎn)換波偏移成像計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移疊加的總振幅值為：其中k_shz＝L_PSH·L_RZ，k_shx＝L_PSH·L_RX，k_shy＝L_PSH·L_RY，當(dāng)進(jìn)行縱波入射橫波SV反射的轉(zhuǎn)換波偏移成像計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移疊加的總振幅值為：其中k_shz＝L_PSV·L_RZ，k_svx＝L_PSV·L_RX，k_svy＝L_PSV·L_RY，經(jīng)過上述計(jì)算，得到縱波入射縱波反射、橫波SH反射和橫波SV反射的轉(zhuǎn)換波偏移成像結(jié)果。

作為優(yōu)選的方案，計(jì)算極化散射偏移成像方法：首先計(jì)算各接收點(diǎn)處數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的三分量數(shù)據(jù)主極化方向方位角、傾角特征參數(shù)，任意接收點(diǎn)處數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的主極化方向?yàn)椋浩渲笑群头謩e是主極化方向的方位角和傾角特征參數(shù)，主極化方向分別與X水平分量檢波器、Y水平分量檢波器和Z垂向分量檢波器的權(quán)值計(jì)算方法為：k_mx＝L_M·L_RX，當(dāng)進(jìn)行縱波入射縱波反射偏移計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移總疊加幅度為當(dāng)進(jìn)行縱波入射橫波SH反射偏移計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移總疊加幅度為當(dāng)進(jìn)行縱波入射橫波SV反射偏移計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移總疊加幅度為

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：其利用多分量探測數(shù)據(jù)，簡化轉(zhuǎn)換波數(shù)據(jù)處理及極化偏移成像方法，并將其應(yīng)用到成像計(jì)算當(dāng)中，在實(shí)際探測區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)獲取單點(diǎn)多次覆蓋偏移成像、反射偏移成像、以及基于轉(zhuǎn)換波和極化偏移技術(shù)的散射偏移成像結(jié)果，采用多種成像方法對探測區(qū)域進(jìn)行綜合成像，獲取高精度高分辨率的城市工程地震探測剖面，便于對城市地下異常體的解釋與對比，從而能反映真實(shí)的地下結(jié)構(gòu)及異常位置。

附圖說明

圖1a為數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)及其移動示意圖。

圖1b為計(jì)算空間坐標(biāo)系示意圖。

圖2為綜合成像區(qū)域示意圖。

圖3為單點(diǎn)多次覆蓋偏移成像剖面結(jié)果。

圖4為反射偏移成像剖面結(jié)果。

圖5為轉(zhuǎn)換波散射偏移成像剖面結(jié)果。

圖6為極化散射偏移成像剖面結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

同時(shí)參考圖1、圖2所示，一種基于多分量觀測系統(tǒng)的城市工程地震探測綜合成像方法，其基本實(shí)施步驟包括：

(1)在探測區(qū)域線性等間隔布置若干個接收點(diǎn)，優(yōu)選的，接收點(diǎn)的數(shù)量以4～16個為宜，接收點(diǎn)間距控制在0.5～1米左右為宜，每個接收點(diǎn)布置一個三分量檢波器，包括兩個水平分量和一個垂直分量，激發(fā)點(diǎn)布置在排列中心位置，采用錘擊震源，也可以在排列中間等間隔布置多個激發(fā)點(diǎn)，以排列的中心位置作為測線的測點(diǎn)位置，排列內(nèi)所有激發(fā)點(diǎn)的探測數(shù)據(jù)都作為當(dāng)前測點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，排列內(nèi)的所有的激發(fā)點(diǎn)激發(fā)采集完成后，則當(dāng)前測點(diǎn)數(shù)據(jù)采集結(jié)束，然后將整個排列向前移動接收點(diǎn)間距大小一半的倍數(shù)的距離，進(jìn)行下一測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，移動的最大距離不大于距離最遠(yuǎn)的兩個接收點(diǎn)之間的間距的一半，依次沿探測測線進(jìn)行所有測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，完成最終數(shù)據(jù)采集工作。

(2)對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)修飾、數(shù)字濾波等常規(guī)預(yù)處理，并進(jìn)行速度分析，完成探測區(qū)域的速度建模，速度模型可以是簡化的勻速度模型或者是根據(jù)共中心點(diǎn)道集(CMP)或共散射點(diǎn)道集(CSP)計(jì)算的掃描速度譜模型。例如對CMP道集來說，炮檢對的旅行時(shí)間t_x是炮檢距x的函數(shù)，當(dāng)炮檢距不很大時(shí)，近似為x的雙曲線函數(shù)：其中v稱為疊加速度，t₀為零偏移距旅行時(shí)，以t₀參變量為第一層循環(huán)，以v參變量為第二層循環(huán)，在第二層循環(huán)中計(jì)算CMP道集所有炮檢對相應(yīng)的旅行時(shí)t_x，同時(shí)取t_x對應(yīng)的幅度值進(jìn)行疊加作為某一v時(shí)的疊加值，掃描所有的v第二層循環(huán)結(jié)束，然后掃描所有的t₀第一層循環(huán)結(jié)束，得到速度譜圖，然后拾取最大疊加值對應(yīng)的v和t₀作為某CMP道集的速度模型曲線，最后對測線的多個CMP速度模型曲線進(jìn)行線性插值，獲得速度模型。

(3)對探測區(qū)域進(jìn)行偏移成像計(jì)算。參考圖2所示，觀測系統(tǒng)排列具有一定的長度，計(jì)算不同的偏移成像時(shí)，其計(jì)算區(qū)域范圍是不同的：對于單點(diǎn)多次覆蓋偏移成像，其只計(jì)算排列中心位置對應(yīng)的下方(即灰色圓圈位置)深度的疊加結(jié)果，地震波射線路徑如圖2中的粗黑色點(diǎn)線所示；對于反射偏移成像，排列內(nèi)計(jì)算區(qū)域如圖2中兩個帶有灰色填充的矩形框所示，其地震波射線路徑如圖2中的細(xì)點(diǎn)劃線所示；對于散射偏移成像，其計(jì)算區(qū)域覆蓋整個排列(圖2中不帶邊框的長灰色矩形塊)，地震波射線路徑如圖2中的細(xì)實(shí)線所示。首先將排列下方探測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格剖分，沿測線方向的網(wǎng)格大小定義為Δx，深度方向的網(wǎng)格大小定義為Δz，即在X-Z平面形成二維網(wǎng)格點(diǎn)，把每一個網(wǎng)格點(diǎn)看成是一個反射點(diǎn)，則任意網(wǎng)格反射點(diǎn)G的反射波或繞射波旅行時(shí)為：其中，v為地震波速度，且v根據(jù)上述步驟(2)創(chuàng)建的速度模型獲得，當(dāng)使用轉(zhuǎn)換波計(jì)算時(shí)，v按照相應(yīng)的轉(zhuǎn)換波類型速度計(jì)算，轉(zhuǎn)換波類型為縱波時(shí)，其速度即為v，轉(zhuǎn)換波為橫波時(shí)，按照公式v_s＝ρv(其中：v_s為轉(zhuǎn)換橫波速度，ρ＝0.2～0.7)的結(jié)果作為計(jì)算時(shí)的速度。j＝1,2,3,…m，m為參與疊加的所有接收點(diǎn)的數(shù)量，z為網(wǎng)格反射點(diǎn)的垂直深度，t_ij為計(jì)算網(wǎng)格反射點(diǎn)處的第i炮第j個接收點(diǎn)的繞射波旅行時(shí)，為第i炮的坐標(biāo)，為第j個接收點(diǎn)的坐標(biāo)，x_g為網(wǎng)格反射點(diǎn)沿測線方向的坐標(biāo)。把所有參與疊加的記錄道上距離激發(fā)時(shí)刻t_ij的時(shí)刻的振幅值a_ij疊加到網(wǎng)格反射點(diǎn)上，作為此點(diǎn)的總振幅值A(chǔ)_i，即：依次掃描X-Z平面內(nèi)的所有網(wǎng)格反射點(diǎn)，計(jì)算其疊加幅度值A(chǔ)_i，即可得到以下四種不同疊加幅度的偏移成像剖面。

(3.1)計(jì)算單點(diǎn)多次覆蓋偏移成像方法：每個排列僅對其正下方的深度點(diǎn)位置進(jìn)行成像，只使用接收點(diǎn)的垂直分量數(shù)據(jù)，首先找到X-Z平面網(wǎng)格反射點(diǎn)對應(yīng)的水平面上沿測線方向的測點(diǎn)，然后根據(jù)測點(diǎn)位置找到此測點(diǎn)對應(yīng)的排列數(shù)據(jù)集C_ij，i為排列內(nèi)的激發(fā)點(diǎn)，j為第i激發(fā)點(diǎn)的排列內(nèi)的所有接收點(diǎn)，C_ij即為參與疊加計(jì)算的所有記錄道，最后按照公式進(jìn)行網(wǎng)格反射點(diǎn)的振幅疊加計(jì)算。

(3.2)計(jì)算反射偏移成像方法：根據(jù)測點(diǎn)進(jìn)行所有排列的計(jì)算，單個排列內(nèi)的反射區(qū)域有限，排列下方只有部分區(qū)域能夠反射入射波，并由接收點(diǎn)檢波器接收，并且只使用接收點(diǎn)的垂直分量數(shù)據(jù)，首先根據(jù)排列內(nèi)激發(fā)點(diǎn)位置x_S和接收點(diǎn)位置x_R計(jì)算X-Z平面內(nèi)網(wǎng)格反射點(diǎn)的橫向位置，即然后在此橫向位置處依次掃描計(jì)算網(wǎng)格反射點(diǎn)的深度z_g＝n×Δz，n為深度方向的網(wǎng)格，根據(jù)旅行時(shí)計(jì)算公式獲得t_ij，并將距離激發(fā)時(shí)刻t_ij的時(shí)刻對應(yīng)的幅度a_ij疊加到網(wǎng)格反射點(diǎn)(x_g,z_g)上，依次計(jì)算當(dāng)前排列內(nèi)的所有記錄道，則當(dāng)前測點(diǎn)排列的反射區(qū)域計(jì)算完成，再進(jìn)行下一個測點(diǎn)排列的計(jì)算，直到所有測點(diǎn)排列全部計(jì)算，在X-Z平面得到所有網(wǎng)格反射點(diǎn)的疊加振幅值A(chǔ)_i，形成反射偏移成像結(jié)果。

(3.3)計(jì)算轉(zhuǎn)換波散射偏移成像方法：根據(jù)三分量檢波器的布置條件，沿測線方向X的檢波器接收方向?yàn)椋篖_RX:(1，0，0)，沿Y的檢波器接收方向?yàn)長_RY:(0，1，0)，沿Z指向地下的檢波器接收方向?yàn)長_RZ:(0，0，1)?？v波入射縱波反射的轉(zhuǎn)換縱波方向?yàn)長_PP:(α，β，γ)，其中α、β、γ分別是轉(zhuǎn)換縱波與坐標(biāo)軸X、Y、Z的空間夾角的余弦，它們的值通過X-Z平面內(nèi)已知的網(wǎng)格反射點(diǎn)位置坐標(biāo)(x_g,y_g,z_g)和接收點(diǎn)位置坐標(biāo)(x_R,y_R,z_R)進(jìn)行向量計(jì)算得到，縱波入射橫波SH波反射的轉(zhuǎn)換SH波方向?yàn)椋篖_PSH:(β，-α，0)，縱波入射橫波SV波反射的轉(zhuǎn)換SV波方向?yàn)椋篖_PSV:(γα，γβ，α²-γβ)。當(dāng)進(jìn)行縱波入射縱波反射的轉(zhuǎn)換波偏移成像計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移疊加的總振幅值為：其中k_pz＝L_PP·L_RZ，‘·’表示向量點(diǎn)乘，k_px＝L_PP·L_RX，k_py＝L_PP·L_RY。a_xij、a_yij、a_zij分別為三分量檢波器接收的t_ij時(shí)刻的振幅值。當(dāng)進(jìn)行縱波入射橫波SH反射的轉(zhuǎn)換波偏移成像計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移疊加的總振幅值為：其中k_shz＝L_PSH·L_RZ，k_shx＝L_PSH·L_RX，k_shy＝L_PSH·L_RY。當(dāng)進(jìn)行縱波入射橫波SV反射的轉(zhuǎn)換波偏移成像計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移疊加的總振幅值為：其中k_shz＝L_PSV·L_RZ，k_svx＝L_PSV·L_RX，k_svy＝L_PSV·L_RY，經(jīng)過上述計(jì)算，可以得到縱波入射縱波反射、橫波SH反射和橫波SV反射的轉(zhuǎn)換波偏移成像結(jié)果。

(3.4)計(jì)算極化散射偏移成像方法：首先計(jì)算各接收點(diǎn)處數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的三分量數(shù)據(jù)主極化方向方位角、傾角特征參數(shù)。其計(jì)算步驟為：假設(shè)三分量接收檢波器的記錄數(shù)據(jù)分別為兩個水平分量P_X(t)、P_Y(t)及垂直分量P_Z(t)，首先進(jìn)行希爾伯特變換得到復(fù)地震道，HP_X(t)＝P_X(t)+j∪(P_X(t))，HP_Y(t)＝P_Y(t)+j∪(P_Y(t))，HP_Z(t)＝P_Z(t)+j∪(P_Z(t))，其中符號∪表示希爾伯特變換，j為虛數(shù)單位；然后構(gòu)造復(fù)協(xié)方差矩陣，即Q(t)＝M^*(t)·M(t)，其中M(t)＝(HP_X(t),HP_Y(t),HP_Z(t))，符號*表示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置；對于協(xié)方差矩陣Q(t)存在特征方程其中λ_i(t)為某時(shí)刻對應(yīng)的三個特征值，(V_i^x(t),V_i^y(t),V_i^z(t))為λ_i(t)對應(yīng)的特征向量，I為單位矩陣，由于協(xié)方差矩陣Q(t)為厄米特共軛矩陣，所以λ_i(t)均為非負(fù)實(shí)數(shù)，其中最大特征值λ(t)對應(yīng)的特征向量V(t)即為主極化方向向量；最后計(jì)算特征參數(shù)，對主極化向量V(t)進(jìn)行歸一化得到(V₁(t),V₂(t),V₃(t))，則任意時(shí)刻t對應(yīng)的方位角傾角符號Re表示取復(fù)數(shù)的實(shí)部運(yùn)算。特征參數(shù)計(jì)算完成后，則任意接收點(diǎn)處數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的主極化方向?yàn)椋浩渲笑群头謩e是某時(shí)刻主極化方向的方位角和傾角特征參數(shù)，主極化方向分別與X水平分量檢波器、Y水平分量檢波器和Z垂向分量檢波器的權(quán)值計(jì)算方法為：k_mx＝L_M·L_RX，當(dāng)進(jìn)行縱波入射縱波反射偏移計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移總疊加幅度為當(dāng)進(jìn)行縱波入射橫波SH反射偏移計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移總疊加幅度為當(dāng)進(jìn)行縱波入射橫波SV反射偏移計(jì)算時(shí)，繞射掃描偏移總疊加幅度為

(4)按照以上步驟(3)的4種計(jì)算方法中的任一種或者兩者或者兩者以上進(jìn)行計(jì)算，得出偏移成像剖面結(jié)果，對探測區(qū)域進(jìn)行后期解釋，多個剖面結(jié)果便于綜合評價(jià)，從而能反映真實(shí)的地下結(jié)構(gòu)及異常位置。

實(shí)施例一

以某地鐵一段實(shí)際探測項(xiàng)目為例，其具體操作方式包括：

(1)三分量線性觀測系統(tǒng)排列總共布置4個接收點(diǎn)，每個接收點(diǎn)布置一個三分量數(shù)字檢波器，接收點(diǎn)間距0.5米，激發(fā)點(diǎn)在排列中心位置，在排列中心的激發(fā)點(diǎn)位置激發(fā)一次，完成當(dāng)前測點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集，然后將整個排列沿測線向前移動0.25米，進(jìn)行下一個測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，依次沿測線移動總共采集180個測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集工作。

(2)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行振幅恢復(fù)、數(shù)字濾波、提取道集，進(jìn)而創(chuàng)建速度模型。

(3)分別計(jì)算探測區(qū)域內(nèi)的單點(diǎn)多次覆蓋偏移成像、反射偏移成像、轉(zhuǎn)換波散射偏移成像以及極化散射偏移成像。

圖3-圖6為同一地點(diǎn)的4種成像方法的結(jié)果，可以看出圖3、圖4對于地下10米以淺的分辨率高，圖5、圖6對于地下10米以深的信噪比高；4張圖可以通過地質(zhì)資料對比后綜合確定最終偏移成像結(jié)果。

實(shí)施例二

以某地鐵一段實(shí)際探測項(xiàng)目為例，其具體操作方式包括：

(1)三分量線性觀測系統(tǒng)排列總共布置8個接收點(diǎn)，每個接收點(diǎn)布置一個三分量數(shù)字檢波器，接收點(diǎn)間距1米，排列中間等間隔布置3個激發(fā)點(diǎn)，在排列中間的各激發(fā)點(diǎn)位置各激發(fā)一次，完成當(dāng)前測點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集，然后將整個排列沿測線向前移動1米，進(jìn)行下一個測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，依次沿測線移動并完成60個測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集工作。

(2)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行振幅恢復(fù)、數(shù)字濾波、提取道集，進(jìn)而創(chuàng)建速度模型。

(3)分別計(jì)算探測區(qū)域內(nèi)的單點(diǎn)多次覆蓋偏移成像、反射偏移成像、轉(zhuǎn)換波散射偏移成像以及極化散射偏移成像。

實(shí)施例三

對要求更高精度的區(qū)域探測時(shí)，可以在探測區(qū)域內(nèi)布置多條測線，各條測線對應(yīng)的X軸坐標(biāo)相同，Y軸坐標(biāo)不同，同時(shí)在排列內(nèi)等間隔布置多個激發(fā)點(diǎn)，包含多條測線時(shí)，可以進(jìn)行三維網(wǎng)格劃分，獲取三維偏移數(shù)據(jù)體。該實(shí)施例與實(shí)施例一和實(shí)施例二的不同之處在于，實(shí)施例三增加了測線密度，對成像結(jié)果具有更高的精度。在進(jìn)行三維繞射掃描偏移疊加時(shí)，則需要對探測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格體的劃分，其他的計(jì)算方法和二維繞射掃描偏移疊加一致。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。