1 前言：

目前，在一些地区的地震勘探上采取高效采集的施工方式。高效采集中震源点测量方式以及数据记录方式也发生了很大的变化。以往的数据处理方法已不能够满足施工要求，本文主要针对这一问题展开分析，提出了在高效采集方式下的可控震源测量数据处理方法。

2 高效采集中的震源测量数据记录方式

高效采集是由多台可控震源驱动仪器进行的一种新型高效的地震勘探采集施工方式，这种施工方式典型特点为相邻炮间隔时间短，施工效率高，一天往往达到一万炮。

伴随着这种高效的采集方式，震源点的测量方式和数据记录方式也发生了很大的变化。以往震源点的测量方式是：施工人员背负GPS仪器对设计的震源点进行事先定位，同时做好测量标记，施工时震源车由带点人员在指示的测量标记位置进行激发。这种施工方式中，数据通常记录在GPS手簿中，数据处理方法已相当成熟。而面对高效采集的施工方式，这种测量方法，也不能满足施工要求。通常采用的施工方式是：震源点采用无桩号的施工方式，即震源点并不进行事先测量，也就没有了测量标记，施工中采取震源车上配置高精度的GPS，平板电脑等设备，平板电脑和震源GPS、DSD相连接，在震源施工时起到激发点导航作用，同时能够记录激发时震源车震源位置，震源出力、扫描长度等原始信息。

震源和仪器间通过TDMA进行数据的传输。震源震动中震源车将采集的位置信息、扫描信息等传递给仪器。但在高效采集中，由于数据量大，一些震源点数据并不能完整的传递到仪器，而且无法记录差分状态等精度信息。因此在数据处理上就涉及到综合分析每台震源记录的平板电脑数据以及仪器车记录的数据两个方面。

3 平板电脑数据分析与处理

3.1平板电脑的数据分析

平板电脑的记录数据包括单炮数据，以及记录每一个单炮表头的DSD数据，其中单炮数据按炮划分文件，记录包含位置信息、扫描过程、出力等所有的信息，是作为最终地震剖面处理时使用的。另一种数据格式DSD数据是按天划分文件，记录当天这台震源车的每一炮激发时的单炮数据的表头信息，这其中包括：版本号、线号、桩号、GPS数据、扫描长度等等。由于震源车DSD数据记录的测量信息综合而且文件小，因此在测量数据处理上采用的是DSD数据。

以下是2013年某工区三维项目的一个DSD数据中选取的一炮数据:

VE464 V3.0.10

% Normal Acq 

% SL            : 05998.00

% SN            : 01354.00

% SI            : 1

% StackNb       : 1

% FleetNb       : 9

% DsdNb         : 9

% SweepCounter  : 00007

% Sweep  Type   : b1=[LINEAR 16S 6-72Hz]

% Sweep Status  : 1

% Drive         : 70

% Gps Status    : $GPGGA,125922.00,3617.20988807,N,09405.53725849,E,5,16,0.7,575.558,M,-46.365,M,3.0,0030*

% GPZDA         : $GPZDA,125922.017,17,04,2013,00,00*5D

% GPVTG         : $GPVTG,66.99,T,,M,0.02,N,0.03,K,D*09

% TB            : 13/04/17 12:59:06:404000 [46746404000 microsec]

% Time Inhibit  : 2

% EXTENDED TIME STATUS :

%     phase               warnings                overloads

%         force   Gv  Gs  masse pist. plaque

%Time         dist        1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 5 6 F P M V E

0.5     0   0   0  16  16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

1.0    -1  72  10  28  12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

1.5     1  70  13  39  10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

2.0     0  69  13  40  18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

…….

15.5    3  68  23  30  23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

16.0    0   0   0  38   3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

% time end of prev sweep to up    :  11312390 ms

% pad up                          : 13/04/17 12:55:58:873

% pad down                        : 13/04/17 12:56:01:686

% time up to down                 :    2813 ms

% time down to pressure switch ON :      4800 ms

% time down to ready              :      2370 ms

% time down to sweep              :    185169 ms

% sweep length                    :     16000 ms

从以上单炮数据中可以看出，数据记录格式为文本格式，数据结构包含版本号、激发状态、线号、桩号、震源组号、震源号、扫描计数、扫描状态、预置出力、GPS状态、GPS信息、TB时间、扩展时间状态（包含按时间间隔的相位、出力、畸变等信息）以及起落板时间、扫描长度等信息。

一台震源车的DSD文件是由几百至几千炮的单炮记录组成，文件很长。同时施工中由多台震源车施工，每天将会产生多个DSD文件，文件分散。由于拷贝时间、拷贝方式、以及文件生成原则的关系，文件间有时会有重复的数据，文件较乱。

3.2平板电脑的数据处理方法

从以上数据结构看，不可能采取简单的手动查找单炮数据，再从中挑选有用信息的方法，那样工作量会太大。针对这样的情况，编写程序对DSD文件进行分析处理将会是一种很好的方法，因为通过程序，各种信息的识别和提取将会简单易行，而且非常准确。同时针对GPS信息的NMEA语句中从WGS84大地坐标到当地坐标的转换过程也需要程序来实现。

3.2.1信息的识别和提取

DSD文件是按固定格式生成的数据，它有一定的规则可循，在对它的语句结构进行足够理解的基础上，再对所需要的信息进行提取。例如在测量数据处理上，最基础的应识别线号、桩号、GPS状态、TB时间等含义的语句。了解NMEA语句的数据格式：记录GPS定位信息GGA语句，记录地面速度信息VTG语句，记录日期和时间信息的ZDA语句等等。仔细分析原始数据GGA中的信息：经纬度、UTC时间、GPS状态（不可用、单点定位、差分定位、无效PPS、实时差分定位、RTK浮动，正在估算等状态）、使用的卫星数、HDOP值、高度、单位、差分时间等信息。这些信息将是测量数据处理的关键部分。

3.2.2 WGS84大地坐标到当地坐标的转换

A)大地坐标转换为空间直角坐标公式：

B)空间直角坐标系间转换公式（七参数法）：

其中O—XYZ为旧空间直角坐标系，O'—X'Y'Z '为新空间直角坐标系，、、为三个旋转参数，为尺度变化；

C)空间直角坐标转换大地坐标，使用迭代方法,迭代法公式为：

D)转换精度精确至0.001m的高斯投影公式：

3.2.3 程序的设计和实现

在编程语言上选择Visual Basic 语言，在DSD文件分析方面设计了导入DSD文件和导出DSD分析结果文件的界面，同时设计是否转换为当地坐标的可选项，以及错误桩号的更改选项。DSD文件分析界面如图1：

图1 DSD文件分析界面

如表1是导出DSD文件结果的一部分：

接上表：

表1 DSD文件分析结果表

从表中结果我们可以看出，分析结果包含了我们需要的物理点的线号、桩号、坐标、高程、以及GPS的精度状态、采集时间、以及偏移情况等等信息。通过这些信息我们可以更加方便的进行震源有效激发点数据整理。

平板电脑的数据处理过程是从最原始的数据记录中将数据整理分析，从而取得最终结果的方法。可以看出通过这种方法，所取得的数据全面、真实而且各项精度指标非常详尽。

4 仪器记录的数据分析

在地震采集中，地震仪器是数据采集和记录的中心，震源和仪器是通过TDMA进行数据间的传输的。震源施工中震源车会将采集的位置信息、扫描状态信息等传递给仪器。仪器将这些数据按照一定的格式分文件进行记录。同多台震源车记录的震源数据分散比较，仪器记录的震源数据集中，便于处理。但是它的缺陷是：在高效采集中，由于数据量大，一些震源点数据并不能完整的传递到仪器，而且无法记录差分状态等精度信息。

仪器上记录的数据主要包含以下几个文件：S文件、R文件、X文件、APS文件、VAPS文件、COG文件、OB文件。其中S文件、R文件、X文件为仪器生产中生成的SPS文件，APS文件为生成简易震源文件，VAPS文件为生成详细震源文件，COG文件为震源组合中心、OB文件为班报文件。各个文件都紧密相关，这里就VAPS文件和OB 文件进行分析。

VAPS文件仪器上记录所有施工震源详细数据的一个文件：它记录的字段包含记录标识、线号、桩号、点索引、震源组、震源号、震源预置出力，震源实时出力、相位、畸变、震源位置X坐标、Y坐标、高程、HDOP值、TB时间、震源扫描状态等信息。

OB文件为仪器生成的班报文件。它可以灵活的进行所需要字段的设置，其主要包含的字段包括线号、炮号、束标识、线号、桩号、点索引、带盘号、内容识别、日期、COG状态、COG东坐标、COG北坐标、COG高程、偏移、TB GPS时、ACQ错误信息等。

OB班报文件的特点是它能够集中产生施工中所有文件号记录，当然其中包含着噪音、重复炮、废炮等，而且包含的信息丰富，但由于高效采集的原因，其中包含的COG信息可能丢失，不能够及时记录。

VAPS的特点是理想状态时它能够集中产生施工中每台震源的所有记录。但由于是高效采集的原因，个别一些点的数据可能无法记录上。但尽管如此，VAPS和OB文件数据集中的特点，将会使数据的处理更加方便。

5 平板电脑数据与仪器数据的综合处理

数据处理过程可以说是一个从零散到集中的过程，是一个去伪存真的过程，是一个准确进行精度分析和评价的过程。鉴于此，在高效采集中平板电脑数据和仪器记录的数据综合进行处理就变得非常重要。

通过综合分析仪器产生的文件记录，从中选取了两个典型的和震源关系密切的文件：VAPS震源文件和OB班报文件。

在数据处理上，以施工中数据传输微秒级同步的特点为主要特征，将仪器数据和震源平板电脑数据进行了综合处理。

具体处理方式上可以分为两种方式：

a、将仪器的两个文件（VAPS文件和OB文件）进行处理后再与DSD文件综合处理。

b、仪器的两个文件联合震源DSD文件进行综合处理。

如下图是DSD文件、OB文件、VAPS文件综合处理的界面设计：

图2 OB文件、VAPS文件、DSD文件综合处理程序界面

在数据处理中我们将主要依据OB文件将对应的三个文件的内容进行输出，其中OB文件和VAPS文件项内容可以全部进行输出，DSD文件根据其特点及施工需要设计了固定的输出项。

由于OB文件、VAPS文件中涉及的各项内容较多，只是OB文件就包含九十多项数据，同时OB文件仪器设置的格式灵活（因不同工区，不同操作员设置的都不一样），而通常我们最终并不需要OB和VAPS文件中的所有数据，只需要其中的一部分数据。因此程序设计中充分考虑了文件的这一特点，对输出字段进行自由定义，满足不同的数据处理要求。

这样，数据处理后，产生相应文件号所需要的所有信息，例如线号、桩号、震源号、扫描长度、扫描状态、GPS北坐标、GPS东坐标、GPS高程、GPS差分状态、HDOP、卫星数、时龄、TB GPS时间，震源出力、相位、畸变等，班报文件内容提示、错误信息等等（程序处理后生成的表格略）。通过所需要的这些信息，我们将一炮震源数据对应的各项信息整合在一起，可以更加方便快捷的剔除非有效生产记录，对测量精度进行分析和评价，从而保留最终生产数据结果。

6结束语

高效采集施工方式是一种崭新的施工方式，高效采集的施工特点和数据记录结构有了根本的变化，高效采集中的数据处理方法和以往也是截然不同，本文提出在高效采集过程中如何进行数据处理这一方法，希望能够在今后类似工区中借鉴和参考。

参考文献：

[1] 李征航、黄劲松.  GPS测量与数据处理.  武汉大学出版社.2008  

[2] WE464 V3.0用户手册