[发明专利]海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法

权利要求书

1.一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤101：设计海洋面波人工地震观测系统，包括海底地震仪投放点位与人工震源激发点位；按照设计的海洋面波人工地震观测系统开展海上地震数据采集，包括海底地震仪投放、气枪放炮、海底地震仪回收、海底地震仪原始数据回收；

步骤102：利用人工震源激发的时间与位置导航信息，从海底地震仪记录的原始连续数据序列中截取气枪激发的共接收点道集，并完成剖面位置校正、钟差校正，然后进行道均衡处理、带通滤波处理，输出结果并保存为SU或SEGY格式；

步骤103：读取三分量地震计的人工震源共接收点道集数据，对三分量地震计进行姿态校正，获得炮线方向、垂直炮线方向和垂向的三分量地震道集数据，利用相移法对炮线方向和垂向的舒尔特波分别进行频散能量成像，分别获得舒尔特波炮线方向频散能量谱、垂向频散能量谱；

步骤104：读取水听计分量的人工震源共接收点道集数据，利用相移法对该分量的海洋声导波进行频散能量分析，获得水听计分量的声导波频散能量谱；

步骤105：将炮线方向舒尔特波频散能量谱、垂向舒尔特波频散能量谱和声导波频散能量谱进行叠加，对叠加后的海洋面波频散能量谱进行归一化处理，获得最终海洋面波频散能量图。

2.如权利要求1所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法步骤101中，对于用于采集海洋面波的海底地震观测设备海底地震仪，设备规格参数要求如下：四分量数采系统，包括三分量地震计和一分量水听计；三分量地震计为宽频带地震计，频带范围最低要求为1Hz–250Hz；声学水听计频带范围为5Hz–500Hz，具备低频声学信号记录能力；数据采样率500SPS，气枪激发震源要求气枪总容量3000inch³，激发子波频带范围宽度大于60Hz，其中高频不高于120Hz，低频不低于5Hz。

3.如权利要求1所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法步骤101中，观测系统设计水深不超过100m，气枪震源激发的最大偏移距不小于2500m；气枪的投放深度大于5m，气枪激发点距Δ_x需满足下式：

其中，V_ag为探测区域的海洋面波最小相速度，f_max为海洋面波可观测的最大频率；作业过程中，先投放海底地震仪，待海底地震仪着底后，再进行气枪震源激发作业，最后开展海底地震仪回收。

4.如权利要求1所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法步骤103中，对于三分量地震计姿态校正包括两步：首先校正翻滚角和俯仰角；然后校正方位角；对俯仰角和翻滚角的校正方法如下：

V_xyv＝R_θR_φV_xyz

其中，V_xyv为校正至水平姿态的三分量地震数据列向量，V_xyz为原始三分量地震数据列向量，R_θ、R_φ分别为俯仰角和翻滚角的旋转矩阵，表达式为：

其中，θ为俯仰角，为翻滚角；进行方位角校正的方法为：

V_rtv＝R_γV_xyv

其中，V_rtv为方位角校正后列向量，R_γ为方位角旋转矩阵，其中：

其中，γ为利用直达波偏振分析获得的方位角。