背景技術(shù)：

地震探測(cè)涉及針對(duì)烴類沉積物來(lái)勘測(cè)地下地質(zhì)構(gòu)造?？睖y(cè)通常涉及在預(yù)定位置處部署地震源和地震接收器。所述源產(chǎn)生地震波，所述地震波傳播到地質(zhì)構(gòu)造中，從而一路產(chǎn)生壓力變化和振動(dòng)。地質(zhì)構(gòu)造的彈性性質(zhì)中的變化會(huì)使地震波發(fā)散，從而改變地震波的傳播方向和其它性質(zhì)。所述源發(fā)射的能量的部分到達(dá)地震接收器。一些地震接收器對(duì)壓力變化敏感(例如，水聽器或類似者)，其它接收器對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)敏感(例如，聽地器或類似者)，且行業(yè)勘測(cè)可能僅部署一種類型的接收器或兩種都部署。響應(yīng)于檢測(cè)到的地震事件，接收器產(chǎn)生電信號(hào)以便產(chǎn)生地震數(shù)據(jù)。可對(duì)地震數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行處理以便指示碳?xì)浠衔锍练e物的可能位置的存在或不存在。另外，可使用地震源和接收器來(lái)監(jiān)測(cè)來(lái)自地下儲(chǔ)層的烴類產(chǎn)生和/或類似者。

一些勘測(cè)被稱為“海洋”勘測(cè)，因?yàn)樗鼈兪窃诤Ｑ蟓h(huán)境中進(jìn)行的。然而，不僅可以在鹽水環(huán)境中進(jìn)行“海洋”勘測(cè)，而且可以在淡水和微咸水中進(jìn)行。在被稱為“拖曳陣列”勘測(cè)的一種類型的海洋勘測(cè)中，在勘測(cè)船只后方拖曳含有地震接收器的拖纜和源的陣列。在“陸地”勘測(cè)中，可將地震源和接收器設(shè)置在陸地/空氣界面和/或井眼或類似者中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供發(fā)明內(nèi)容來(lái)介紹在下文詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的概念的選擇。此發(fā)明內(nèi)容無(wú)意識(shí)別所要求的主題的關(guān)鍵或?qū)嵸|(zhì)特征，且無(wú)意用作輔助限制所要求的主題的范圍。

根據(jù)示例性實(shí)施方案，一種重建地震波場(chǎng)的技術(shù)包括在多個(gè)通道中的一個(gè)或多個(gè)通道上從多個(gè)站接收數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)被多個(gè)地震接收器記錄，并且表示對(duì)地震波場(chǎng)的性質(zhì)的測(cè)量。每個(gè)站包括空間區(qū)域，所述空間區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)地震接收器。每個(gè)通道測(cè)量地震波場(chǎng)的性質(zhì)或在地震波場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)歷已知變換之后的地震波場(chǎng)的性質(zhì)。將至少一個(gè)通道導(dǎo)出為一個(gè)或多個(gè)其它通道的函數(shù)。所述技術(shù)包括：使用基于處理器的機(jī)器來(lái)處理數(shù)據(jù)以便將地震波場(chǎng)建模為基函數(shù)的總和；將描述在所述通道上接收的測(cè)量的至少一個(gè)正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)。

根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，一種用于重建地震波場(chǎng)的技術(shù)包括：響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)地震源陣列以一個(gè)或多個(gè)地震源陣列配置操作而從一個(gè)或多個(gè)站接收數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)被一個(gè)或多個(gè)地震接收器記錄，并且表示對(duì)由以地震源陣列配置操作的地震源陣列激發(fā)的地震波場(chǎng)的性質(zhì)的測(cè)量。每個(gè)地震源陣列配置與源位置相關(guān)聯(lián)，并且與一個(gè)或多個(gè)地震源元件的配置相關(guān)聯(lián)。每個(gè)地震源陣列配置發(fā)射具有相關(guān)聯(lián)的輻射圖案的能量。所述技術(shù)包括：使用基于處理器的機(jī)器來(lái)處理數(shù)據(jù)以便將待重建的地震波場(chǎng)建模為基函數(shù)的總和；將描述與源陣列配置相關(guān)聯(lián)的所發(fā)射的輻射圖案的至少一個(gè)正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)。

根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，一種技術(shù)包括在多個(gè)通道中的一個(gè)或多個(gè)通道上從多個(gè)站接收數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)被多個(gè)接收器記錄，并且表示對(duì)待重建的信號(hào)的性質(zhì)的測(cè)量。每個(gè)站包括空間區(qū)域，所述空間區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)接收器。每個(gè)通道測(cè)量信號(hào)的性質(zhì)或在信號(hào)已經(jīng)經(jīng)歷已知變換之后的信號(hào)的性質(zhì)。將至少一個(gè)通道導(dǎo)出為一個(gè)或多個(gè)其它通道的函數(shù)。所述技術(shù)包括：使用基于處理器的機(jī)器來(lái)處理數(shù)據(jù)以便將信號(hào)建模為基函數(shù)的總和；將描述在所述通道上接收的測(cè)量的至少一個(gè)正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)。

根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，一種系統(tǒng)包括用于在多個(gè)通道中的一個(gè)或多個(gè)通道上從多個(gè)站接收數(shù)據(jù)的接口。所述數(shù)據(jù)被多個(gè)地震接收器記錄，并且表示對(duì)待重建的地震波場(chǎng)的性質(zhì)的測(cè)量。每個(gè)站包括空間區(qū)域，所述空間區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)地震接收器。每個(gè)通道測(cè)量地震波場(chǎng)的性質(zhì)或在地震波場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)歷已知變換之后的地震波場(chǎng)的性質(zhì)。將至少一個(gè)通道導(dǎo)出為一個(gè)或多個(gè)其它通道的函數(shù)。所述系統(tǒng)包括處理器，其用于：處理數(shù)據(jù)以便將地震波場(chǎng)建模為基函數(shù)的總和；將描述在所述通道上接收的測(cè)量的至少一個(gè)正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)以便重建所述地震波場(chǎng)。

根據(jù)又另一示例性實(shí)施方案，一種系統(tǒng)包括用于響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)地震源陣列以一個(gè)或多個(gè)地震源陣列配置操作而從一個(gè)或多個(gè)站接收數(shù)據(jù)的接口。所述數(shù)據(jù)被一個(gè)或多個(gè)地震接收器記錄，并且表示對(duì)由以地震源陣列配置操作的地震源陣列激發(fā)的地震波場(chǎng)的性質(zhì)的測(cè)量。每個(gè)地震源陣列配置與源位置相關(guān)聯(lián)，并且與一個(gè)或多個(gè)地震源元件的配置相關(guān)聯(lián)。每個(gè)地震源陣列配置發(fā)射具有相關(guān)聯(lián)的輻射圖案的能量。所述系統(tǒng)包括處理器，其用于：處理數(shù)據(jù)以便將待重建的地震波場(chǎng)建模為基函數(shù)的總和；將描述與源陣列配置相關(guān)聯(lián)的所發(fā)射的輻射圖案的至少一個(gè)正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)。

通過以下圖式、描述和權(quán)利要求書，優(yōu)點(diǎn)和其它特征將變得明顯。

附圖說明

結(jié)合附圖描述本公開。要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種特征未按比例繪制。實(shí)際上，出于論述清楚起見，可以任意地增加或減小各種特征的尺寸。

圖1A是根據(jù)示例性實(shí)施方案的海洋地震采集系統(tǒng)的示意圖。

圖1B是根據(jù)示例性實(shí)施方案的超聲成像數(shù)據(jù)采集、處理和顯示系統(tǒng)的示意圖。

圖1C是根據(jù)示例性實(shí)施方案的鉆井系統(tǒng)的示意圖。

圖2和3是說明根據(jù)示例性實(shí)施方案的用于重建信號(hào)的基于經(jīng)擴(kuò)展的廣義匹配追蹤(EGMP)的技術(shù)的流程圖。

圖4A是根據(jù)示例性實(shí)施方案的信號(hào)與梯度接收器的一維(1D)布置的說明，其中在不同位置安置信號(hào)與梯度接收器。

圖4B是根據(jù)示例性實(shí)施方案的信號(hào)與梯度接收器的1D布置的說明，其中信號(hào)與梯度接收器位于同一地點(diǎn)。

圖4C是描繪根據(jù)示例性實(shí)施方案的用于執(zhí)行基于EGMP的使用匹配追蹤的多通道內(nèi)插(MIMAP)的技術(shù)的流程圖。

圖5A是根據(jù)示例性實(shí)施方案的成對(duì)布置的信號(hào)接收器的1D布置的說明。

圖5B是描繪根據(jù)示例性實(shí)施方案的用于執(zhí)行基于EGMP的有限差分-使用匹配追蹤的多通道內(nèi)插(FD-MIMAP)的技術(shù)的流程圖。

圖6A是根據(jù)示例性實(shí)施方案的用于執(zhí)行基于EGMP的FD-MIMAP的接收器位置的1D布置的說明，其中站規(guī)則地間隔，并且每個(gè)站對(duì)應(yīng)于一信號(hào)通道和一有限差分(FD)通道。

圖6B是根據(jù)示例性實(shí)施方案的用于執(zhí)行基于EGMP的IMAP的接收器位置的1D布置的說明，其中站規(guī)則地間隔，并且每個(gè)站含有一對(duì)信號(hào)接收器。

圖7是根據(jù)示例性實(shí)施方案的接收器位置的1D布置的說明，其中以不同的有限偏移定位接收器，以便允許應(yīng)用使用更高階有限差分的基于EGMP的FD-MIMAP。

圖8A是根據(jù)示例性實(shí)施方案的每個(gè)站的接收器位置的二維(2D)布置的說明。

圖8B是描繪根據(jù)示例性實(shí)施方案的用于在多個(gè)空間維度中執(zhí)行基于EGMP的FD-MIMAP的技術(shù)的流程圖。

圖9A是根據(jù)示例性實(shí)施方案的發(fā)射反相波場(chǎng)的源陣列的源元件的2D說明。

圖9B是根據(jù)示例性實(shí)施方案的發(fā)射同相波場(chǎng)的源元件的2D說明。

圖9C是描繪根據(jù)示例性實(shí)施方案的在源側(cè)上應(yīng)用的用于重建地震波場(chǎng)的基于EGMP的技術(shù)的流程圖。

圖10是根據(jù)示例性實(shí)施方案的計(jì)算機(jī)的示意圖。

在附圖中，類似的組件和/或特征可具有相同的參考標(biāo)記。此外，相同類型的各種組件可通過在參考標(biāo)記后面用破折號(hào)和在類似組件之間進(jìn)行區(qū)分的第二標(biāo)記來(lái)區(qū)分。如果在說明書中僅使用第一參考標(biāo)記，那么所述描述適用于具有相同第一參考標(biāo)記的類似組件中的任一者，而不管第二參考標(biāo)記如何。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考實(shí)施例，在附圖中說明所述實(shí)施例的實(shí)例。在以下詳細(xì)描述中，陳述眾多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本文標(biāo)的的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐所述標(biāo)的。在其它例子中，未詳細(xì)描述眾所周知的方法、程序、組件和系統(tǒng)，以便不會(huì)沒有必要地使實(shí)施例的各方面模糊不清。

還將理解，盡管術(shù)語(yǔ)第一、第二等可在本文中用于描述各種元件，但這些元件不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)元件與另一元件。舉例來(lái)說，第一對(duì)象或步驟可被稱為第二對(duì)象或步驟，并且類似地，第二對(duì)象或步驟可被稱為第一對(duì)象或步驟。所述第一對(duì)象或步驟以及第二對(duì)象或步驟分別都是對(duì)象或步驟，但不應(yīng)將它們視為同一對(duì)象或步驟。

本文中用于本公開的描述中的術(shù)語(yǔ)是出于僅描述特定實(shí)施例的目的且無(wú)意限制所述標(biāo)的。如此描述和所附權(quán)利要求書中所使用，單數(shù)形式“一”和“所述”意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有清楚指示。還將理解，如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”是指且涵蓋相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目中的一者或多者的任何和所有可能的組合。將進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)“包括”當(dāng)用于本說明書中時(shí)指定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其群組的存在或添加。

如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“如果”可解釋為是指“在……時(shí)”或“在……后即刻”或“響應(yīng)于確定”或“響應(yīng)于檢測(cè)”，其取決于上下文。類似地，短語(yǔ)“如果確定”或“如果檢測(cè)到[規(guī)定條件或事件]”可解釋為是指在“在確定后即刻”或“響應(yīng)于確定”或“在檢測(cè)到[規(guī)定條件或事件]后即刻”或“響應(yīng)于檢測(cè)到[規(guī)定條件或事件]”，其取決于上下文。

此外，緊接的描述僅提供優(yōu)選的示例性實(shí)施例，且無(wú)意限制本發(fā)明的范圍、適用性或配置。而是，對(duì)優(yōu)選的示例性實(shí)施例的緊接的描述將向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實(shí)施例的啟用性描述。應(yīng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的范圍的情況下，可在元件的功能和布置方面做出各種改變。

在以下描述中給出具體細(xì)節(jié)來(lái)提供對(duì)實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，有可能在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐所述實(shí)施例。舉例來(lái)說，可以框圖示出電路以便不以不必要的細(xì)節(jié)使所述實(shí)施例模糊不清。在其它例子中，已在沒有不必要的細(xì)節(jié)的情況下示出眾所周知的電路、過程、算法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便避免使所述實(shí)施例模糊不清。

而且，應(yīng)注意，可將所述實(shí)施例描述為過程，所述過程被描繪為流程圖、流圖、數(shù)據(jù)流圖、結(jié)構(gòu)圖或框圖。雖然流程圖可將操作描述為連續(xù)過程，但許多操作可并行地或同時(shí)地執(zhí)行。另外，操作的次序可重新布置。過程在操作完成時(shí)終止，但可能具有圖中未包括的額外步驟。過程可對(duì)應(yīng)于方法、函數(shù)、程序、子例程、子程序等。當(dāng)過程對(duì)應(yīng)于函數(shù)時(shí)，其終止對(duì)應(yīng)于所述函數(shù)到調(diào)用函數(shù)或主函數(shù)的返回。

另外，如本文公開，術(shù)語(yǔ)“存儲(chǔ)媒體”可表示用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)裝置，包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、磁性RAM、核心存儲(chǔ)器、磁盤存儲(chǔ)媒體、光學(xué)存儲(chǔ)媒體、快閃存儲(chǔ)器裝置和/或用于存儲(chǔ)信息的其它機(jī)器可讀媒體。術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀媒體”包括(但不限于)便攜式或固定存儲(chǔ)裝置、光學(xué)存儲(chǔ)裝置、無(wú)線通道和能夠存儲(chǔ)、含有或攜載指令和/或數(shù)據(jù)的各種其它媒體。

此外，實(shí)施例可由硬件、軟件、固件、中間件、微碼、硬件描述語(yǔ)言或其任何組合來(lái)實(shí)施。當(dāng)實(shí)施于軟件、固件、中間件或微碼中時(shí)，用于執(zhí)行必要任務(wù)的程序代碼或代碼段可存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)媒體等計(jì)算機(jī)可讀媒體中。處理器可執(zhí)行必要任務(wù)。代碼段可表示過程、函數(shù)、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟件包、類、或者指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或程序語(yǔ)句的任何組合。代碼段可通過傳遞和/或接收信息、數(shù)據(jù)、自變量、參數(shù)或存儲(chǔ)器內(nèi)容而耦合到另一代碼段或硬件電路?？山?jīng)由任何合適的手段來(lái)傳遞、轉(zhuǎn)發(fā)或傳輸信息、自變量、參數(shù)、數(shù)據(jù)等，所述手段包括存儲(chǔ)器共享、消息傳遞、令牌傳遞、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取?/p>

應(yīng)理解，以下公開內(nèi)容提供用于實(shí)施各個(gè)實(shí)施例的不同特征的許多不同實(shí)施例或?qū)嵗Ｔ谙挛拿枋鼋M件和布置的具體實(shí)例來(lái)簡(jiǎn)化本公開。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例，且不希望是限制性的。另外，本公開可能在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。此重復(fù)是出于簡(jiǎn)明和清楚的目的，并且自身不指示所論述的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。另外，在以下描述中在第一特征上方或上面形成第二特征可包括其中第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，并且還可能包括其中可能形成介于第一和第二特征之間的額外特征以使得第一和第二特征可能不直接接觸的實(shí)施例。

本公開涉及用于從在離散位置處對(duì)信號(hào)和/或在信號(hào)已經(jīng)經(jīng)歷變換和/或被濾波之后的信號(hào)的版本作出的多個(gè)測(cè)量來(lái)重建所述信號(hào)的方法。因此，所述方法尤其實(shí)現(xiàn)對(duì)所述信號(hào)的內(nèi)插和/或消除虛反射。另外，所述方法可用于移除源輻射圖案的效應(yīng)和/或重建地震波場(chǎng)。本文描述的方法可在具有以下條件的情形中使用：多維幾何形狀(對(duì)維度沒有限制)、每個(gè)站任意數(shù)目的通道、可能在點(diǎn)之間變化的通道傳遞函數(shù)和/或類似者。

圖1A、1B和1C說明不同行業(yè)中的波傳播系統(tǒng)。所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理并且用于各種用途。

圖1A說明用于海洋地震勘測(cè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在系統(tǒng)10中，勘測(cè)船只20將一個(gè)或多個(gè)地震拖纜30(在圖1中描繪一個(gè)拖纜30)拖曳在船只20后方。應(yīng)注意，可分散地布置拖纜30，其中在同一深度處在大致同一平面中拖曳多個(gè)拖纜30。作為另一非限制性實(shí)例，可在多個(gè)深度處，例如以過度/低度分散的形式拖曳所述拖纜。

地震拖纜30可有數(shù)千米長(zhǎng)，并且可以含有各種支持電纜(未示出)，以及可用于支持沿著拖纜30的通信的線路和/或電路(未示出)。一般來(lái)說，每個(gè)拖纜30包括主要電纜，記錄地震數(shù)據(jù)的地震接收器安裝在所述主要電纜中。拖纜30含有地震接收器58，其可為采集壓力數(shù)據(jù)的水聽器，或多組件接收器。舉例來(lái)說，接收器58可為多組件接收器；每個(gè)接收器可以能夠檢測(cè)壓力波場(chǎng)和與接近接收器的聲信號(hào)相關(guān)聯(lián)的顆粒運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)分量。顆粒運(yùn)動(dòng)的實(shí)例包括顆粒移位的一個(gè)或多個(gè)分量、顆粒速度的一個(gè)或多個(gè)分量(縱測(cè)線(x)分量、橫測(cè)線(y)分量和垂直(z)分量(例如，參看軸59))，以及顆粒加速度的一個(gè)或多個(gè)分量。

海洋地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)地震源40(在圖1A中描繪兩個(gè)地震源40)，例如氣槍和類似者。地震源40可耦合到勘測(cè)船只20，或被所述勘測(cè)船只拖曳。地震源40可與勘測(cè)船只20獨(dú)立地操作，原因在于源40可耦合到其它船只或浮標(biāo)(僅舉幾個(gè)實(shí)例)。

當(dāng)將地震拖纜30拖曳在勘測(cè)船只20后方時(shí)，由地震源40產(chǎn)生聲信號(hào)42(在圖1A中描繪聲信號(hào)42)(常被稱作“射擊”)，并且所述聲信號(hào)被向下引導(dǎo)穿過水柱44進(jìn)入水底表面24下方的巖層62和68。從各種地下地質(zhì)構(gòu)造(或目標(biāo))(例如，圖1中所描繪的構(gòu)造65)反射聲信號(hào)42。

由源40產(chǎn)生的入射的聲信號(hào)42產(chǎn)生被目標(biāo)反射的對(duì)應(yīng)的經(jīng)反射聲信號(hào)，或者由地震接收器58感測(cè)的壓力波60。應(yīng)注意，由地震接收器58接收和感測(cè)的壓力波包括傳播到接收器58而不從空氣-水界面31進(jìn)行反射的“向上行進(jìn)的”壓力波，以及通過壓力波60從空氣-水界面31的反射而產(chǎn)生的“向下行進(jìn)的”壓力波。

地震采集的目標(biāo)是逐步建立勘測(cè)區(qū)域的圖像來(lái)用于識(shí)別地下地質(zhì)構(gòu)造或目標(biāo)(例如，地質(zhì)構(gòu)造65)。對(duì)表示的后續(xù)分析可能會(huì)顯露地下地質(zhì)構(gòu)造中的烴類沉積物的可能的位置。取決于特定勘測(cè)設(shè)計(jì)，可例如通過信號(hào)處理單元23在地震勘測(cè)船只20上執(zhí)行對(duì)表示的分析的部分。在其它勘測(cè)中，可通過地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)處理所述表示。

圖1B說明超聲成像數(shù)據(jù)采集、處理和顯示系統(tǒng)70。將使用包括源和接收器兩者的轉(zhuǎn)換器72對(duì)目標(biāo)71(胎兒)進(jìn)行成像。將所傳輸?shù)男盘?hào)和所接收的反射信號(hào)(超聲波75)從轉(zhuǎn)換器72發(fā)送到處理器73。處理器73收集并處理所述信號(hào)，并且將所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為人類可見的圖像74，并且在屏幕上顯示圖像74。醫(yī)療護(hù)理員可使用圖像74來(lái)監(jiān)測(cè)胎兒的狀況。在此系統(tǒng)中，初波是超聲波。

圖1C說明鉆井系統(tǒng)90，其中使用有線鉆柱/有線鉆桿通過遙測(cè)系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行井下設(shè)備與表面控制器之間的通信。如圖1C中所示，平臺(tái)和井架100定位在通過旋轉(zhuǎn)鉆井在地里形成的井眼102上方。鉆柱104懸置在井眼102內(nèi)，并且在其下端處包括鉆頭106。

鉆柱104和附接到其的鉆頭106被旋轉(zhuǎn)臺(tái)108旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)108在鉆柱104的上端處嚙合方鉆桿110。鉆柱104從附接到行進(jìn)塊(未示出)的吊鉤112懸置。方鉆桿110通過轉(zhuǎn)環(huán)114連接到吊鉤112，所述轉(zhuǎn)環(huán)準(zhǔn)許鉆柱104相對(duì)于吊鉤112進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。可選地，鉆柱104和鉆頭106可通過“頂部驅(qū)動(dòng)”型鉆機(jī)從表面旋轉(zhuǎn)。

鉆柱104包括井底鉆具組合件(BHA)126，其接近鉆頭106被安裝成靠近鉆柱104的底部。BHA 126一般包括用于測(cè)量、處理以及存儲(chǔ)信息的能力，以及用于例如經(jīng)由與地表面處的類似通信子系統(tǒng)130通信的本地通信子系統(tǒng)128與地表面進(jìn)行通信的能力。本地通信子系統(tǒng)128用于與地面通信系統(tǒng)130通信的技術(shù)之一是通過使用由有線鉆桿提供的一個(gè)或多個(gè)通信通道。

舉例來(lái)說，如圖1C中所示，鉆柱104包括與耦合件107互連的有線鉆桿105的多個(gè)區(qū)段。有線鉆桿105的每個(gè)區(qū)段含有所述鉆桿內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)通信通道，例如圖1C中示意性地示出的通信通道109。耦合件107被配置成將有線鉆桿105的多個(gè)區(qū)段機(jī)械地彼此耦合，并且耦合通信通道109的多個(gè)區(qū)段，以便形成從有線鉆桿的一連串互連區(qū)段的一端到另一端的鄰接通信通道109。

有線鉆桿105的最下端耦合到BHA 126，使得本地通信子系統(tǒng)128可以經(jīng)由通信通道109來(lái)傳輸和接收通信。有線鉆桿105的最上端通過耦合件111耦合到地面通信子系統(tǒng)130。以此方式，可使用通信通道109在表面與BHA128以及可能耦合到通信通道109的各種其它井下組件之間傳輸信號(hào)(例如，遙測(cè)信號(hào)或數(shù)據(jù)、命令信號(hào)等)。鉆井系統(tǒng)90可包括地震接收器來(lái)用于采集地震數(shù)據(jù)以便導(dǎo)引鉆井操作。鉆井系統(tǒng)90可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)地震源，其可安置在井眼102中和/或地表面上。

井下設(shè)備與表面之間的通信路徑具有許多中間區(qū)段、連接器或耦合件，其中電線或連接器之間的阻抗是不同的。所有不同的電線或連接器可導(dǎo)致傳輸或反射中的不同混響。所述混響可能會(huì)與經(jīng)編碼信號(hào)重疊，這可導(dǎo)致通信帶寬的混亂、錯(cuò)誤或損失。

在完成鉆井操作之后，地震接收器和/或地震源也可安置在井眼102中。以此方式，可處理所得的所采集的地震數(shù)據(jù)來(lái)用于確定近場(chǎng)構(gòu)造特性；并且地震勘測(cè)系統(tǒng)可包括井眼102之中和/或之外的地震接收器以及安置在井眼102之中和/或之外的一個(gè)或多個(gè)地震源。

出于簡(jiǎn)明起見，下文所描述的所有具體實(shí)例涉及地震探測(cè)中的地震成像，其中由源發(fā)射的波被目標(biāo)反射并且被接收器接收。地表下介質(zhì)含有不同的層以及層之間的界面。所述不同的層導(dǎo)致需要處置或避免的不合意的內(nèi)部混響。然而，所述方法同樣適用于在任何布置中在波行進(jìn)路徑中具有界面的傳播波系統(tǒng)，只要由源發(fā)射的波被目標(biāo)或界面以某種方式干擾并且被干擾的波被接收器接收。所述接收器可在兩側(cè)上。非地震系統(tǒng)的一些實(shí)例至少包括：使用電磁波的遠(yuǎn)程感測(cè)、生物醫(yī)學(xué)成像、無(wú)損成像以及電信。

還可以使用陸地地震勘測(cè)系統(tǒng)來(lái)采集地震數(shù)據(jù)，所述陸地地震勘測(cè)系統(tǒng)包括沿著地表面安置的一個(gè)或多個(gè)地震振動(dòng)器以及含有地震接收器來(lái)感測(cè)由所述振動(dòng)器產(chǎn)生的地震能量的表面定位地震接收器的陣列。在此方面，作為與可控震源勘測(cè)相關(guān)聯(lián)的操作的部分，地震振動(dòng)器產(chǎn)生可控震源地震掃描。所述掃描繼而將對(duì)應(yīng)的可控震源掃描信號(hào)注入大地中；并且這些信號(hào)被所勘測(cè)的地表下地質(zhì)結(jié)構(gòu)反射而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的經(jīng)反射信號(hào)，通過表面安置的地震接收器單元來(lái)檢測(cè)所述經(jīng)反射信號(hào)?？睖y(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可接收由地震接收器單元采集的原始地震數(shù)據(jù)；并且隨后可以對(duì)所述原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以便產(chǎn)生關(guān)于地表下反射體以及所勘測(cè)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)的信息。

不同行業(yè)中的不同波(傳播性或消散性)、源或接收器不會(huì)影響波傳播性質(zhì)和成像過程。在地震成像中，波是彈性波或聲波。目標(biāo)是地表下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。源是彈性波或聲波產(chǎn)生器(例如，氣槍、振動(dòng)器)，且接收器是壓力或顆粒運(yùn)動(dòng)接收器(例如，聽地器、水聽器、加速度計(jì)或類似者)。

“重建基準(zhǔn)面”中的基準(zhǔn)面是指從其進(jìn)行測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)位置或水平。數(shù)據(jù)是測(cè)量結(jié)果或它們的呈各種格式的表示。數(shù)據(jù)重建基準(zhǔn)面是指其中將數(shù)據(jù)變換成如同是從新的位置或新的水平進(jìn)行測(cè)量的過程。另外，此處的“基準(zhǔn)面”暗示不需要水平和/或平坦的表面，并且包括任何幾何上可構(gòu)想出的表面。

根據(jù)本文所描述的具體實(shí)例，為了重建信號(hào)，對(duì)表示所述信號(hào)的間接和/或直接測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)于本文所描述的具體實(shí)例，所述信號(hào)可為地震波場(chǎng)(例如，壓力波場(chǎng)或顆粒運(yùn)動(dòng)波場(chǎng))和地震數(shù)據(jù)(通過地震接收器采集)，其表示對(duì)地震波場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)進(jìn)行處理來(lái)用于重建所述地震波場(chǎng)。更具體來(lái)說，根據(jù)本文所描述的示例性實(shí)施方案，使用本文稱為“基于經(jīng)擴(kuò)展的廣義匹配追蹤的技術(shù)”或“基于EGMP的技術(shù)”的基于參數(shù)匹配追蹤的技術(shù)來(lái)解決重建問題?；贓GMP的技術(shù)是基于廣義映射追蹤(GMP)的技術(shù)的擴(kuò)展，其在2010年10月19日發(fā)布的標(biāo)題為“多通道地震數(shù)據(jù)的聯(lián)合內(nèi)插和消除虛反射(JOINT INTERPOLATION AND DEGHOSTING OF MULTICHANNEL SEISMIC DATA)”的美國(guó)專利第7,817,495號(hào)中描述?？墒褂没贓GMP的技術(shù)來(lái)重建地震波場(chǎng)，或者，一般來(lái)說，重建不可使用信號(hào)的直接樣本的任何信號(hào)。

可以在陸地勘測(cè)(井眼勘測(cè)、可控震源勘測(cè)等)中或者在海洋勘測(cè)(拖曳式勘測(cè)系統(tǒng)、海底電纜(OBC)勘測(cè)、其中接收器箱部署在海底的勘測(cè)等)中采集地震數(shù)據(jù)。所述勘測(cè)可包括對(duì)來(lái)自地下儲(chǔ)層的烴類產(chǎn)生的地震檢測(cè)。具體來(lái)說，可通過多個(gè)多通道傳感器(在本文被稱為“接收器”)(例如，水聽器、縱測(cè)線顆粒運(yùn)動(dòng)接收器、垂直顆粒運(yùn)動(dòng)接收器、梯度接收器等)來(lái)采集地震數(shù)據(jù)。在此方面，特定類型的測(cè)量與一通道相關(guān)聯(lián)。如此，特定通道測(cè)量地震波場(chǎng)的給定性質(zhì)，例如壓力；另一通道可測(cè)量地震波場(chǎng)的另一性質(zhì)，例如地震波場(chǎng)的垂直顆粒運(yùn)動(dòng)；且依此類推。

在本文描述的示例性實(shí)施方案中，處理地震數(shù)據(jù)來(lái)重建地震波場(chǎng)會(huì)考慮到直接測(cè)量地震波場(chǎng)的性質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)際測(cè)量通道(例如，壓力和顆粒運(yùn)動(dòng)通道)，以及測(cè)量在地震波場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)歷已知的正向變換之后的地震波場(chǎng)的性質(zhì)的至少一個(gè)經(jīng)構(gòu)建測(cè)量通道。另外，根據(jù)示例性實(shí)施方案，可使用給定正向變換從實(shí)際測(cè)量通道中的一者或多者導(dǎo)出給定經(jīng)構(gòu)建測(cè)量通道。

根據(jù)相關(guān)聯(lián)的站而在空間上組織或布置地震接收器。以此方式，根據(jù)示例性實(shí)施方案，所述站是空間區(qū)域，所述空間區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)地震接收器。根據(jù)本文描述的示例性實(shí)施方案，所述站可與一維(1D)空間、二維(2D)空間或三維(3D)空間相關(guān)聯(lián)。

根據(jù)示例性實(shí)施方案，可將地震波場(chǎng)視為未知信號(hào)，被稱為“s(x)”，且可將地震波場(chǎng)建模為參數(shù)基函數(shù)β(x；θ_p)與參數(shù)集θ_p的總和，如下文所描述：

在等式1中，“x”表示多維坐標(biāo)中的一點(diǎn)。存在可使用的各種基函數(shù)。舉例來(lái)說，對(duì)于地震應(yīng)用，可使用以下指數(shù)基函數(shù)：

β(x；θ_p)＝c_pexp(jk_p·x), 等式2

其中參數(shù)集“θ_p”包括復(fù)振幅c_p和波數(shù)向量k_p。通過此選擇，基函數(shù)對(duì)應(yīng)于局部平面波。假設(shè)可能存在額外的維度，但出于簡(jiǎn)明起見，在以下論述中抑制此相依性，而不損失一般性。因此，出于清楚和簡(jiǎn)明起見，假設(shè)在以下等式中時(shí)間頻率是固定的。

從地震勘測(cè)或類似者的角度，可在空間中的離散位置處使用對(duì)未知信號(hào)s(x)的測(cè)量。在以下論述中，所述離散位置是站的位置。在每個(gè)站處，接收器記錄對(duì)未知信號(hào)s(x)的多通道測(cè)量。根據(jù)示例性實(shí)施方案，每個(gè)站的通道的數(shù)目可為一或更多。

通過多通道取樣(有時(shí)稱為“廣義取樣”)，每個(gè)通道不一定感測(cè)信號(hào)自身，而是在信號(hào)已經(jīng)經(jīng)歷已知變換(例如，濾波器)之后的所述信號(hào)的版本。因此，如上文所述，所述通道包括實(shí)際測(cè)量通道以及經(jīng)構(gòu)建測(cè)量通道。舉例來(lái)說，可在站處感測(cè)未知信號(hào)s(x)的梯度。

如果在多通道取樣情景中存在M種類型的通道，那么可如下表示一組站：

x_S＝{x₁,x₂,…,x_M}, 等式3

其中給定站向量x_m可表示為x_m,＝{x_m1,x_m2,...,m_xNm}。在此表示法中，“m”＝1、2、……M，且表示對(duì)應(yīng)于通道m(xù)的一組N_m個(gè)位置?？扇缦旅枋鰷y(cè)量向量m(x_S)：

其中每個(gè)測(cè)量向量m_m(x_m)含有通道類型m的所有測(cè)量，如下文所描述：

可如下描述每個(gè)條目m_m(x_mn)：

其中“η_m(k_p,x_mn)”是描述從未知信號(hào)s(x)到空間位置x_mn處的測(cè)量通道的正向變換的函數(shù)。此公式相當(dāng)一般；并且在一些情況下，正向變換可能獨(dú)立于空間坐標(biāo)，即，可以通過以下等式來(lái)描述：

η_m(k_p,x_mn)＝η(k_p). 等式7

根據(jù)基于EGMP的技術(shù)，將描述實(shí)際和經(jīng)構(gòu)建測(cè)量通道的正向線性濾波器(即，正向變換)應(yīng)用于坐標(biāo)基函數(shù)；且隨后通過使基函數(shù)與多通道測(cè)量迭代地匹配來(lái)優(yōu)化經(jīng)濾波的基函數(shù)。通過迭代的方式，一旦經(jīng)過正向?yàn)V波，基函數(shù)便與用于在所要的位置處重建未知信號(hào)的所有測(cè)量共同地最佳匹配。在第P次迭代處，即，在先前已經(jīng)確定P-1個(gè)基函數(shù)之后，可如下表示測(cè)量中的殘差：

其中

是迭代P之后的殘差的向量。此處，

表示通道m(xù)的殘差的向量?？扇缦陆缍ǖ仁?的向量h(k_p,x_s)：

其中表示克羅內(nèi)克積，且

是傳遞函數(shù)向量，其中“η_m(k,x_m)”描述從未知信號(hào)到空間位置x_m處的測(cè)量通道m(xù)的傳遞函數(shù)。

在等式11中，可如下描述整個(gè)導(dǎo)向向量“d(k,x_s)”：

d(k,x_s)的分量是整個(gè)導(dǎo)向向量，可如下描述其分量：

針對(duì)每個(gè)通道m(xù)針對(duì)對(duì)應(yīng)于那個(gè)通道的空間位置來(lái)界定d(k,x_s)的分量。導(dǎo)向向量d(k,x_s)的條目含有測(cè)量位置處的相移。

在迭代P處，如果將新的候選基函數(shù)c_p exp(jk_p·x)添加到信號(hào)的現(xiàn)有表示，那么殘差變?yōu)橐韵碌仁剑?/p>

r^P(x_S；c_P,k_P)＝r^P-1(x_S)-c_Ph(k_P,x_S), 等式15

其中將通過使在測(cè)量位置上計(jì)算的殘差的度量最小化來(lái)確定新的項(xiàng)(即，c_p和k_p)的參數(shù)。在下式陳述優(yōu)化問題的一個(gè)可能的公式：

其中上標(biāo)“H”表示厄米算符，且“Λ”表示正定矩陣。Λ矩陣的作用將是對(duì)不同測(cè)量對(duì)將被最小化的成本函數(shù)的貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán)。此加權(quán)可考慮到由于輸入測(cè)量的不同物理現(xiàn)象而引起的能含量的差異，并且考慮到可能會(huì)在時(shí)間、空間和頻率上變化的信噪比。

通過解決優(yōu)化問題，可以表明c_p和k_p的最佳值滿足以下約束：

其中

g(k_P)＝[h(k_P,x_S)]^HΛr^P-1(x_S), 等式18

以及

γ(k_P)＝[h(k_P,x_S)]^HΛh(k_P,x_S). 等式19

將等式17代入等式16，提供下文描述的最佳波數(shù)向量的成本函數(shù)：

其中可如下描述成本函數(shù)：

可將等式21稱作廣義羅姆頻譜，類似于單通道內(nèi)插問題。在那里，在正弦基函數(shù)的情況下，通過在最小平方意義上具有最佳振幅的匹配追蹤(IMAP)通過內(nèi)插而產(chǎn)生的目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)于羅姆頻譜。

重要的特殊情況是以下情況：

其中“I_N”表示N維單位矩陣。對(duì)于此情況，針對(duì)g(k_p)和γ(k_p)的等式18和19分別如下簡(jiǎn)化：

以及

應(yīng)注意，g(k_p)中的項(xiàng)對(duì)應(yīng)于DFT(離散傅里葉變換)，如果x_m中的空間樣本均勻地定位，那么其可使用FFT(快速傅里葉變換)來(lái)計(jì)算。

總之，可使用圖2中所描繪的基于EGMP的技術(shù)200來(lái)重建地震波場(chǎng)。參看圖2，按照技術(shù)200，在一個(gè)或多個(gè)通道上從多個(gè)站接收數(shù)據(jù)(框204)。所述數(shù)據(jù)被多個(gè)地震接收器記錄，并且表示對(duì)地震波場(chǎng)的至少一個(gè)性質(zhì)的測(cè)量。每個(gè)站包括空間區(qū)域，所述空間區(qū)域包括地震接收器中的一者或多者。每個(gè)通道測(cè)量地震波場(chǎng)的性質(zhì)，或者測(cè)量在地震波場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)歷已知的正向變換之后的地震波場(chǎng)的性質(zhì)；并且將至少一個(gè)通道導(dǎo)出為其它通道中的一者或多者的函數(shù)。技術(shù)200包括將地震波場(chǎng)建模(框206)為基函數(shù)的總和；按照框208，將正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定(框210)最佳基函數(shù)。以此方式，在框210中，根據(jù)示例性實(shí)施方案，可確定最佳擬合或最佳描述測(cè)量的基函數(shù)來(lái)用于優(yōu)化所述基函數(shù)。

更具體來(lái)說，參看圖3，根據(jù)示例性實(shí)施方案，可使用基于EGMP的技術(shù)300來(lái)重建地震波場(chǎng)。遵照技術(shù)300且類似于圖2的框204和206，接收地震數(shù)據(jù)(框304)，且將地震波場(chǎng)建模(框308)為基函數(shù)的總和。

接下來(lái)，技術(shù)300開始迭代過程來(lái)確定地震波場(chǎng)的基函數(shù)。以此方式，對(duì)于圖3中所描繪的示例性實(shí)施方案，一次確定一個(gè)基函數(shù)。此迭代過程首先涉及提供(框312)下一個(gè)基函數(shù)的初始參數(shù)；將正向變換(例如，線性濾波器)應(yīng)用于(框314)所述基函數(shù)，且按照框316，基于所得的基函數(shù)，評(píng)估成本函數(shù)。如果確定(決策框320)成本函數(shù)尚未被最小化，那么按照框318，調(diào)整基函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并且控制返回到框314。

否則，如果成本函數(shù)被最小化，那么將未濾波的基函數(shù)添加(框324)到已經(jīng)確定的基函數(shù)的當(dāng)前總和；并且基于測(cè)量和已經(jīng)確定的通過正向變換適當(dāng)?shù)貫V波的基函數(shù)來(lái)計(jì)算(框328)殘差。按照決策框332，如果確定殘差相當(dāng)小，那么技術(shù)300終止。否則，控制返回到框312來(lái)提供下一個(gè)基函數(shù)的初始參數(shù)。

作為具體實(shí)例，基于EGMP的技術(shù)可用于一維(1D)中的使用匹配追蹤的多通道內(nèi)插(MIMAP)。在2008年12月18日公布的標(biāo)題為“表示地震信號(hào)的方法(METHOD OF REPRESENTING SEISMIC SIGNALS)”的PCT公布案WO 2008/152364 A1中大體上描述了MIMAP。

圖4A是1D勘測(cè)系統(tǒng)的說明400，其中N₁個(gè)信號(hào)接收器408沿著軸x布置在對(duì)應(yīng)位置x₁₁,x₁₂,x₁₃...x_1N1處。信號(hào)接收器408直接采集信號(hào)測(cè)量，被稱為“s(x₁)”。舉例來(lái)說，信號(hào)接收器408可為安置在海洋勘測(cè)采集系統(tǒng)中的拖纜上的接收器。因此，接收器408與直接在空間上對(duì)位置x₁₁到x_1N1處的未知信號(hào)進(jìn)行取樣的通道相關(guān)聯(lián)。一個(gè)或多個(gè)信號(hào)接收器408可與給定站相關(guān)聯(lián)，這取決于特定實(shí)施方案。

圖4A還描繪安置在位置x₂₁,x₂₂,x₂₃...x_2N2處的N₂個(gè)梯度接收器408。在此實(shí)例中，梯度接收器408不是直接測(cè)量信號(hào)的梯度的實(shí)際接收器；而是，梯度接收器408表示與測(cè)量x₂₁到x_2N2位置處的信號(hào)的梯度的經(jīng)構(gòu)建測(cè)量通道相關(guān)聯(lián)的經(jīng)構(gòu)建接收器。應(yīng)注意，如所說明，根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，經(jīng)構(gòu)建梯度接收器410可與信號(hào)接收器408位于同一地點(diǎn)，如圖4B的說明416中所描繪。

不管信號(hào)接收器408和梯度接收器410是安置在不同位置(圖4A)還是位于同一地點(diǎn)(圖4B)，都存在兩種類型的通道(梯度接收器和信號(hào)接收器)且因此，M＝2個(gè)通道。所述問題在空間中是一維，因此未知的波數(shù)向量是標(biāo)量k?？扇缦卤硎菊咀鴺?biāo)x_S處的測(cè)量m(x_s)：

分別在多組點(diǎn)x_1，＝{x₁₁,x₁₂,...x_1N1}和x_2，＝{x₂₁,x₂₂,...x_2N2}處測(cè)量信號(hào)及其梯度。

可如下描述加權(quán)矩陣：

且可如下描述傳遞函數(shù)向量η(k)：

這產(chǎn)生

以及

在等式29中，“r₁”和“r₂”分別表示信號(hào)的殘差和梯度測(cè)量，且可如下描述表示m＝1、2的導(dǎo)向向量的“d_m”：

再次，可針對(duì)均勻取樣的數(shù)據(jù)通過FFT來(lái)計(jì)算d^Hr項(xiàng)。

因此，參看圖4C，在技術(shù)420中，按照框424，接收表示一組站處的地震波場(chǎng)的縱測(cè)線測(cè)量的數(shù)據(jù)。按照框426，將波場(chǎng)建模為基函數(shù)的總和；并且按照框428，將描述在地震波場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)歷正向變換之后的站處的地震波場(chǎng)的縱測(cè)線梯度測(cè)量的正向變換應(yīng)用于基函數(shù)。技術(shù)420包括，按照框430，至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)。

根據(jù)示例性實(shí)施方案，用于基于EGMP的技術(shù)的正向變換可用于導(dǎo)出測(cè)量有限差分的通道；并且此通道繼而可用于波長(zhǎng)重建的目的。以此方式，圖5A是其中可使用有限差分-使用匹配追蹤的多通道內(nèi)插(FD-MIMAP)的問題約束的說明500。如圖5A中所描繪，成對(duì)信號(hào)接收器408沿著縱測(cè)線軸404安置。每一對(duì)408相隔被稱為“δ”的相對(duì)小的距離，并且與一站相關(guān)聯(lián)。一般來(lái)說，距離δ可在站之間變化；并且所述站相隔被稱為“Δ”的距離。每一對(duì)的信號(hào)接收器408針對(duì)站坐標(biāo)x_S，＝{x₁,x₂,...x_N}而測(cè)量信號(hào)s(x_S)和s(x_S-δ)?？蓮倪@些第一組信號(hào)計(jì)算出第二組信號(hào)，如下文所描述：

在等式31中，第二通道含有有限差分信號(hào)。可如下描述加權(quán)矩陣：

且可如下描述傳遞函數(shù)向量：

給出

以及

在等式35中，“r₁”和“r₂”分別表示信號(hào)的殘差和有限差分測(cè)量，其中“d”是導(dǎo)向向量且可如下描述：

應(yīng)注意，如果N₁＝N₂＝N，當(dāng)δ→0時(shí)，F(xiàn)D-MIMAP的γ和g趨向于MIMAP的γ和g。

實(shí)際上，將δ選擇成使得δ<λ_min/2是有利的，其中λ_min是待重建的信號(hào)中存在的最短波長(zhǎng)。當(dāng)滿足此約束(其相當(dāng)于要求δ<π/k_max)時(shí)，等式34中的sin(δ/2)項(xiàng)是波數(shù)k的單調(diào)函數(shù)，且FD-MIMAP以與MIMAP類似的方式起作用，其在等式28中具有真實(shí)梯度測(cè)量(以及k的對(duì)應(yīng)因數(shù))。

應(yīng)注意，可以擴(kuò)充給定站處的測(cè)量向量以便還包括第二測(cè)量，如下文所描述：

并且對(duì)于此擴(kuò)充，如下描述對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)向量：

對(duì)于N個(gè)站，加權(quán)矩陣可為

因此，參看圖5B，技術(shù)500包括接收表示由每個(gè)站處的成對(duì)接收器采集的地震波場(chǎng)的縱測(cè)線測(cè)量的數(shù)據(jù)(框514)，以及將地震波場(chǎng)建模(框516)為基函數(shù)的總和。技術(shù)500包括將描述在地震波場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)歷正向變換之后的每個(gè)站處的地震波場(chǎng)的有限差分測(cè)量的正向變換應(yīng)用于(框518)基函數(shù)；以及至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定(框520)最佳基函數(shù)。

可在多對(duì)接收器的情況下將EGMP應(yīng)用于使用匹配追蹤的內(nèi)插(IMAP)的特殊情況。在上文提及的PCT公布案WO 2008/152364A1中大體上描述了IMAP。

此處的數(shù)據(jù)采集幾何形狀與圖5A中所說明的數(shù)據(jù)采集幾何形狀相同，即，這里是每個(gè)站處的多對(duì)信號(hào)接收器408，且每一對(duì)的接收器408相隔相對(duì)小的距離δ。所述多對(duì)接收器分別測(cè)量多組信號(hào)s(x_S)和s(x_S-δ)，其中x_S，＝{x₁,x₁,...x_N}?？扇缦旅枋稣咀鴺?biāo)x_S處的測(cè)量m(x_S)：

在等式39中，第二通道含有有限差分信號(hào)；因此此公式和對(duì)應(yīng)的方法被稱作FD-MIMAP?？扇缦卤硎炯訖?quán)矩陣：

Λ＝I_2N, 等式40

且可如下描述傳遞函數(shù)向量：

η＝[1 1]^T. 等式41

可如下表示導(dǎo)向向量：

以及

d₂＝e^-jδkd₁, 等式43

分別給出

以及

在等式45中，r₁和r₂表示對(duì)應(yīng)于兩個(gè)通道的殘差。

FD-MIMAP還可用于更高階有限差分。以此方式，圖7描繪其中通道測(cè)量1D二階有限差分的說明?？蓪⑽恢脁₀處的測(cè)量向量界定為包括測(cè)量以及一階和二階有限差分，如下文所描述：

且可如下描述對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)向量：

FD-MIMAP可用于接收器的多維陣列。以此方式，圖8A是安置在通過兩個(gè)維度界定的點(diǎn)處的地震接收器810的說明800：橫測(cè)線維度808和縱測(cè)線維度804。可如下界定位置(x₀,y₀)處的測(cè)量向量：

且于是可如下描述對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)向量：

應(yīng)注意，可以擴(kuò)充給定站處的測(cè)量向量以便還包括s(x₀+δ₁,y₀)和s(x₀,y₀+δ₂)處的額外測(cè)量。

因此，參看圖8B，技術(shù)820包括接收表示由每個(gè)站處的接收器的2D布置采集的地震波場(chǎng)的測(cè)量的數(shù)據(jù)(框824)。技術(shù)820包括將地震波場(chǎng)建模(框826)為基函數(shù)的總和，以及將正向變換應(yīng)用于(框828)基函數(shù)，其中所述正向變換描述在地震波場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)歷正向變換之后的每個(gè)站處的2D空間中的地震波場(chǎng)的有限差分測(cè)量。技術(shù)820包括，按照框830，至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)。

根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，可進(jìn)一步將FD-MIMAP一般化，以便不僅允許測(cè)量的各種差，而且還允許測(cè)量的任意線性組合。如果接收器站包括具有個(gè)別測(cè)量{m(x_l)：l＝1，2，...，L}的L個(gè)接收器，那么將額外的通道界定為可為有利的，其中a_l是任意實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)。有限差分是一般構(gòu)建的特殊情況。

在一些實(shí)施方案中，本文所描述的技術(shù)可用于陸地地震勘測(cè)中，其中陸地地震接收器可以一種方式布置成允許計(jì)算有限差分梯度。在此配置中，基于EGMP的技術(shù)可用于克服分散的限制，從而使得整體采集有效得多?？蓪?duì)源側(cè)進(jìn)行類似配置。

雖然上文已經(jīng)描述了其中站測(cè)量數(shù)據(jù)的示例性實(shí)施方案，但本文所描述的技術(shù)和系統(tǒng)還可應(yīng)用于源側(cè)，即，應(yīng)用于重建地震源波場(chǎng)。以此方式，不讓若干站測(cè)量未知信號(hào)，存在發(fā)射在某一任意測(cè)量點(diǎn)處觀測(cè)的信號(hào)的若干源。在逐源-接收器相互作用的情況下，描述中涉及測(cè)量點(diǎn)的術(shù)語(yǔ)中的每一者現(xiàn)在涉及源點(diǎn)。而且，應(yīng)注意，雖然描述涉及點(diǎn)測(cè)量，但地震源可能不一定表現(xiàn)為點(diǎn)源。舉例來(lái)說，給定地震源可能具有分布在相對(duì)更大的空間區(qū)域上的源元件，但假設(shè)已知那個(gè)源的元件響應(yīng)，這也可并入傳遞函數(shù)η(k,x)內(nèi)。

作為更具體的實(shí)例，本文公開的系統(tǒng)和技術(shù)可應(yīng)用于海洋地震源陣列的情況。在此勘測(cè)中，可如下描述N(點(diǎn))地震源陣列的遠(yuǎn)場(chǎng)頻譜：

其中“S_n(ω)”表示第n個(gè)源的源簽名輸出；“k_x”、“k_y”和“k_z”表示波數(shù)向量的三個(gè)分量；“x_n”、“y_n”和“z_n”表示第n個(gè)源的笛卡爾坐標(biāo)；“z_ref”表示從其計(jì)算陣列的響應(yīng)的參考深度；“ω”表示角頻率；且“ρ”表示海表面反射系數(shù)。遠(yuǎn)場(chǎng)頻譜描述源陣列對(duì)向下行進(jìn)的地震波場(chǎng)的影響。因此，等式50所描述的頻譜是源陣列發(fā)射的波場(chǎng)與某一所要的源波場(chǎng)之間的傳遞函數(shù)。舉例來(lái)說，所要的源波場(chǎng)可為由單極源在某一參考位置(例如，在參考深度z_ref處)處產(chǎn)生的向下行進(jìn)的波場(chǎng)。

通過包括每個(gè)源元件的源簽名S_n(ω)，等式50可描述任意數(shù)目的源與任意相位、振幅特性和時(shí)間延遲的組合。作為更具體的實(shí)例，參看圖9A的說明900，源陣列可包括兩個(gè)地震源910(在圖9A中描繪地震源910-1和910-2)。作為實(shí)例，地震源910可為海洋振動(dòng)器。作為更具體的實(shí)例，所述振動(dòng)器可輸出相同波場(chǎng)，但具有相反的極性。在圖9A的實(shí)例中，地震源910-1和910-2沿著縱測(cè)線軸904相隔距離“2Δx”，并且具有相反的極性。另外，源910-1和910-2安置在深度z₀處。在圖9A的配置中，假設(shè)兩個(gè)源910-1和910-2之間的距離不大于所關(guān)注的最短波長(zhǎng)的一半(且在一些方面中不小于三分之一)，有可能產(chǎn)生近似源梯度的波場(chǎng)。如果來(lái)自每個(gè)源的輸出波場(chǎng)是S₀(ω)，源910-2位于x＝-Δx,y＝0,z＝z₀處，且源910-1位于x＝Δx,y＝0,z＝z₀處，那么可如下表示梯度源陣列的遠(yuǎn)場(chǎng)頻譜Wg：

W^g(ω,k_x,k_y)＝S₀(ω)[exp(jk_x(Δx))-exp(jk_x(-Δx))]

×[exp(jk_zz₀)+ρexp(-jk_zz₀)]exp(-jk_zz_ref). 等式51

在一些實(shí)施方案中，同一源陣列可產(chǎn)生近似單極源的波場(chǎng)。在圖9B的說明920中描繪此布置。以此方式，源910-1和910-2兩者以相同相位進(jìn)行發(fā)射?？扇缦旅枋鰡螛O源陣列的遠(yuǎn)場(chǎng)頻譜Wm：

W^m(ω,k_x,k_y)＝S₀(ω)[exp(jk_x(Δx))+exp(jk_x(-Δx))]

×[exp(jk_zz₀)+ρexp(-jk_zz₀)]exp(-jk_zz_ref). 等式52

因此，在此源陣列配置中，可使用基于EGMP的技術(shù)，其中測(cè)量通道對(duì)應(yīng)于響應(yīng)于源同相或反相地進(jìn)行發(fā)射而作出的測(cè)量，且傳遞函數(shù)對(duì)應(yīng)于等式51和52中所描述的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖案。在此特定情況下，在y方向上拖曳源，在同相和反相地發(fā)射波場(chǎng)之間交替，且這些測(cè)量可用于在x方向上重建波場(chǎng)。

總之，根據(jù)示例性實(shí)施方案，圖9C描繪用于重建地震波場(chǎng)的技術(shù)930，將響應(yīng)于來(lái)自一個(gè)或多個(gè)位置的具有給定輻射圖案的一個(gè)或多個(gè)地震源配置而接收所述地震波場(chǎng)。參看圖9C，技術(shù)930包括：響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)地震源陣列以一個(gè)或多個(gè)地震源陣列配置操作而從一個(gè)或多個(gè)站接收數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)被一個(gè)或多個(gè)地震接收器記錄，并且表示對(duì)由以地震源陣列配置操作的地震源陣列激發(fā)的地震波場(chǎng)的性質(zhì)的測(cè)量。每個(gè)地震源陣列配置與一源位置相關(guān)聯(lián)，并且與一個(gè)或多個(gè)地震源元件的配置相關(guān)聯(lián)，并且每個(gè)地震源陣列配置發(fā)射具有相關(guān)聯(lián)的輻射圖案的能量。按照技術(shù)930，將地震波場(chǎng)建模(框938)為基函數(shù)的總和；按照框942，將描述與所述地震源配置相關(guān)聯(lián)的所發(fā)射的輻射圖案的正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及按照框946，至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)。

還可針對(duì)陸地地震源而采用類似方法。在此情況下，不存在虛反射(深度相依)項(xiàng)，并且可能需要考慮例如源耦合等其它因素。

參看圖10，根據(jù)一些實(shí)施方案，例如計(jì)算機(jī)1020等機(jī)器可含有處理器1050來(lái)用于處理數(shù)據(jù)，以便執(zhí)行如本文公開的接收器側(cè)和/或源側(cè)波場(chǎng)重建。另外，一般來(lái)說，計(jì)算機(jī)1020可使用處理器1050來(lái)執(zhí)行地震行業(yè)之外的信號(hào)(例如，超聲信號(hào))的信號(hào)重建。

根據(jù)一些實(shí)施方案，處理器1050可由一個(gè)或多個(gè)微處理器和/或微處理器處理核心形成，并且因此可自身由多個(gè)處理器形成。根據(jù)示例性實(shí)施方案，取決于特定實(shí)施方案，處理器1050可由一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(CPU)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯裝置(PLD)，或本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解的其它適當(dāng)裝置形成。作為非限制性實(shí)例，計(jì)算機(jī)1020可安置在許多不同位置中的一者中，例如在地震采集系統(tǒng)的勘測(cè)船只上，或者在超聲處理與成像系統(tǒng)中。另外，計(jì)算機(jī)1020可安置在相對(duì)于其中對(duì)待重建的信號(hào)進(jìn)行取樣的區(qū)域較遠(yuǎn)的地點(diǎn)處。另外，根據(jù)其它實(shí)施方案，計(jì)算機(jī)1020可為分布式處理系統(tǒng)，其中處理組件在地理上安置在不同位置處。

如圖10中所描繪，處理器1050可耦合到通信接口1060來(lái)用于接收數(shù)據(jù)1022，例如地震數(shù)據(jù)(例如，由地震接收器(例如，用于拖曳式海洋地震采集系統(tǒng)中的拖曳式地震接收器)采集的顆粒運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù))、表示超聲圖像的數(shù)據(jù)等。作為實(shí)例，所述通信接口1060可為通用串行總線(USB)接口、網(wǎng)絡(luò)接口、可裝卸媒體接口(閃存卡、CD-ROM接口等)或磁性存儲(chǔ)裝置接口(智能裝置電子器件(IDE)兼容接口或小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)兼容接口(作為非限制性實(shí)例))。因此，通信接口1060可采用眾多形式，這取決于特定實(shí)施方案。

根據(jù)示例性實(shí)施方案，處理器1050可耦合到存儲(chǔ)器1040，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)機(jī)器可執(zhí)行指令(被稱為“程序指令1044”(還被稱為“軟件”))，所述機(jī)器可執(zhí)行指令在由處理器1050執(zhí)行時(shí)可致使處理器1050執(zhí)行本文所描述的技術(shù)中的一者或多者的各種任務(wù)，例如基于EGMP的技術(shù)200、420、510、820或930，以及重建地震行業(yè)之外的信號(hào)或者不使用廣義匹配追蹤技術(shù)來(lái)確定最佳基函數(shù)的基于EGMP的技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)部分，如下文所描述。根據(jù)示例性實(shí)施方案，處理器1050可執(zhí)行程序指令1044來(lái)用于執(zhí)行本文描述的以下操作中的一者或多者：將波場(chǎng)建模為一組基函數(shù)；將正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及確定最佳基函數(shù)。

因此，處理器1050通過執(zhí)行程序指令1044來(lái)確定重建的信號(hào)(例如，重建的地震波場(chǎng))的參數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解，重建的波場(chǎng)可用于各種應(yīng)用中，例如用于成像且或用于顛倒所關(guān)注的所勘測(cè)結(jié)構(gòu)(例如，組織或地質(zhì)結(jié)構(gòu))的性質(zhì)。另外，根據(jù)示例性實(shí)施方案，處理器1050可執(zhí)行程序指令1044來(lái)用于執(zhí)行使用重建的波場(chǎng)的這些應(yīng)用中的一者或多者。因此，預(yù)期在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的許多變化。

一般來(lái)說，存儲(chǔ)器1040表示非暫時(shí)性存儲(chǔ)裝置，并且可以采用眾多形式，例如(作為非限制性實(shí)例)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置、磁性存儲(chǔ)裝置、光學(xué)存儲(chǔ)裝置、相變存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置、基于電容器的存儲(chǔ)裝置等，這取決于特定實(shí)施方案。存儲(chǔ)器1040可由對(duì)應(yīng)于這些存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)器裝置以及對(duì)應(yīng)于這些存儲(chǔ)器技術(shù)或其它存儲(chǔ)器技術(shù)的組合的存儲(chǔ)器裝置形成，這取決于特定實(shí)施方案。當(dāng)執(zhí)行程序指令1044中的一者或多者時(shí)，處理器1050可存儲(chǔ)經(jīng)由執(zhí)行存儲(chǔ)器1040中的指令1044而獲得的初始、中間和/或最終數(shù)據(jù)集1046。

應(yīng)注意，根據(jù)本文公開的技術(shù)和系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)1020僅為許多可能的架構(gòu)中的一個(gè)架構(gòu)的實(shí)例。另外，在圖10中以簡(jiǎn)化形式表示計(jì)算機(jī)1020，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可了解，計(jì)算機(jī)1020可具有各種其它組件(用于顯示計(jì)算機(jī)的處理的初始、中間和/或最終結(jié)果的顯示器；用于控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行的處理的輸入裝置等)。

預(yù)期在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的其它實(shí)施方案。舉例來(lái)說，根據(jù)其它示例性實(shí)施方案，可應(yīng)用除了基于匹配追蹤的技術(shù)之外的技術(shù)來(lái)用于確定最佳基函數(shù)。舉例來(lái)說，根據(jù)其它示例性實(shí)施方案，可通過解決稀疏度提升優(yōu)化問題(例如，L1范數(shù)或類似問題)來(lái)執(zhí)行確定最佳基函數(shù)。以此方式，根據(jù)示例性實(shí)施方案，計(jì)算機(jī)1020可執(zhí)行程序指令，所述程序指令致使計(jì)算機(jī)1020處理數(shù)據(jù)來(lái)解決稀疏度提升優(yōu)化問題。

根據(jù)其它示例性實(shí)施方案，還可以在源側(cè)上應(yīng)用本文所描述的系統(tǒng)和技術(shù)來(lái)重建除了地震波場(chǎng)之外的信號(hào)。

雖然本文公開了用于重建地震波場(chǎng)的系統(tǒng)和技術(shù)，但一般來(lái)說，所述系統(tǒng)和技術(shù)可用于重建除了地震波場(chǎng)之外的信號(hào)(例如，超聲成像信號(hào))。因此，一般來(lái)說，用于重建信號(hào)的技術(shù)包括在一個(gè)或多個(gè)通道上從多個(gè)站接收數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)被多個(gè)接收器記錄，并且表示對(duì)待重建的信號(hào)的至少一個(gè)性質(zhì)的測(cè)量。每個(gè)站包括空間區(qū)域，所述空間區(qū)域包括接收器中的一者或多者。每個(gè)通道測(cè)量信號(hào)的性質(zhì)，或者測(cè)量在信號(hào)已經(jīng)經(jīng)歷正向變換之后的信號(hào)的性質(zhì)；并且將至少一個(gè)通道導(dǎo)出為其它通道中的一者或多者的函數(shù)。所述技術(shù)包括將信號(hào)建模為基函數(shù)的總和；將正向變換應(yīng)用于基函數(shù)；以及至少部分基于所述測(cè)量來(lái)確定最佳基函數(shù)。以此方式，根據(jù)示例性實(shí)施方案，可確定最佳擬合或最佳描述測(cè)量的基函數(shù)來(lái)用于優(yōu)化所述基函數(shù)。

上文公開的特定實(shí)施例僅是說明性的，因?yàn)楸景l(fā)明可以按受益于本文教導(dǎo)的益處的本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的不同但等效的方式加以修改和實(shí)踐。此外，除了所附權(quán)利要求書中所描述的內(nèi)容之外，不希望對(duì)本文示出的構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)進(jìn)行限制。因此顯然的是，可更改或修改上文所公開的特定實(shí)施例，且所有此類變化都被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本文尋求的保護(hù)在所附權(quán)利要求書中予以陳述。

雖然已經(jīng)在上文描述了僅一些示例性實(shí)施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易了解，在不實(shí)質(zhì)上脫離本發(fā)明的情況下，在示例性實(shí)施例中，許多修改是可能的。因此，希望所有此類修改包括于在所附權(quán)利要求書中界定的本公開的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求書中，希望構(gòu)件加功能條款涵蓋在本文描述為執(zhí)行所敘述的功能的結(jié)構(gòu)，且不僅僅是結(jié)構(gòu)等效物，還有等效結(jié)構(gòu)。因此，雖然釘子和螺釘可能不是結(jié)構(gòu)等效物，原因在于釘子采用圓柱形表面將木制部分緊固在一起，而螺釘采用螺旋表面，但在固定木制部分的環(huán)境中，釘子和螺釘可為等效結(jié)構(gòu)。本申請(qǐng)人明確表示不調(diào)用35U.S.C.§112第6段來(lái)對(duì)本文的權(quán)利要求中的任一者進(jìn)行任何限制，除了權(quán)利要求明確地與相關(guān)聯(lián)的功能一起使用詞語(yǔ)“用于……構(gòu)件”的情況。