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海洋三维地震作业中利用Starfix.G2获取潮汐数据的应用

发表时间：2021/4/14 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：王世强

[导读] 在海洋三维地震勘探资料采集时需要使用实时潮汐数据，以往的潮汐改正数据都是利用工区最近潮汐站的潮位资料，通过数值模拟的形式，得到该海区的潮汐调和常数，这种方法精度低，已经不能满足目前海洋三维地震，特别是高分辨三维地震勘探作业精度要求，本文介绍如何利用中海辉固公司高精度Starfix.G2差分定位系统及Stafix.MSS软件获取潮汐数据在海洋三维地震作业中的应用。

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【摘要】在海洋三维地震勘探资料采集时需要使用实时潮汐数据，以往的潮汐改正数据都是利用工区最近潮汐站的潮位资料，通过数值模拟的形式，得到该海区的潮汐调和常数，这种方法精度低，已经不能满足目前海洋三维地震，特别是高分辨三维地震勘探作业精度要求，本文介绍如何利用中海辉固公司高精度Starfix.G2差分定位系统及Stafix.MSS软件获取潮汐数据在海洋三维地震作业中的应用。
摘要：Starfix.G2、Starfix.MSS
        1、引言
        地球上各处的海水受到天体引力作用随时间产生周期性上升和下降，这种海水的物理现象称之为“潮汐”。三维地震采集作业中由于潮汐的影响，在不同时间采集的地震资料存在海面高程差，形成采集脚印，使地震资料解译受到影响。使用实时精确的潮汐改正数据将海上地震资料归算到一个统一的水准面上，从而减小甚至消除潮汐的影响。在三维地震工区建立潮汐测站采集潮汐数据由于周期长，作业复杂，不能获取实时数据等原因，所以不可取。引用工区最近潮汐测站的潮位资料，通过数值模拟的形式，得到该海区的潮汐调和常数，这种方法由于受工区与潮汐测站距离及海底地形等因素影响精度低，已经不能满足目前海洋三维地震，特别是高分辨三维地震勘探作业精度要求，就需要使用一种实时、精确的潮汐改正数据来满足精度要求。
        2、Stafix.G2差分定位系统
        中海辉固公司使用的Starfix.G2差分定位系统是荷兰辉固集团开发的新一代分米级查分定位系统。该系统使用辉固集团独立查分技术消除距离限制，能够为石油，天然气和水文地理等工业领域提供更高精度和质量的服务，其可靠性，可用性和覆盖范围，有助于世界各地的各种作业船舶更安全地操作。该系统合成美国的GPS和俄罗斯的GLONASS导航卫星及双频接收机，具有以下特点：
        采用GPS和GLONASS双卫星时钟和轨道修正数据；
        接收卫星更多，计算的位置可信度和可靠性更高；
       采用精密单点定位技术；
        全球覆盖，无台站距离限制；
        更好的消除大气中的电离层影响；
       使用辉固集团布设的全球差分服务网络；
        Starfix.G2差分定位系统能够提供高精度的高程数据，垂直方向精度达10-15cm（95%），与普通差分定位系统相比有精度高和数据稳定性好的优势，非常适合于潮汐测量。
        3、Starfix.MSS
        Starfix.MSS(Mean Sea Surface平均海平面)是辉固集团开发的基于高精度差分定位系统输出椭球体高程，进而计算实时潮汐的软件系统。该系统通过卫星测高技术获得平均海平面与参考椭球面关系，使用一种平均海平面计算模型作为参考来计算潮汐。
        Starfix.MSS的在线记录软件利用天线位置、船舶运动姿态数据、船舶吃水变化、天线高度和MSS模型读取数据等就可计算实际潮汐。

通过Starfix.Proc后处理软件可得到最终的潮汐处理结果。Starfix.Proc对采集的数据提供全面图形接口，在进行滤波前可对数据进行手动调整，最终滤波采用FIR (Finite Impulse Response)滤波。通过滤波，由涌浪引起的高频噪音被抑制，而潮汐引起的低频噪音被增强，从而拟合出每条航行线的高程变化曲线，使高程变化更接近于真实潮汐变化。

        4、误差分析
        三维地震资料采集基于瞬时海面上进行，由于潮汐的特性使得每一条测线、相邻炮点都存在高程差。海上地震资料处理是假定地震采集在大地水准面上进行，而整个地震采集作业过程中,船舶、电缆及震源的沉放深度都是相对于“瞬时”海平面。从Starfix.G2高程数据到潮汐数据，其过程包括椭球面到大地水准面的转换，大地水准面到工区所在海区平均海平面不平行修正，到作业现场的GNSS天线高、船舶吃水修正、船舶姿态补偿的测量、数据滤波参数的选取等都影响着最终潮汐数据的质量。目前提高最终潮汐数据质量主要从作业现场GNSS天线高、船舶吃水修正、船舶姿态补偿的测量、以地震测线为单位输出高程数据，以炮号为间距对这些数据进行适当的数值分析和处理，包括野值剔除和数据平滑等方面提高测量精度。
        5、结语
        使用高精度DGNSS进行潮汐校正后,能在一定程度上改善地震资料质量,特别是能提高浅层地震资料的分辨率和信噪比,减轻“采集脚印”的影响。未来使用卫星测高及MSS技术快速实时获取潮位数据是切实可行的有效方法和发展方向，也将是各种海上作业获取潮位数据进行潮汐改正的有效途径，目前已经在世界各国海区三维地震作业中广泛应用。
参考文献：
1.胡斐,刘铮.利用Skyfix-XP高程对高分辨率三维地震资料进行潮汐校正的方法，中国海上油气,2007
2.黄明泉，李建明，陈建红，狄冰，郑军.利用高度DGNSS和MSS模型获取潮位数据的方法海岸工程，2011
3.孔令军.三维地震勘探在复杂矿山勘查中的应用[J].世界有色金属,2019,(20):157-158.