GSR无线节点采集技术在地震勘探中的应用

廖建华

新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队，新疆 乌鲁木齐 830009

随着地震勘探高精度的要求和城市地震勘探的发展，采集区域日益复杂化，数据采集中的接收道数越来越多、采样密度不断增加，现有的传统有线地震采集系统已无法满足需要。美国GeoSpace公司于2007年研究开发出一种存储式无线节点地震采集仪器（GSR），这种采集技术由于不涉及采集站与地震仪器之间的通讯，可以实现在线道数的任意扩展，能够独立采集，自动存储，并且体积小，观测系统设计灵活，其适应环境广，工作效率高，适合于高效采集作业，在国内外得到较广泛的使用，是当前地震采集技术发展的一个重要方向[1]。

1 GSR技术应用

GSR无线节点采集技术系统（简称GSR采集系统）是一种新型的能够通过无线控制的地震数据采集系统，其每个节点就是一个独立采集单元，本身设备体积较小，操作简单。GSR采集系统能够在多种不同作业环境下使用，自主对地震数据进行采集和储存，生成的原始数据存储于本地，属于一种节点式地震数据采集仪器。其数据传输方式主要分为：无线存储式节点（Blind）、半盲采（Semi-Blind）与无线遥测采集站（Real Timg）三种。

本文将主要从GSR采集系统的野外采集、质量控制、数据处理和仪器一致性四个部分进行分析，以充分理解认识GSR技术。

1.1 野外采集

每一个GSR采集站都是一个独立的采集单元，采集站设备功能齐全，内部设置有灵敏度非常高的GPS接收器、24位的模数转换器等，能够充分保证整个数据采集的时效性、准确性以及完整性。

采集站自带存储模块，在采集工作之前需要通过下载单元和服务器，在室内设定好采集参数和采集模式，采集模式通常有连续采集和定时采集两种。每个周期的采集工作完成后，使用下载单元（DTM）将海量的原始Raw格式数据下载到高速磁盘阵列存储设备中，并通过地震数据预处理软件生成连续道集的SEGD文件，作为后续的地震数据处理解释使用。

1.2 质量控制

节点位置和状态质量控制主要通过Line viewer查线工具(节点监测设备）进行。Line viewer内置无线监测功能，通常可在20米范围内通过无线装置发现附近存在的无线节点，能够通过蓝牙搜索到设定范围内采集单元查线时刻的多种信息，并进行记录。

Line viewer查线工具可以对多种质控信息进行检查，其中主要有GPS信号、坐标、检波器连接、检波器埋置、采集到的数据量等常规采集仪器所能够获得的相关质控信息。在查线过程中，能够及时发现存在的问题，并能够根据所出现的问题提示进行相对应的整改，如对丢失的节点进行补充，发现电瓶故障进行更换，重新连接埋置检波器等。

由于部分GSR采集站工作时钟系统不稳定，造成GSR记录的时间与标准时间有漂移，需要采用线性动校正和静校正技术对共接收点叠加道数据进行校正处理。

1.3 数据处理

数据处理主要包括节点数据的下载与合成、数据的传输与存储、道集道头的修改、共检波点道集数据的切分、现场处理等。

节点数据处理流程与常规采集数据处理流程有所区别，主要是基于共检波点道集处理，从道头中提取观测系统，必须将数据的位置与高程信息正确地写到数据库中，而后再进行常规处理，如静校正、去噪、速度分析、动校正、叠加。最后生成时间剖面[2]。

由于GSR无线节点技术可以达到较高覆盖次数，通常处理后的时间剖面资料品质都比较好，信噪比高，构造形态清晰。

1.4 仪器一致性差异解决

在具体的工作中，为了降低施工成本和确保复杂区域检波点布设点位的正点率，通常将GSR无线节点地震采集仪器与传统有线地震采集仪器联合采集施工。笔者单位使用的是法国Sercel公司的428XL有线数字地震采集仪。由于来自不同的生产商，其硬件指标、参数不同，两套仪器之间会存在一致性差异，这种差异会造成数据处理的比较差异。在采集工作中，需要检查计算两套仪器之间的系统延迟差异（主要是首样点的取值方式），并通过修改GSR地震预处理软件的软件算法以统一仪器首样点的取舍，使两种仪器保持一致性。

2 GSR应用优点

通过以上分析，GSR储存式无线节点采集仪器的优点主要体现在以下几个方面。

2.1 观测系统设置灵活

GSR采集系统能够任意进行检波点设置。由于不需要使用有线连接，从而最大限度避免外界天气、环境、人为等因素对常规有线仪器所带来的干扰作用，并可降低采集站噪音水平，提高资料的信噪比。

2.2 采集道数不受限制

GSR采集系统对于任意道数都能进行采集，可满足高精度的地震勘探需要，同时大幅减少采集设备和野外工作中需要的施工人员及车辆，降低了施工成本[3]。

2.3 降低了施工作业风险

由于不使用或少使用有线仪器大线等，对一些地表复杂地区，如山地、高风险雷区、居民区、牧区、城区、密林区等，利用GSR无线节点采集技术进行施工，能够避免施工中由于常规有线仪器架设过路线所带来的安全上的风险以及隐患，提高了施工安全。

2.4 减少了对环境的影响、伤害

无线节点施工的方式能够避免施工过程给环境带来的伤害，与当前社会对于绿色、可持续发展的环保理念要求相适应。

2.5 设备稳定性好

GSR节点采集仪器具备非常良好的稳定性，使得无线节点仪器在布设排列以及检查排列所需要的时间大大缩短，提升野外生产的效率，保证野外生产顺利进行。

3 GSR应用缺点

当前GSR采集技术的性能还无法实现对噪音水平、电池状态的实时监控。GSR技术盲采的特点导致设备无法及时对单炮中的噪音干扰进行检测，无法实时进行地震数据的监控、质量分析和质量控制工作。在设备数据采集的过程中如出现掉电情况，容易造成部分单道信息的缺失，导致个别区域覆盖次数出现下降，降低了数据信息的信噪比。

作为解决方案，GSR盲采技术要尽量使用高覆盖采集技术，以弥补单炮上的道缺失现象；应大力发展无线遥测采集站（Real Timg）技术，实现对地震数据的实时监控、实时质量分析和质量控制工作；对采集作业方式进行优化，缩短排列的在线时间，提高电池的持续供电能力（或采用高性能的电池）；提高Line Viewer查线工具的查线频次，从而及时发现相关问题，及时进行修正和补充。

4 结语

本文主要对GSR无线节点采集技术在地震勘探中的有关应用进行了分析探讨。尽管GSR技术目前存在一些不足，但随着现代科技的发展，GSR无线节点仪器也在向系统的更稳定性、数据采集的更智能化和更长的持续采集能力方面发展。