一种陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法及装置

摘要

本发明实施例提供的陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法及装置，利用每个点距中心点的距离与距离平均值做比较，如果大于距离平均值则标记当前点状态为1，否则标记当前点状态为0。利用状态标记为1的点重新计算几何中心点。该方法通过标记点的状态，标记出离散点、飞点的状态为0，将这些点不参与新几何中心点的计算。完全消除了离散点、飞点对计算新几何中心点的影响，克服了反距离权重算法中离散点、飞点对桩号匹配的影响。通过循环迭代计算，几何中心点逐渐向点分布密度大的地方移动。等循环终止，以最后计算的几何中心点位置最优，以该中心点为圆心以特定距离为半径(通常为半个道距)的圆包含的点集数量最多。

说明书

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法及装置。

背景技术

陆上石油地球物理勘探接收地震波信号仪器从有线检波器向陆上无线节点方向发展。陆上无线节点在陆上石油地球勘探中应用越来越广。陆上无线节点仪器在野外作业时，从激活状态开始就持续接收GPS信号，形成节点坐标记录点集。为了将节点采集到的坐标数据和地震测线SPS检波点进行关联，需要计算陆上无线节点坐标的几何中心位置，然后地震测线SPS桩号进行关联匹配。

陆上无线节点地震仪器在野外工作时，陆上无线节点仪器采集的坐标点因系统初始化、卫星信号的多路径效应、卫星信号的电离层干扰、周围高压电线电磁波影响等因素干扰，以及陆上无线节点一起从作业现场回收到装载到上位机上下传数据时，依然在进行坐标记录，因此造成坐标点分布呈发散状、离散状。

因上述情况的存在，节点设备记录了干扰噪声坐标数据，这些陆上无线节点发散的、离散的点位坐标影响了桩号匹配精度和成功率。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法及装置，能够解决陆上地震勘探使用陆上无线节点地震数据采集业务中，陆上无线节点号与物理检波点号之间的匹配问题。

一方面，一种陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法，包括：

解析陆上无线节点QC文件记录的点位坐标，并根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离；

根据所述平均距离标记点集中点的状态，得到第一状态点和第二状态点；

根据所述第二状态点重新计算几何中心点，若重新计算得到的更新几何中心点与原始的几何中心点之间的距离大于设定阈值，则用所述更新几何中心点替换原始的几何中心点，直至两者小于设定阈值后，将计算出的几何中心点和地震测线SPS桩号进行坐标匹配。

在优选的实施例中，所述点位包括：坐标东坐标值和北坐标值，所述根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离，包括：

累加每个陆上无线节点的东坐标值，除以点集总数，计算出东坐标的平均值；累加每个陆上无线节点的北坐标值，除以点集总数，计算出北坐标的平均值；

以东坐标和北坐标平均值构造几何中心点；

计算点集中每个点和几何中心点的距离，逐个累加距离值并除以总数，求出点集中每个点距离中心点的距离平均值。

在优选的实施例中，所述第一状态点与所述几何中心点的距离大于第一设定距离，所述第二状态点与所述几何中心点的距离小于所述第一设定距离。

在优选的实施例中，在根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离之前，还包括：

将节点记录的大地坐标转换为平面直角坐标。

另一方面，一种陆上无线节点地震仪器桩号匹配装置，包括：

几何中心点计算模块，解析陆上无线节点QC文件记录的点位坐标，并根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离；

标记模块，遍历点集中所有点据中心点的距离，与上所述平均距离做比较，分离、标记点集中各个点的状态，得到第一状态点和第二状态点；

迭代匹配模块，根据所述第二状态点重新计算几何中心点，若重新计算得到的更新几何中心点与原始的几何中心点之间的距离大于设定阈值，则用所述更新几何中心点替换原始的几何中心点，直至两者小于设定阈值后，将计算出的几何中心点和地震测线SPS桩号进行坐标匹配。

在优选的实施例中，所述点位包括：坐标东坐标值和北坐标值，所述几何中心点计算模块，包括：

累加单元，累加每个陆上无线节点的东坐标值，除以点集总数，计算出东坐标的平均值；累加每个陆上无线节点的北坐标值，除以点集总数，计算出点集北坐标的平均值；

几何中心点构造单元，以点集的东坐标和北坐标平均值构造几何中心点；

距离平均值计算单元，计算点集中每个点和几何中心点的距离，逐个累加距离值并除以总数，求出点集中每个点距离中心点的距离平均值。

在优选的实施例中，所述第一状态点与所述几何中心点的距离大于第一设定距离，所述第二状态点与所述几何中心点的距离小于所述第一设定距离。

在优选的实施例中，还包括：

坐标转换模块，将大地坐标转换为平面直角坐标。

再一方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例所述陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法的步骤。

又一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法的步骤。

本发明实施例提供的陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法及装置，利用每个点距中心点的距离与距离平均值做比较，如果大于距离平均值则标记当前点状态为1，否则标记当前点状态为0。利用状态标记为1的点重新计算几何中心点。该方法通过标记点的状态，标记出离散点、飞点的状态为0，将这些点不参与新几何中心点的计算。完全消除了离散点、飞点对计算新几何中心点的影响，克服了反距离权重算法中离散点、飞点对桩号匹配的影响。通过循环迭代计算，几何中心点逐渐向点分布密度大的地方移动。等循环终止，以最后计算的几何中心点位置最优，以该中心点为圆心以特定距离为半径(通常为半个道距)的圆包含的点集数量最多。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明一个实施例提供的基于改进的kmeans算法的陆上无线节点桩号匹配计算流程。

图2是本发明一个实施例提供的00045站采集4393个点坐标分布图。

图3是本发明一个实施例提供的00045采集站通过聚类分析计算中心点图。

图4是本发明一个实施例提供的采集站5米范围内包含4245点数示意图。

图5是本发明一个实施例提供的00086站采集3555个点坐标分布图。

图6是本发明一个实施例提供的00086采集站通过聚类分析计算中心点图。

图7是本发明一个实施例提供的采集站5米范围内包含3471点数示意图。

图8是本发明一个实施例提供的计算的节点坐标中心点示意图。

图9是本发明一个实施例提供的地震测线SPS桩号分布图。

图10是本发明一个实施例提供的节点中心点和SPS桩号匹配效果图。

图11是本发明一个实施例提供的陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法流程示意图。

图12是本发明一个实施例提供的实现陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法的装置结构示意图。

图13是本发明又一个实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图11是本发明一个实施例提供的陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法的流程示意图，如图11所示，本发明实施例提供的陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法，包括：

S1：解析陆上无线节点QC文件记录的点位坐标，并根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离；

S2：根据所述平均距离标记点集中点的状态，得到第一状态点和第二状态点；

S3：根据所述第二状态点重新计算几何中心点，若重新计算得到的更新几何中心点与原始的几何中心点之间的距离大于设定阈值，则用所述更新几何中心点替换原始的几何中心点，直至两者小于设定阈值后，将计算出的几何中心点和地震测线SPS桩号进行坐标匹配。

本发明实施例提供的陆上无线节点地震仪器桩号匹配方法，利用每个点距中心点的距离与距离平均值做比较，如果大于距离平均值则标记当前点状态为1，否则标记当前点状态为0。利用状态标记为1的点重新计算几何中心点。该方法通过标记点的状态，标记出离散点、飞点的状态为0，将这些点不参与新几何中心点的计算。完全消除了离散点、飞点对计算新几何中心点的影响，克服了反距离权重算法中离散点、飞点对桩号匹配的影响。通过循环迭代计算，几何中心点逐渐向点分布密度大的地方移动。等循环终止，以最后计算的几何中心点位置最优，以该中心点为圆心以特定距离为半径(通常为半个道距)的圆包含的点集数量最多。

在一些实施例中，所述点位包括：坐标东坐标值和北坐标值，所述根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离，包括：

累加每个陆上无线节点的东坐标值，除以点集总数，计算出东坐标的平均值；累加每个陆上无线节点的北坐标值，除以点集总数，计算出北坐标的平均值；

以东坐标和北坐标平均值构造几何中心点；

计算点集中每个点和几何中心点的距离，逐个累加距离值并除以总数，求出点集中每个点距离中心点的距离平均值。

在一些实施例中，所述第一状态点与所述几何中心点的距离大于第一设定距离，所述第二状态点与所述几何中心点的距离小于所述第一设定距离。

在一些实施例中，在根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离之前，还包括：

将大地坐标转换为平面直角坐标。

具体而言，解析陆上无线节点QC文件记录的点位坐标，将大地坐标转换为平面直角坐标。

步骤1：计算点集的几何中心点

累加每个点的东坐标值，除以点集总数，计算出东坐标的平均值；累加每个点的北坐标值，除以点集总数，计算出北坐标的平均值。以东坐标、北坐标平均值构造几何中心点centerPt。

步骤2：计算每个点距离几何中心点的平均距离

计算点集中每个点和几何中心点centerPt的距离dist_i，逐个累加dist_i距离值、除以总数，求出点集中每个点距离中心点的距离平均值。

步骤3：标记点集中点的状态

将点集中每个点和几何中心点的距离dist_i与距离平均值进行比较，如果dist_i小于距离平均值，则标记该点的状态为1，否则标记该点的状态为0。

步骤4：重新计算几何中心点

遍历点集中标记为1的点，累加标记点的东坐标值，除以标记点总数，计算出东坐标的平均值；累加标记点的北坐标值，除以标记点总数，计算出北坐标的平均值。以东坐标平均值和北坐标平均值重新构造几何中心点newCenterPt。

步骤5：计算本次中心点newCenterPt距离上次中心点centerPt之间的距离，如果两个点距离差别大于阈值，将本次中心点newCenterPt的值赋予centerPt，进行循环计算。

如果两个点距离差别小于阈值，则终止循环。

经过多次循环迭代，计算的几何中心点newCenterPt作为陆上无线节点点集的几何中心点。

将计算出的几何中心点和地震测线SPS桩号进行坐标匹配。该方法的流程图如图1所示，陆上无线节点仪器点集和计算的几何中心点如图2至图7所示。

常规的方法是利用陆上无线节点记录的大量点位坐标，通过求点集的东坐标和北坐标的算术平均值当作点集的几何中心，然后将几何中心点与地震测线SPS桩号进行比对，完成桩号匹配流程。

改进的算法是利用反距离权重算法求取点集的几何中心，然后将几何中心点与地震测线SPS桩号进行比对，完成桩号匹配流程。

利用算术平均值求取的几何中心与地震测线SPS桩号进行桩号关联匹配。但该算法抗噪声干扰能力弱，受边缘点、离散点和飞点的影响大。计算的几何中心点与预期不符，偏离地震测线SPS桩号情况严重。造成地震数据处理人工干预工作量大、效率低。

反距离权重算法采用点距离的倒数作为权重，使离中心点距离大的点用于计算时占的权重小，离中心点距离小的点用于计算时占的权重大。该算法通过引入权重降具有良好的抗噪声能力，削弱了边缘点、离散点和飞点对计算几何中心点的影响。计算的几何中心点相比利用算术平均值法得到改善，提升了地震数据处理效率。

反距离权重的算法削弱了边缘点对中心点的影响，但并没有消除边缘点对计算的几何中心点的影响。造成陆上无线节点坐标和SPS桩号坐标距离差别仍然存在，桩号匹配率不能达到100％，需要少量人工进行手动干预，制约着地震数据自动化处理效率的提升。在2020年4月28日至2020年5月8日，把该方法应用到华北物探处某探区进行现场桩号匹配，成功率为100％，具体效果如图8至图10所示。

本发明利用每个点距中心点的距离与距离平均值做比较，如果大于距离平均值则标记当前点状态为1，否则标记当前点状态为0。利用状态标记为1的点重新计算几何中心点。该方法通过标记点的状态，标记出离散点、飞点的状态为0，将这些点不参与新几何中心点的计算。完全消除了离散点、飞点对计算新几何中心点的影响，克服了反距离权重算法中离散点、飞点对桩号匹配的影响。

通过循环迭代计算，几何中心点逐渐向点分布密度大的地方移动。等循环终止，以最后计算的几何中心点位置最优，以该中心点为圆心以特定距离为半径(通常为半个道距)的圆包含的点集数量最多。

图12是本发明又一个实施例提供的实现陆上无线节点地震仪器桩号匹配的支付端的结构示意图，如图12所示，本发明实施例提供的实现陆上无线节点地震仪器桩号匹配的支付端包括：

几何中心点计算模块1，解析陆上无线节点QC文件记录的点位坐标，并根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离；

标记模块2，根据所述平均距离标记点集中点的状态，得到第一状态点和第二状态点；

迭代匹配模块3，根据所述第二状态点重新计算几何中心点，若重新计算得到的更新几何中心点与原始的几何中心点之间的距离大于设定阈值，则用所述更新几何中心点替换原始的几何中心点，直至两者小于设定阈值后，将计算出的几何中心点和地震测线SPS桩号进行坐标匹配。

本发明实施例提供的陆上无线节点地震仪器桩号匹配装置，利用每个点距中心点的距离与距离平均值做比较，如果大于距离平均值则标记当前点状态为1，否则标记当前点状态为0。利用状态标记为1的点重新计算几何中心点。该方法通过标记点的状态，标记出离散点、飞点的状态为0，将这些点不参与新几何中心点的计算。完全消除了离散点、飞点对计算新几何中心点的影响，克服了反距离权重算法中离散点、飞点对桩号匹配的影响。通过循环迭代计算，几何中心点逐渐向点分布密度大的地方移动。等循环终止，以最后计算的几何中心点位置最优，以该中心点为圆心以特定距离为半径(通常为半个道距)的圆包含的点集数量最多。

在上述各实施例的基础上，进一步地，所述点位包括：坐标东坐标值和北坐标值，所述几何中心点计算模块，包括：

累加单元，累加每个陆上无线节点的东坐标值，除以点集总数，计算出东坐标的平均值；累加每个陆上无线节点的北坐标值，除以点集总数，计算出北坐标的平均值；

几何中心点构造单元，以东坐标和北坐标平均值构造几何中心点；

距离平均值计算单元，计算点集中每个点和几何中心点的距离，逐个累加距离值并除以总数，求出点集中每个点距离中心点的距离平均值。

在上述各实施例的基础上，进一步地，所述第一状态点与所述几何中心点的距离大于第一设定距离，所述第二状态点与所述几何中心点的距离小于所述第一设定距离。

在上述各实施例的基础上，还包括：坐标转换模块，将大地坐标转换为平面直角坐标。

图13是本发明又一个实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图13所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1201、通信接口(Communications Interface)1202、存储器(memory)1203和通信总线1204，其中，处理器1201，通信接口1202，存储器1203通过通信总线1204完成相互间的通信。处理器1201可以调用存储器1203中的逻辑指令，以执行如下方法：

S1：解析陆上无线节点QC文件记录的点位坐标，并根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离；

S2：根据所述平均距离标记点集中点的状态，得到第一状态点和第二状态点；

S3：根据所述第二状态点重新计算几何中心点，若重新计算得到的更新几何中心点与原始的几何中心点之间的距离大于设定阈值，则用所述更新几何中心点替换原始的几何中心点，直至两者小于设定阈值后，将计算出的几何中心点和地震测线SPS桩号进行坐标匹配。

此外，上述的存储器1203中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：

S1：解析陆上无线节点QC文件记录的点位坐标，并根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离；

S2：根据所述平均距离标记点集中点的状态，得到第一状态点和第二状态点；

S3：根据所述第二状态点重新计算几何中心点，若重新计算得到的更新几何中心点与原始的几何中心点之间的距离大于设定阈值，则用所述更新几何中心点替换原始的几何中心点，直至两者小于设定阈值后，将计算出的几何中心点和地震测线SPS桩号进行坐标匹配。

本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：

S1：解析陆上无线节点QC文件记录的点位坐标，并根据所述点位坐标计算点集的几何中心点以及每个点距离几何中心点的平均距离；

S2：根据所述平均距离标记点集中点的状态，得到第一状态点和第二状态点；

S3：根据所述第二状态点重新计算几何中心点，若重新计算得到的更新几何中心点与原始的几何中心点之间的距离大于设定阈值，则用所述更新几何中心点替换原始的几何中心点，直至两者小于设定阈值后，将计算出的几何中心点和地震测线SPS桩号进行坐标匹配。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。