一种基于空间几何关系的获得微震波速的方法

摘要

本发明的基于空间几何关系的获得微震波速的方法，根据震源点和基站的空间几何关系，构建微震等效波速V的不等式，构建形如开口向上的二次函数的变化规律的时差适应函数，提出一个单调单向搜索算法，求出最佳波速。本方法完好的解决了微震定位中速度模型给不准或不唯一的问题，且不需要任何工程先验经验，依据传感器对微震到时等观测数据即可快速、高精度的解出微震波速，保障了后期微震定位算法的定位精度、提高收敛速度和算法的稳定性，具有很高的实际工程应用价值。

主权项

一种基于空间几何关系的获得微震波速的方法，其特征在于：包括如下步骤：1)根据震源点和基站的空间几何关系，构建微震等效波速V的不等式：$V\le \frac{\sqrt{{(x_i-x_j)}^2+{(y_i-y_j)}^2+{(z_i-z_j)}^2}}{|t_i-t_j|}---\left(1\right)$式中：V为微震的等效波速，(x_i,y_i,z_i)、(x_j,y_j,z_j)为第i、j个基站传感器的坐标，t_i、t_j为微震到第i、j传感器的时间，i＝1,2,3…n，j＝1,2,3…n i1j，n为传感器的个数；2)构建到时差适应函数Q：$Q=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{(\Delta W_i-\frac{\Delta L_i}{v})}^2---\left(2\right)$式中：△W_i为第i+1和第i个传感器监测微震到时之差，当i＝n时，△W_n＝W₁—W_n；△L_i＝L_i+1‑L_i，其中$L_{i+1}=\sqrt{{(x_{i+1}-x_0)}^2+{(y_{i+1}-y_0)}^2+{(z_{i+1}-z_0)}^2}---\left(3\right)$$L_i=\sqrt{{(x_i-x_0)}^2+{(y_i-y_0)}^2+{(z_i-z_0)}^2}---\left(4\right)$式中：(x₀，y₀，z₀)为震源点坐标，(x_i，y_i，z_i)为基站传感器坐标，i＝1，2,…，n，n为传感器个数；3)利用式(1)，计算出等效波速的最大值Vm，赋值v＝Vm，并初始化搜索步长step；4)根据此时的速度v，依据微震线性定位法计算出相应的震源坐标，代入到式(2)、(3)、(4)，求出对应的到时差适应值Q_begin；5)赋值v＝v‑step，并重新计算对应的到时差适应值Q_temp，其中step为向下搜索步长；6)如果Q_temp<Q_begin,则返回步骤4)；如果Q_temp>Q_begin,则进行下一步；7)如果step<0.001，则输出此时的速度v即为最佳等效波速；否则，赋值v＝v+step，缩小更新步长并更新，进行下一步；8)更新此时速度v相应的到时差适应值为Q_begin1,进入下一步；9)赋值v＝v+step，并计算此时对应速度v的到时差适应值Q_temp1；10)如果Q_temp1<Q_begin1，则返回步骤8)；否则，进一步缩小更新步长并更新，返回步骤4)。