Seismic Unix軟件在《地震勘探》課程中的運(yùn)用

薛霆虓

摘 要：《地震勘探》課程因?yàn)槠鋵?duì)學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高，也較為抽象，故常規(guī)的教學(xué)效果往往很難令人滿意。針對(duì)這些難點(diǎn)，教師提出利用地震勘探專業(yè)優(yōu)秀的免費(fèi)軟件Seismic Unix，結(jié)合多媒體硬件，能非常方便地實(shí)現(xiàn)地震勘探多種數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可視化極強(qiáng)，便于學(xué)生理解較為抽象的物理概念和技術(shù)細(xì)節(jié)。

關(guān)鍵詞：地震勘探；Seismic Unix；課程

《地震勘探》是很多理工科院校地球科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是和生產(chǎn)結(jié)合緊密的一門專業(yè)課，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)要求比較高，而且具有一定的抽象性。因此，要在短暫的一學(xué)期或者兩學(xué)期的時(shí)間內(nèi)教授完成地震勘探方方面面的內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)地震勘探的原理和方法較為熟悉，并基本掌握實(shí)際的操作過程，具有較大的難度。

本人根據(jù)教學(xué)和科研的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為本課程的難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

1. 數(shù)學(xué)要求較高

數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高。比如，地震波滿足波動(dòng)方程，而波動(dòng)方程的推導(dǎo)和解法是一個(gè)難點(diǎn)；再如，面波勘探中面波產(chǎn)生的原理和面波勘探的方法也是較為抽象，不太容易理解。

2. 教學(xué)內(nèi)容繁多

地震勘探方法經(jīng)過多年的發(fā)展，技術(shù)逐漸豐富和完善。從運(yùn)用不同震相分，簡單可以分為折射波勘探、反射波勘探和面波勘探等。而深部勘探法中，內(nèi)容也非常豐富，整個(gè)反射波地震數(shù)據(jù)處理過程就包括了抽道集、濾波、反褶積、動(dòng)靜校正、速度分析、疊前或者疊后偏移、解釋等過程。很多過程原理都比較抽象，技術(shù)也較為復(fù)雜。教師如果以填鴨式的方法教學(xué)，往往收不到滿意的效果。

為了在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量地完成教學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生能夠清晰地了解地震勘探的物理概念和技術(shù)細(xì)節(jié)，需要運(yùn)用多種教學(xué)方式加強(qiáng)教學(xué)效果。隨著多媒體教學(xué)的普及，教師充分利用多媒體，可以在課堂上充分細(xì)致地講解教學(xué)內(nèi)容，也能讓學(xué)生更加形象地思考課程要點(diǎn)和難點(diǎn)，更有利于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。

當(dāng)然，僅有教學(xué)的多媒體硬件是不夠的，還需要配備適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)軟件才能起到好的教學(xué)效果。地震勘探領(lǐng)域中有著多種商業(yè)軟件，但這些軟件多為企業(yè)設(shè)計(jì)，價(jià)格也相當(dāng)昂貴，不適合教學(xué)。此外，這些商業(yè)軟件不提供源代碼，也不利于學(xué)生和教師進(jìn)一步地了解技術(shù)細(xì)節(jié)。幸運(yùn)的是，也有少量的免費(fèi)的地震勘探領(lǐng)域內(nèi)的軟件問世。其中比較著名的也較常用的軟件是斯坦福大學(xué)開發(fā)的SEPlib地震勘探軟件和科羅拉多礦業(yè)學(xué)院開發(fā)的Seismic Unix軟件。這些軟件集合了多人的智慧，為廣大的從事地震勘探教學(xué)和研究的人員提供了一個(gè)學(xué)習(xí)和開發(fā)的環(huán)境。特別重要的是，這些軟件都無償提供了程序源代碼，為初學(xué)者提供了很大的學(xué)習(xí)便利，也非常有利于科研人員在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。

下面主要以Seismic Unix軟件為例，說明此軟件在教學(xué)上的運(yùn)用。

Seismic Unix地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（簡稱SU軟件包）是由美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院和斯坦福大學(xué)人員開發(fā)的軟件。此軟件包由SEG、科羅拉多礦業(yè)學(xué)院地球物理工程系波場研究中心和天然氣研究所等組織支持，里面集成了地震勘探方方面面的技術(shù)代碼，在Linux系統(tǒng)下可以較為方便地進(jìn)行編譯和運(yùn)行。

如果只是運(yùn)用課堂教學(xué)，暫時(shí)可以不用考慮程序原碼，只需在命令行中敲入命令，便可方便地實(shí)現(xiàn)濾波、增益、剪切、反褶積、速度分析、疊加、偏移等常用的數(shù)據(jù)處理過程。而且SU軟件包提供了完美的圖像顯示功能，非常適合運(yùn)用在多媒體教學(xué)中。

此外，SU軟件包還提供了人工合成地震命令，可以較為方便地進(jìn)行建模、地震波模擬、地震記錄的合成，這為教學(xué)和科研提供了極大的方便。因此，教師和學(xué)生可以方便地模擬出自己設(shè)計(jì)模型中的地震記錄以及地震傳播過程，使學(xué)生更加容易理解地震波的傳播行為和地震記錄的產(chǎn)生原理。同時(shí)，可以利用此人工地震記錄，進(jìn)行地震數(shù)據(jù)處理，如濾波、反褶積、速度分析和偏移成像等。

下面以一個(gè)例子加以說明。本例子是利用SU軟件包合成地震記錄，然后對(duì)此記錄進(jìn)行后續(xù)的處理。具體的步驟如下：（1）構(gòu)制模型；（2）使用susynlv等命令生成地震合成記錄；（3）附道頭字，便于后續(xù)處理；（4）選排，將炮集記錄轉(zhuǎn)換成CDP道集記錄；（5）使用頻率濾波等方法消除各種噪聲影響；（6）速度分析，抽道集進(jìn)行速度分析；（7）動(dòng)校正；（8）疊加，疊加的結(jié)果為自激自收的時(shí)間剖面；（9）偏移，將自激自收的時(shí)間剖面轉(zhuǎn)換為深度剖面，使同相軸歸位，最終用于地質(zhì)解釋。

當(dāng)然，Seismic Unix軟件包是在Linux系統(tǒng)下運(yùn)行的，需要對(duì)Linux系統(tǒng)有一點(diǎn)的了解。相信結(jié)合Seismic Unix軟件包，必將對(duì)地震勘探課程的教學(xué)提供很大的幫助。

[注：桂林理工大學(xué)科研啟動(dòng)基金（0024010

03302）資助]

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）