[논문]단일 채널 해양 탄성파탐사 자료의 수평거리 보정

김현도; 김진후

단일 채널 해양 탄성파탐사 자료의 수평거리 보정
Horizontal Distance Correction of Single Channel Marine Seismic Data 원문보기

물리탐사 = Geophysical exploration, v.7 no.4, 2004년, pp.245 - 250

김현도 (동아대학교 토목 해양공학부) , 김진후 (동아대학교 토목 해양공학부)

초록
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단일 채널 해양 탄성파탐사 자료의 2차원 탄성파 단면도에 수평거리 보정을 적용하여 탄성파 단면도의 수평축을 거리 단위로 표현하였다. 수평축을 거리 단위로 표시함으로써 탐사선의 운항 속력이 변할 경우 나타나는 수평 거리 왜곡 현상을 상당히 해소할 수 있었다. 수평거리 보정을 위하여 탄성파 자료의 각 트레이스에 저장된 GPS 위치 정보와 자료 취합 윈도우를 이용하였다. 자료 취합 윈도우의 최소 길이는 탐사선의 속력과 발파 간격에 의해 결정하였으며, 최대 길이는 1차 프레넬대 반경을 이용하여 결정하였다. 자료 취합 윈도우의 길이를 결정함에 있어 수평 해상도와 중합의 효과를 동시에 고려하였다. 수평거리 보정 과정을 적용하여 실제 지층구조와 유사하다고 생각되는 2차원 탄성파 단면도를 작성할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Horizontal-axes on the seismic section have been represented in a distance unit by applying horizontal-distance correction transformation on a 2-D seismic section of single channel marine seismic data. By drawing horizontal-axes in a distance unit, distortion of horizontal distances shown on the seismic section when the ship speed varies during a survey can be diminished considerably. Position information obtained by GPS and stored in each trace of seismic data as well as data collection windows were used for horizontal distance correction. The minimum window length was decided by considering ship speed and shot interval, and the maximum window length wat determined by reflecting radius of the 1st Fresnel zone. In choosing an optimum window length, horizontal resolution and stacking effect were considered simultaneously. By applying horizontal distance correction we could get a 2-D seismic section which is considered at reflecting the real subsurface structure analogously.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 불규칙한 속력으로 운항하여 얻은 단일 채널 해양 탄성파탐사 자료의 수평 축을 거리 단위로 변환하여 실제 지층의 형상에 가장 가까운 탄성파 단면도를 작성할 수 있는 방법을 모색하였다.
본 연구에서는 이러한 탄성파 단면도의 왜곡 현상을 해소하기 위하여 수평축을 발파수 또는 시간 단위가 아닌 거리 단위 로 표시할 수 있는 수평축 변환을 실시하였다. 본 연구에서 얻 은 결과를 요약하면 다음과 같다.

가설 설정

감소하면서 오 차의 누적이 해소된다. 이러한 오차는 1초 동안 배가 운행한 거리보다 적기 때문에 오차에 대한 고려는 따로 하지 않고 발 파점에서의 GPS 위치가 정확하다고 가정하였으며, 시험자료 역시 첫 번째 발파점과 마지막 발파점사이의 GPS 시각차이에 의해 계산된 발파점의 개수가 실제 발파점과 동일한 자료를 선택하여 이러한 오차가 존재하지 않는 구간의 자료를 선택하였다. 그리고 GPS 정보는 1초 주기이며 발파 간격은 0.

제안 방법

구형발산 및 흡수에 대한 영향을 보상해 주어 전체적으로 신호의 진폭을 조정하는 이득회수를 가장 먼저 적용하였으며, 파형의 압축효과로 지층 단면도의 수직 해상도를 향상시키기 위하여 디콘볼루션 과정을 거쳤다. 디콘볼루션 후에는 고주파 잡음이 증가하는데 1,500 Hz의 저역 통과 필터와 50 Hz의 고 역 통과 필터를 적용하여 저 .
심도 추출은 이미지 색상 추출법을 사용하였으며(김진후, 김현도, 2004), 너울효과 보정 은 인접심도 평균법을 사용하였다(김종천 등, 2003). 그리고 수면으로부터 해저면까지의 잡음을 제거하기 위하여 뮤우팅 과정을 거쳤다.
단일 채널 해양 탄성파 자료는 Table 1에 기재한 바와 같이 샘플링 간격 0.2 ms, 샘플 개수 800개, 발파 간격 0.25 sec로 매개변수를 설정하여 취득하였다.
해 상에 항상 존재하는 너울과 파도는 소형 선박을 이용한 단일 채널 탄성파탐사에서는 매우 큰 영향을 미친다. 따라서 정보정 을 실시하여 너울효과를 제거하였다. 심도 추출은 이미지 색상 추출법을 사용하였으며(김진후, 김현도, 2004), 너울효과 보정 은 인접심도 평균법을 사용하였다(김종천 등, 2003).
마지막 자료 처리 과정으로 수평 축 변환을 실시하여 변환 실시 전과 실시 후의 효과에 대해 비교 분석하였다.
2 m 의 범위 내에서 결정될 수 있으며, 여기서 수평 해상도와 중합의 효과를 동시에 만족할 수 있는 최적의 변환 윈도 길이를 결정하게 된다. 본 연구에서는 최대의 수평 해상도를 얻기 위해 0.5 m의 윈도우 길이를 적용하여 보정을 실시하였다.
한편, 식 (2)를 이용해 탐사선의 위치를 결정하고 이를 이용해 탄성파 단면도를 작성할 경우, 미소 시간에 해당하는 배의 속력을 정확하게 측정하기가 어 렵고, 탐사선의 속력 이 변 함에 따라 탄성파 트레이스를 등간격으로 표시할 수 없는 등 몇 가지 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 자료취합 윈도우를 사용해 탄성파 트레이스를 등간격으로 표시는 방법을 고안하였으며, 상술하면 다음과 같다.
탐사선의 속력이 변 할 경우에는 발파점들이 등간격으로 배치되지 않아 도면 작성 에 어려움이 따른다. 이를 해소하기 위해 등간격으로 배치된 자료 취합 윈도우를 설정하였으며, 이 윈도우 내에 존재하는 트레이스들을 윈도우 중앙에 해당하는 탄성파 자료로 간주하고 중합하여 새로운 트레이스를 생성하였다. 이렇게 작성된 트 레이스를 이용해 단면을 작성함으로써 수평축은 거리 단위로 표시되며, 트레이스는 등간격으로 배치될 수 있다.
일련의 자료처리 과정을 마친 후 마지막 단계로 2차원 탄성 파 단면도를 작성한다. 일반적으로 탄성파 단면도에서 수평축 은 발파수로, 수직축은 왕복 주시로 표현된다.
현장 취득 자료의 수평 축 변환을 실시하기 위하여 단일 채 널 해양 탄성파탐사를 Fig. 1과 같이 실시하였다.

대상 데이터

심도가 깊어지면 1차 프레넬대의 반경도 커 지므로 윈도우 길이 역시 커지게 된다. 본 연구의 조사지역은 수심이 약 20m로 Re 약 6.2m이다.
탄성파 자료 취득에는 미국 Benthos사의 Bubble Pulser 1200 시스템이 사용되었다. 이 시스템은 중심 주파수 400 Hz의 트랜스듀서를 음원으로 사용하며 16개의 하이드로폰으로 구성된 단일 채널 스트리머로 자료를 수신한다. 디지털 자료 기록 시스템은 국내에서 개발된 MSDAS(Marine Seismic Data Acquisition System, Geo View) Ver.
탄성파 자료 취득에는 미국 Benthos사의 Bubble Pulser 1200 시스템이 사용되었다. 이 시스템은 중심 주파수 400 Hz의 트랜스듀서를 음원으로 사용하며 16개의 하이드로폰으로 구성된 단일 채널 스트리머로 자료를 수신한다.
탐사선은 3.5톤급의 소형 선박을 이용하였으며, 해상의 정확 한위치 정보를 얻기 위해 Trimble 사의 DGPS(Model: DSM2(2)를 탑재하여 실시간으로 탐사 자료와 연동하여 저장하였다. GPS 자료는 1 초 마다 갱신되므로 발파위치는 초단위 로 절삭된 시각에 따른 GPS 위치가 선택된다.

이론/모형

따라서 정보정 을 실시하여 너울효과를 제거하였다. 심도 추출은 이미지 색상 추출법을 사용하였으며(김진후, 김현도, 2004), 너울효과 보정 은 인접심도 평균법을 사용하였다(김종천 등, 2003). 그리고 수면으로부터 해저면까지의 잡음을 제거하기 위하여 뮤우팅 과정을 거쳤다.

성능/효과

0이까지 변화시키면 서 비교하였는데, 전체적으로 지층의 수직적 변화는 큰 차이가 없으나 윈도우 길이가 길어지면서 수평 해상도가 급격히 떨어 지는 것을 볼 수 있다. 따라서 윈도우의 최대 길이는 1차 프레 넬대의 반경 내에서 수평 해상도를 고려하여 경험적으로 결정 하는 것이 바람직할 것으로 보인다.
디지털화 된 탄성파 자료는 여러가지 전산처리 과정을 거 치면서 높은 해상도의 영상을 재현시켜 실제의 지층모양과 가 까운 탄성파 단면도를 작성하고 있다(이호영 등, 2003). 최종 결과물인 탄성파 단면도의 수평 축은 발파수(shot number)로 표시되며, 만일 탐사선의 운항 속력이 일정하다면 거리로 환산 하여 표시될 수 있다. 그러나 탐사선의 운항 속력이 일정하지 않을 경우에는 탐사선의 운항 속력에 따라 탄성파 단면도의 형상이 실제의 지층과 크게 달라질 수 있다.

후속연구

5(a)에 나타나는 수평 스케일의 불규칙성을 상당히 해소할 수 있으며, 따라서 실제 지층구조와 유사한 탄성파 단면도를 제공할 수 있을 것으로 보인다. 수평축 변환을 통하여 수평 스케일이 등 간격을 유지하게 되면 지층 단면도를 분석할 때 실제 지층구 조와 탄성파 단면도와의 차이 때문에 발생할 수 있는 오류를 줄여 지층 분석의 정확성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 지층 의 경사보정이나 구조보정에도 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 보인다.

참고문헌 (11)

김종천, 이호영, 김지수, 강동효, 2003, 상호상관을 이용한 고분해능 천부해저탄성파탐사 자료에서의 너울효과 제거, 지구물리, 6, 31-38
김진후, 김현도, 2001, PC를 이용한 천해저 탄성파탐사 자료 취득 및 처리에 관한 연구, 2001년도 춘계발표대회논문집, 한국해양공학회, 울산대학교, 2001년 5월 18-19일, 166-171
김진후, 김현도, 2004, 이미지 색상 추출법에 의한 정밀 심도 추출, 연구논문집 , 동아대학교 해양자원연구소, 16, 1-6
이호영, 김철민, 김원식, 신원철, 김정기, 김상우, 공영세, 1992, 천해저 고해상 탄성파 자료취득 기술개발연구(I), 과학기술처, KR-92(T)-5
이호영, 김철민, 김원식, 신원철, 김정기, 김상우, 공영세, 1993, 천해저 고해상 탄성파 자료취득 기술개발연구(II), 과학기술처, KR-93(T)-14
이호영, 박근필, 구남형, 박영수, 김영건, 서갑석, 황규덕, 김종천, 2002, 에어건과 6채널 스트리머를 이용한 고해상 천부 해저 탄성파탐사, 한국지구물리탐사학회 제4회 특별 심포지엄 $\cdot$ 땅과 물이 만나는 곳에서의 물리탐사 $\cdot$ 논문집, 한국지구물리탐사학회, 24-45
이호영, 구남형, 박근필, 유동근, 강동효, 김영건, 서갑석, 황규덕, 김종천, 김지수, 2003, 고해상 다중채널 탄성파탐사 자료취득변수에 따른 천부 해저지층영상의 해상도, 물리탐사, 6, 126-133
McGee, T. M., 1995a, High-resolution marine reflection profiling for engineering and environmental purpose, Part A: Acquiring analogue seismic signals, Journal of Applied Geophysics, 33, 271-285
McGee, T. M., 1995b, High-resolution marine reflection profiling for engineering and environmental purpose, Part B: Digitizing analogue seismic signals, Journal of Applied Geophysics, 33, 287-296
Miller, R. D., Markiewicz, R. D., Merry, C., Xia, J., and Maples, C., 1995, Improvement in shallow high-resolution seismic reflection through PC-based system, Computer & Geosciences, 21, 957-964
Lee, H. -Y., Hyun, B. -K., and Kong, Y. -S., 1996, PC-based acquisition and processing of high-resolution marine seismic data, Geophysics, 61, 1804-1812

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용어 설명 출처 목록 (6)

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