地震数据处理常用的文件格式为segy格式。
标准segy文件一般包括三部分,第一部分是EBCDIC文件头,长度为3200字节,包括40条记录,每条记录80字节。用来保存一些对地震数据体进行描述的信息;
第二部分是二进制文件头,长度为400字节,用来存储描述segy文件的一些关键信息,包括segy文件的数据格式、采样点数、采样间隔、测量单位等一些信息,这些信息一般存储在二进制文件头的固定位置上;
第三部分是实际的地震道,每条地震道都包含240字节的道头信息和地震道数据。道头数据中一般保存该地震道对应的线号、道号、采样点数、大地坐标等信息,但一些关键的参数位置(如线号、道号在道头中的位置)并不固定。
我们将txt数据转为segy数据时,需要自己添加文件头信息,本文添加文件头信息的思路是:先准备一份完整的包含文件头信息的segy数据,然后在此基础上修改相关信息。
第一部分3200字节的EBCDIC文件头信息不需要修改,可以直接写入。
第二部分400字节的二进制文件头,需要修改的信息包括:13-14字节,每个记录的数据道数(每炮道数或总道数);17-18字节,采样间隔(us);21-22字节,样点数/每道(道长)。
第三部分240字节的道头信息,需要修改的信息包括:1-4字节,一条测线中的道顺序号。如果一条测线有若干卷带,顺序号连续递增;9-12字节,原始的野外记录号(炮号);13-16字节,在原始野外记录中的道号;115-116字节,本道的采样点数;117-118字节,本道的采样间隔,以us表示。
import numpy as np
import struct
import os
if __name__ == '__main__':
# 读取地震数据
nSample = 500 # 每道采样点数
nTrace = 600 # 地震道数
S = np.zeros((nSample, nTrace)) # 地震数据
f = open('Marmousi2/seismic_marmousi-ii.txt')
data = f.readlines()
row_z = 0
for i in range(nSample):
S[row_z, :] = data[i].split(' ')[0:nTrace]
row_z += 1
f.close()
# 写入地震数据,并添加卷头、道头等信息
# nTrace = 2301
# nSample = 751
fSegy = open("Marmousi2/example_for_segy.segy", "rb") # 打开一份包含完整文件头信息的segy格式数据
# fSegy_size = os.path.getsize("Marmousi2/example_for_segy.segy") # 计算文件所占字节数
# print((fSegy_size - 3600) / (500 * 4 + 240)) # 计算地震道数
fileHandle = open('Marmousi2/seismic_marmousi-ii.segy', 'wb')
cardHeader = fSegy.read(3200) # 读取3200字EBCDIC文件头
fileHandle.write(cardHeader) # 写入EBCDIC文件头
reelHeader = fSegy.read(400) # 读取400字节二进制文件头
# 修改相关参数
reelHeader0 = bytearray(reelHeader)
reelHeader0[12:14] = struct.pack('>i', nTrace)[2:4] # 修改地震道数
reelHeader0[16:18] = struct.pack('>i', 2000)[2:4] # 修改采样时间间隔 单位为微秒(us)
reelHeader0[20:22] = struct.pack('>i', nSample)[2:4] # 修改地震道道采样点数
# 测试修改是否正确
tempValue = reelHeader0[20:22]
hexValue = tempValue.hex() # 转为十六进制
decValue = int(hexValue, 16)
print("每道采样点数:")
print(decValue)
fileHandle.write(bytes(reelHeader0)) # 写入二进制文件头
# 写入数据体
for i in range(nTrace):
# fSegy.seek(240 * i + 3600 + nSample * 4 * i, 0) # 每一道都跳过240字节道头
fSegy.seek(3600, 0) # 跳过3600字节文件头
traceHeader = fSegy.read(240)
traceHeader0 = bytearray(traceHeader)
traceHeader0[0:4] = struct.pack('>i', i + 1)
traceHeader0[8:12] = struct.pack('>i', i + 1)
traceHeader0[12:16] = struct.pack('>i', i + 1)
traceHeader0[114:116] = struct.pack('>i', nSample)[2:4] # 数据道采样点数
traceHeader0[116:118] = struct.pack('>i', 2000)[2:4] # 微秒(us)形式的采样间隔
fileHandle.write(bytes(traceHeader0))
for j in range(nSample):
fileHandle.write(struct.pack('>f', S[j, i]))
fSegy.close()
fileHandle.close()
f = open("Marmousi2/seismic_marmousi-ii.segy", "rb")
f_size = os.path.getsize("Marmousi2/seismic_marmousi-ii.segy") # 计算文件所占字节数
print("地震道数:")
print((f_size - 3600) / (nSample * 4 + 240)) # 计算地震道数
f.close()