Introducción a la interpretación de refracción sísmica con REFLEXW

Introduction to the interpretation of seismic refraction data within
REFLEXW
In the following the complete interpretation of seismic refraction data is described including
import of the seismic data, picking the first onsets, putting together the picked traveltimes,
assigning to specific layers, doing the layer inversion and refining the resulting model by
raytracing (chapter I to chapter III). Another possibility of interpreting seismic refraction
data is the refraction-tomography, which is presented in chapter IV.
A continuación se describe la interpretación completa de los datos de refracción sísmica,
incluida la importación de los datos sísmicos, la selección de los primeros inicios, la
recopilación de los tiempos de viaje seleccionados, la asignación a capas específicas, la
inversión de capas y el refinado del modelo resultante mediante trazado de rayos (capítulo
I a Capítulo III). Otra posibilidad de interpretar los datos de refracción sísmica es la
tomografía por refracción, que se presenta en el capítulo IV.
Furthermore is shown in chapter V, how the results of these two independent methods are
used to get reliable information about the investigated area.
Además se muestra en el capítulo V, cómo se utilizan los resultados de estos dos métodos
independientes para obtener información confiable sobre el área investigada.
As the interpretation of seismic refraction data measured along a line with topography is
widely done in the same manner as the interpretation of seismic refraction data along a line
without any topography, we firstly explain the interpretation of seismic refraction data in
general (chapter II), before going in details, how the topography can be taken into account
(chapter VI).
Como la interpretación de los datos de refracción sísmica medidos a lo largo de una línea
con topografía se realiza ampliamente de la misma manera que la interpretación de los
datos de refracción sísmica a lo largo de una línea sin topografía, primero explicamos la
interpretación de los datos de refracción sísmica en general (capítulo II), antes de entrar en
detalles, cómo se puede tener en cuenta la topografía (capítulo VI).
I.
Import the data and pick the first onsets (done within the module 2D-dataanalysis)
I. Importe los datos y elija los primeros inicios (hecho dentro del módulo 2Ddata-analysis)
1. Enter the module 2D-dataanalysis.
1. Ingrese el módulo de análisis de datos 2D.
2. Activate the option import.
2. Active la opción importar.
3. Choose the following options within the import
3. Elija las siguientes opciones dentro de la importación
menu (left figure above):
data type: single shot
rec.start: start of the receiver line
rec.end: end of the receiver line
shot-pos.: position of the shot
outputformat: new 32 bit floating point for a higher data resolution
menú (figura izquierda arriba):
tipo de datos: disparo único
rec.start: inicio de la línea del receptor
rec.end: final de la línea del receptor
tiro-pos .: posición del tiro
formato de salida: nuevo punto flotante de 32 bits para una mayor resolución de datos
To be considered for SEGY or SEG2-data: The option swap bytes controls if the original data
originate from UNIX (activate option) or DOSmachines (deactivate option). If the conversion
fails try to change this parameter. The following plot options (right figure above) should be
set (the option may be activated within the import menu (the speed button below the help
option):
Para ser considerado para SEGY o SEG2-data: La opción de intercambio de bytes controla si
los datos originales se originan desde UNIX (opción de activación) o DOS máquinas (opción
de desactivación). Si la conversión falla, intente cambiar este parámetro. Deben
establecerse las siguientes opciones de trazado (figura derecha arriba) (la opción puede
activarse dentro del menú de importación (el botón de velocidad debajo de la opción de
ayuda):
Plotmode: Wigglemode
tracenormalize activated
XYScaledPlot activated
4. Activate the option Convert to Reflex and choose the wanted original datafile from the
filelist.
4. Active la opción Convertir a reflejo y elija el archivo de datos original deseado de la lista
de archivos.
REFLEXW uses the individual traceheader coordinates stored with each trace for the
further traveltime analysis. The coordinates defined above (shot-pos. and rec.start and
rec.end) only serve as so called header coordinates and may be used to actualize the
traceheader coordinates (see below) if these are not correctly defined within the original
data. REFLEXW automatically reads in the shot and receiver positions of the individual
traces if these are defined within the original files and stores them into the traceheader
coordinates. After the import the traceheader coordinates are automatically shown within
a table. If the traceheader coordinates are not correct (e.g. because they are not stored
within the original files) these coordinates must be defined separately:
REFLEXW utiliza las coordenadas individuales del encabezado de rastreo almacenadas con
cada rastreo para el posterior análisis del tiempo de viaje. Las coordenadas definidas
anteriormente (shot-pos. Y rec.start y rec.end) solo sirven como las denominadas
coordenadas de encabezado y se pueden usar para actualizar las coordenadas del
encabezado de seguimiento (ver a continuación) si no se definen correctamente dentro de
los datos originales. REFLEXW lee automáticamente en las posiciones de disparo y receptor
de las trazas individuales si están definidas dentro de los archivos originales y las almacena
en las coordenadas del encabezado de la traza. Después de la importación, las coordenadas
del trazador se muestran automáticamente dentro de una tabla. Si las coordenadas del
encabezado de rastreo no son correctas (por ejemplo, porque no están almacenadas dentro
de los archivos originales), estas coordenadas deben definirse por separado:
a. within the table use the option update from fileheader inside the UpdateGroupBox and
then save changes in order to actualize the traceheadercoordinates based on the
entered fileheader coordinates (shot position, rec. start and end, see above).
a. dentro de la tabla, use la opción actualizar desde el encabezado de archivo dentro de
UpdateGroupBox y luego guarde los cambios para actualizar las coordenadas del
encabezado de rastreo en función de las coordenadas del encabezado de archivo ingresadas
(posición de disparo, inicio y final de grabación, ver arriba).
b. within the traceheader menu. The traceheader menu is entered within the fileheader
menu using the option ShowTraceHeader. Here different actualization options are
available. You may choose either fileheader, ASCII-file or table and then you must press
the button update to actualize the traceheader coordinates. For a further description
of the individual options please refer to the onlinehelp of the traceheader menu.
b. dentro del menú del encabezado de seguimiento. El menú del encabezado de rastreo se
ingresa dentro del menú del encabezado de archivos usando la opción ShowTraceHeader.
Aquí hay diferentes opciones de actualización disponibles. Puede elegir el encabezado de
archivo, el archivo ASCII o la tabla y luego debe presionar el botón actualizar para actualizar
las coordenadas del encabezado. Para obtener una descripción más detallada de las
opciones individuales, consulte la ayuda en línea del menú del encabezado de seguimiento.
If the traceheader coordinates are read in correctly from the original data you also may use
the option update fileheader in order to actualize the fileheader coordinates from the
traceheader coordinates. In this case there is no need to enter the correct rec./start and
end coordinates and the shot position within the import menu.
Si las coordenadas del encabezado se leen correctamente de los datos originales, también
puede usar la opción actualizar el encabezado del archivo para actualizar las coordenadas
del encabezado desde las coordenadas del encabezado. En este caso, no es necesario
ingresar las coordenadas correctas rec./start y end y la posición del disparo dentro del menú
de importación.
5. Do any processing if necessary or change the settings within the fileheader (option
edit/fileheader), e.g. the start time, ... Note: Filtering the data can lead to wrong first
arrivals!
5. Realice cualquier procesamiento si es necesario o cambie la configuración dentro del
encabezado de archivo (opción editar / encabezado de archivo), p. la hora de inicio, ... Nota:
¡Filtrar los datos puede dar lugar a primeras llegadas incorrectas!
6. Pick the first arrivals and save them on file.
6. Elija las primeras llegadas y guárdelas en el archivo.
- Use the PlotoptionsMenu if necessary to adjust the display of the data to ease the
identification of the first arrivals. (E.g., set scale to 70, and clip to 100 and fill to negative.)
- Utilice el menú Plotoptions si es necesario para ajustar la visualización de los datos para
facilitar la identificación de los primeros en llegar. (Por ejemplo, establezca la escala a 70 y
recorte a 100 y llene a negativo).
- Click on pick and pick the very first arrivals (see left figure below). For traces close to the
shot point it might be different to pick the correct first arrival. In such cases it might be
better to skip these traces instead of picking wrong events. The zero traveltimes can be
inserted later on in the module traveltime analysis, see below.
- Haga clic en elegir y elija los primeros en llegar (vea la figura de la izquierda a
continuación). Para trazas cercanas al punto de disparo, puede ser diferente elegir la
primera llegada correcta. En tales casos, podría ser mejor omitir estos rastros en lugar de
elegir eventos incorrectos. Los tiempos de viaje cero se pueden insertar más adelante en el
análisis del tiempo de viaje del módulo, ver más abajo.
- Save the picks using the option save. It is recommended to use the automatic name for
saving the picks. It is not necessary to enter the layer number and the velocity within the
save picks menu. These parameters are only necessary for reflection data (see right figure
below).
- Guarde las selecciones con la opción guardar. Se recomienda utilizar el nombre automático
para guardar las selecciones. No es necesario ingresar el número de capa y la velocidad
dentro del menú de selección de guardar. Estos parámetros solo son necesarios para los
datos de reflexión (consulte la figura a continuación).
7. Do this procedure for all wanted shots. Then the picked traveltimes are ready for
interpretation.
7. Realice este procedimiento para todas las tomas deseadas. Entonces los tiempos de viaje
elegidos están listos para la interpretación.
8.You also may perform for every shot a simple intercepttime interpretation within the 2Ddataanalysis module.
8. También puede realizar para cada disparo una interpretación simple de tiempo de
intercepción dentro del módulo de análisis de datos 2D.
For that purpose load the wanted shot, enter the option analyse/velocity adaptation and
activate the option intercept time analysis. Now click on the data and move the cursor with
clicked mouse button to the first bending point and leave the mouse button. Do not simply
click on the bending points because this yields wrong velocities. The first point is
automatically set to time zero and to the shot position. After having released the mouse
button at the first bending point activate again the left mouse button and move to the next
bending point with pressed mouse button, and so on. The velocities derived from these
settings must increase with depth. After having finished the settings the depth and
velocities of the calculated 1D-model are shown in a window.
Para ello, cargue el disparo deseado, ingrese la opción de análisis / adaptación de velocidad
y active la opción de análisis de tiempo de intercepción. Ahora haga clic en los datos y
mueva el cursor con el botón del mouse al primer punto de flexión y deje el botón del
mouse. No haga clic simplemente en los puntos de flexión porque esto produce velocidades
incorrectas. El primer punto se establece automáticamente en tiempo cero y en la posición
de disparo. Después de haber soltado el botón del mouse en el primer punto de doblado,
active nuevamente el botón izquierdo del mouse y avance al siguiente punto de doblado
con el botón presionado, y así sucesivamente. Las velocidades derivadas de estos ajustes
deben aumentar con la profundidad. Después de haber terminado los ajustes, se muestran
la profundidad y las velocidades del modelo 1D calculado en una ventana
To be considered: If the geophone positions are not equidistant you must activate the
plotoption traceheader distances in order to plot the traces at these positions stored within
the traceheader distance positions (distance position should be equal rec.x position).
A tener en cuenta: si las posiciones del geófono no son equidistantes, debe activar las
distancias del encabezado de trazado de la opción de trazado para trazar los rastros en estas
posiciones almacenadas dentro de las posiciones de distancia del encabezado de trazado
(la posición de la distancia debe ser igual a la posición rec.x).
II.
Interpretation of the picked traveltimes (done within the module
traveltime analysis)
II. Interpretación de los tiempos de viaje seleccionados (realizado dentro del
análisis de módulo de tiempo de viaje)
1. Enter the module traveltime analysis.
1. Ingrese el módulo de análisis de tiempo de viaje.
2. Load the wanted traveltimes which shall be interpreted together - option file/load
traveltimes - multiple choice using the shift- or ctrl-key. In order to display the data in
‘refraction mode’ (i.e. the time axis faces upwards) please activate the plot option
FlipYAxis. If the option colored is activated, every shot is displayed in a certain color.
This may help to get a first overview of the picked traveltimes.
2. Cargue los tiempos de viaje deseados que se interpretarán juntos - archivo de opciones /
cargar tiempos de viaje - opción múltiple usando la tecla shift o ctrl. Para mostrar los datos
en mode modo de refracción ’(es decir, el eje de tiempo mira hacia arriba), active la opción
de trazado FlipYAxis. Si la opción de color está activada, cada toma se muestra en un color
determinado. Esto puede ayudar a obtener una primera visión general de los tiempos de
viaje elegidos.
3. Use the option edit/InsertshotZerotraveltime in order to insert a zero traveltime at all
shot points if this zero traveltime is not still defined. This is useful in order to get a better
determination of the velocities of the uppermost layer.
3. Use la opción edit / InsertshotZerotraveltime para insertar un tiempo de viaje cero en
todos los puntos de disparo si este tiempo de viaje cero aún no está definido. Esto es útil
para obtener un mayor determinación de las velocidades de la capa superior.
4. Enter a filename for the actually put together traveltimes and save them on disk.
4. Ingrese un nombre de archivo para los tiempos de viaje juntos y guárdelos en el disco.
5. Increase the layer-no to 1.
5. Aumente la capa-no a 1.
6. Activate the option assign in order to assign the wanted traveltimes to layer 1. (It is
recommended to deactivate the option colored now.)
6. Active la opción asignar para asignar los tiempos de viaje deseados a la capa 1. (Se
recomienda desactivar la opción coloreada ahora).
7. Assign the traveltimes to layer 1 by using the different possibilities. Assign all traveltimes
of one shot until a distinct change of the apparent velocity within the traveltime curve
occurs. This change is sometimes not easy to determine. Use the options Forward, Reverse
and keep last shot for a better definition at those dataparts, where the pick position is not
well defined (e.g. overlapping files) - for further information refer to the online help. The
traveltimes assigned to layer 1 will be highlighted (default color green), save the
traveltimes. For shots outside the receiver line do not assign those traveltimes which have
only been inserted and do not have at least one additional real datapoint (within this
example shot 12 and 13) because then a wrong velocity would result.
7. Asigne los tiempos de viaje a la capa 1 utilizando las diferentes posibilidades. Asigne todos
los tiempos de viaje de un disparo hasta que ocurra un cambio distinto de la velocidad
aparente dentro de la curva de tiempo de viaje. Este cambio a veces no es fácil de
determinar. Use las opciones Avance, Retroceso y mantenga el último disparo para una
mejor definición en esas partes de datos, donde la posición de selección no está bien
definida (por ejemplo, archivos superpuestos); para obtener más información, consulte la
ayuda en línea. Los tiempos de viaje asignados a la capa 1 se resaltarán (color
predeterminado en verde), guarde los tiempos de viaje. Para los disparos fuera de la línea
del receptor, no asigne esos tiempos de viaje que solo se han insertado y no tienen al menos
un punto de datos real adicional (dentro de este ejemplo, disparos 12 y 13) porque se
produciría una velocidad incorrecta.
8. Activate the option combine in order to do the inversion for the first layer. If no
topography is given, do not activate the topography in the CombinePanelLayer1. If
topography is given, please refer to chapter VI. (To be considered: The inversion for the first
layer only consists of the determination of the velocity.)
8. Active la opción combinar para hacer la inversión para la primera capa. Si no se
proporciona topografía, no active la topografía en CombinePanelLayer1. Si se proporciona
topografía, consulte el capítulo VI. (A tener en cuenta: la inversión para la primera capa solo
consiste en la determinación de la velocidad).
9. Activate the option wavefront-inversion and a new window (the modelling window)
opens and a model has been automatically created consisting of one layer with the
velocities taken from the linear regression analysis of the assigned traveltimes.
9. Active la opción de inversión de frente de onda y se abrirá una nueva ventana (la ventana
de modelado) y se creará automáticamente un modelo que consta de una capa con las
velocidades tomadas del análisis de regresión lineal de los tiempos de viaje asignados.
10. Do some changes of the model if you want (e.g. remove some unwanted velocity points,
adapt the model size) - to be considered: the option topography should be deactivated.
Increase zmax in such a way that all layers to be inverted fall into this depth range.
10. Realice algunos cambios en el modelo si lo desea (por ejemplo, elimine algunos puntos
de velocidad no deseados, adapte el tamaño del modelo): para tener en cuenta: la
topografía de la opción debe desactivarse. Aumente zmax de tal manera que todas las capas
a invertir caigan en este rango de profundidad.
11. Enter a modelfile name and save this modelon disk.
11. Ingrese un nombre de archivo de modo y guarde este modelo en el disco.
12. Close the modelling window.
12. Cierre la ventana de modelado.
13. Increase the layer-no. to 2.
13. Aumente la capa-no. a 2.
14. Activate the option assign in order to assign the wanted traveltimes to layer 2.
14. Active la opción de asignación para asignar los tiempos de viaje deseados a la capa 2.
15. As for layer 1 assign the traveltimes to layer 2nby using the different possibilities. The
traveltimes assigned to layer 2 will be highlighted (default color blue). Save the traveltimes.
15. En cuanto a la capa 1, asigne los tiempos de viaje a la capa 2n usando las diferentes
posibilidades. Los tiempos de viaje asignados a la capa 2 se resaltarán (color
predeterminado azul).Guarde los tiempos de viaje.
16. Activate the option combine in order to do the inversion for the second layer.
16. Active la opción combinar para hacer la inversión para la segunda capa.
17. Enter the forward and the reverse shot numbers - these numbers define the range for
doing the inversion of the actual layer.
17. Ingrese los números de disparo hacia adelante y hacia atrás: estos números definen el
rango para realizar la inversión de la capa real.
18. Activate the option generate when the option autocombine is chosen - a complete
combined traveltimecurve (forward and reverse) is generated and the total forward and
reverse traveltimes are shown.
18. Active la opción generar cuando se elige la opción combinación automática: se genera
una curva de tiempo de viaje combinada completa (hacia adelante y hacia atrás) y se
muestran los tiempos de viaje hacia adelante y hacia atrás totales.
19. If the total forward and reverse traveltimes differ significantly (e.g. more than 5 ms)
activate the option balance in order to balance the forward and reverse traveltime
branches. A large difference can be have difference causes:
19. Si el tiempo total de viaje hacia adelante y hacia atrás difiere significativamente (por
ejemplo, más de 5 ms) active el balance de opciones para equilibrar las ramas de tiempo de
viaje hacia adelante y hacia atrás. Una gran diferencia puede tener diferentes causas:
- wrong assignment of the picks
- too large gaps between the picks (an interpolation
should be avoided if possible)
- 3D-effects
- asignación incorrecta de las selecciones
- espacios demasiado grandes entre las selecciones (una interpolación
debe evitarse si es posible)
- efectos 3D
In any case the inversion is more accurate the smaller the difference between forward and
reverse traveltimes. If the difference is too big it might be useful to perform the inversion
for several partions.
En cualquier caso, la inversión es más precisa cuanto menor sea la diferencia entre los
tiempos de viaje hacia adelante y hacia atrás. Si la diferencia es demasiado grande, puede
ser útil realizar la inversión para varias particiones.
20. Activate the option wavefront-inversion - a file choice window opens and you must
choose the modelfile containing the first layer already interpreted.
20. Active la opción wavefront-inversion: se abre una ventana de elección de archivo y debe
elegir el archivo de modo que contiene la primera capa ya interpretada.
21. The chosen modelfile is shown within the modelling window – the inversion must be
started manually within the RayGroupBox on the right hand side of the model. To be
considered: The max. depth of the model must be chosen in such a way that the max.
estimated depth of the layerboundary to be inverted is smaller than this max. depth value.
21. El archivo de modo elegido se muestra dentro de la ventana de modelado: la inversión
debe iniciarse manualmente dentro de RayGroupBox en el lado derecho del modelo. Para
ser considerado: El máximo. La profundidad del modelo debe elegirse de tal manera que el
máx. La profundidad estimada del límite de la capa a invertir es menor que este máximo.
valor de profundidad
22. Enter the wanted increment DeltaX for the wavefront-inversion (e.g. 0.5 m) and the
expected number of different velocities for the new refractor.
22. Ingrese el incremento deseado DeltaX para la inversión del frente de onda (por ejemplo,
0.5 m) y el número esperado de diferentes velocidades para el nuevo refractor.
23. Start the wavefront-inversion using the option start. Note: If the inversion fails (because
of not setting an appropriate max. depth values, e.g.) do not use the options start to start
the inversion a second time. Instead doing that, please shut the modelling window and
activate again the option wavefront-inversion inside the module traveltime analysis 2D to
start the inversion again (ref. to 20).
23. Inicie la inversión de frente de onda utilizando la opción de inicio. Nota: Si la inversión
falla (debido a que no se establecieron valores de profundidad máxima apropiados, por
ejemplo), no use las opciones comenzar para comenzar la inversión por segunda vez. En
lugar de hacerlo, cierre la ventana de modelado y active nuevamente la opción de inversión
de frente de onda dentro del módulo 2D de análisis de tiempo de viaje para comenzar la
inversión nuevamente (ref. A 20).
24. At the end of the inversion the velocity determination menu for layer 2 velocity appears.
If the entered number of different velocities (see item 22) is greater 1 the traveltime
branches are automatically subdivided into a number of different linear regression curves
of which you may interactively change the start and end position by simply clicking on it and
drawing with pressed left mouse button. If its o.k., close it. The inversion is finished and the
new layer boundary is plotted into the model. If more than one velocity for the refractor
had been chosen it is possible to interactively choose the different lines of best fit.
24. Al final de la inversión aparece el menú de determinación de velocidad para la velocidad
de la capa 2. Si el número ingresado de diferentes velocidades (ver ítem 22) es mayor 1, las
ramas del tiempo de viaje se subdividen automáticamente en varias curvas de regresión
lineal diferentes de las cuales puede cambiar interactivamente la posición inicial y final
simplemente haciendo clic en ella y dibujando con la izquierda presionada Botón del ratón.
Si está bien, ciérrelo. La inversión finaliza y el nuevo límite de la capa se traza en el modelo.
Si se ha elegido más de una velocidad para el refractor, es posible elegir interactivamente
las diferentes líneas de mejor ajuste.
25. Extrapolate the inverted boundary to the model borders (option hor.extrap. or
extrapolate) and do some changes of the model if you want to - for example: smoothing is
often useful and sometimes some artefacts at the outer borders occur which must be
eliminated.
25. Extrapolar el límite invertido a los bordes del modelo (opción hor.extrap. O extrapolar)
y hacer algunos cambios en el modelo si lo desea, por ejemplo: el alisado a menudo es útil
y a veces ocurren algunos artefactos en los bordes exteriores que deben ser eliminado
26. Save the model using the old or another filename.
26. Guarde el modelo con el nombre de archivo antiguo u otro.
27. Close the modelling menu.
27. Cierre el menú de modelado.
28. Repeat step 13 - 27 for the next layers. If all remaining traveltimes belong to the last
layer (e.g. layer 3), you can use the option all unassigned to assign them.
28. Repita los pasos 13 a 27 para las siguientes capas. Si todos los tiempos de viaje restantes
pertenecen a la última capa (por ejemplo, la capa 3), puede usar la opción todos sin asignar
para asignarlos.
29. After having done the complete inversion the inverted model should always be checked
(and changed if necessary) using the forward raytracing included within the modelling
menu, refer to chapter III.
29. Después de haber realizado la inversión completa, el modelo invertido siempre debe
verificarse (y cambiarse si es necesario) utilizando el trazado de rayos hacia adelante
incluido en el menú de modelado, consulte el capítulo III.
III.
Forward raytracing to refine the model (done within the module model
generation/ modelling)
Trazado de rayos hacia adelante para refinar el modelo (hecho dentro de la
generación / modelado del modelo del módulo)
The ray tracing modelling tool allows the traveltime simulation of seismic wave propagation
by means of a finite difference approximation of the eikonal equation. The calculation of
the synthetic traveltimes is restricted to the first arrivals and reflections for an arbitrary 2dimensional medium. No secondary arrivals can be calculated.
La herramienta de modelado de trazado de rayos permite la simulación del tiempo de viaje
de la propagación de ondas sísmicas por medio de una aproximación de diferencia finita de
la ecuación eikonal. El cálculo de los tiempos de viaje sintéticos se limita a las primeras
llegadas y reflexiones para un medio bidimensional arbitrario. No se pueden calcular
llegadas secundarias.
The raytracing may be used for
- the control of an inverted model and
El trazado de rayos puede usarse para
- el control de un modelo invertido y
- an iterative adaptation of the calculated and real data by stepwise changing the
underground model.
- una adaptación iterativa de los datos calculados y reales cambiando gradualmente el
modelo subterráneo.
1. Enter the module model generation/ modelling.
1. Ingrese el modelo de generación / modelado del módulo.
2. Load the inverted model using the option file/load model.
2. Cargue el modelo invertido utilizando el archivo de opción / modelo de carga.
3. Activate the option ray.
3. Active la opción rayo.
4. The Ray-GroupBox opens in addition (see figure on the right). Within this group box you
have to enter the necessary raytracing parameters, see below.
4. Además, Ray-GroupBox se abre (ver figura a la derecha). Dentro de este cuadro de grupo,
debe ingresar los parámetros de trazado de rayos necesarios, consulte a continuación.
5. As you want to simulate the observed traveltimes of different shots along the line, you
have to load the observed traveltimes using the option File/load data traveltimes. Then
the screen is split vertically showing in the upper window the model and in the lower the
data.
5. Como desea simular los tiempos de viaje observados de diferentes disparos a lo largo de
la línea, debe cargar los tiempos de viaje observados utilizando la opción Archivo / cargar
tiempos de viaje de datos. Luego la pantalla se divide verticalmente mostrando en la
ventana superior el modelo y en la inferior los datos.
6. Now the ray tracing parameters have to be chosen:
6. Ahora se deben elegir los parámetros de trazado de rayos:
- enter the wanted raytracing type
FD-Vidale.
- enter the gridding increment DeltaX (equal in x- and z-direction – should be in the range
of the receiver increment or less - depends on the model complexity), e.g. 0,5.
- enter the output-scale, e.g. 1.
- enter the calculate type - in this case data traveltimes because we want to simulate all
loaded observed traveltimes.
- enter the outputfile name.
- ingrese el tipo de trazado de rayos deseado
FD-Vidale.
- ingrese el incremento de cuadrícula DeltaX (igual en dirección x y z - debe estar en el rango
del incremento del receptor o menos - depende de la complejidad del modelo), p. 0,5.
- ingrese la escala de salida, p. 1)
- ingrese el tipo de cálculo - en este caso datos de tiempos de viaje porque queremos simular
todos los tiempos de viaje observados cargados.
- ingrese el nombre del archivo de salida.
7. Start the raytracing.
7. Comience el trazado de rayos.
8. At the end of the raytracing the calculated traveltimes are shown in the lower picture in
addition to the observed data. Depending on which view option is checked, the calculated
rays are shown in addition in the upper picture.
8. Al final del trazado de rayos, los tiempos de viaje calculados se muestran en la imagen
inferior además de los datos observados. Dependiendo de qué opción de vista esté
marcada, los rayos calculados se muestran además en la imagen superior.
Now you may check for the mean traveltime difference using the option Analyse/calculate
traveltime differences using actual coord.projection. As the positions of the data and the
synthetic traveltimes may vary because of the fixed raster increment of the raytracing you
may enter a position bin which is used for the determination of quasi-identical positions. By
default the current raster increment of the raytracing is used.
Ahora puede verificar la diferencia de tiempo de viaje medio usando la opción Analizar /
calcular las diferencias de tiempo de viaje usando la proyección coord. Real. Como las
posiciones de los datos y los tiempos de viaje sintéticos pueden variar debido al incremento
de ráster fijo del trazado de rayos, puede ingresar un contenedor de posición que se utiliza
para la determinación de posiciones casi idénticas. Por defecto, se utiliza el incremento
ráster actual del trazado de rayos.
9. If the calculated and the observed traveltimes do not match, you may make some
changes within the model and restart the raytracing in order to get a better match. For this
purpose you can concentrate on one single shot using the option highlighted shot., e.g.
shot 12.
9. Si los tiempos de viaje calculados y observados no coinciden, puede hacer algunos
cambios dentro del modelo y reiniciar el trazado de rayos para obtener una mejor
coincidencia. Para este propósito, puede concentrarse en un solo disparo utilizando la
opción de disparo resaltado. tiro 12.
10. The last picture shows the final model (black) resulting from the interactive refining of
the first model (stemming from the inversion of the observed traveltimes, green) by
forward ray tracing and comparing the calculated with the observed traveltimes. As you can
see the main differences are at the outer borders of the model because these cannot be
directly inverted because of the missing receiver or shots points there.
10. La última imagen muestra el modelo final (negro) resultante del refinado interactivo del
primer modelo (derivado de la inversión de los tiempos de viaje observados, verde)
mediante el trazado de rayos hacia adelante y comparando los tiempos de viaje calculados
con los observados. Como puede ver, las principales diferencias están en los bordes
exteriores del modelo porque no pueden invertirse directamente debido a la falta de
receptor o puntos de disparo allí.
IV.
Refraction-tomography: A second kind of interpreting the data
IV. Refracción-tomografía: un segundo tipo de interpretación de los datos
In the case of the 2D refraction vertical tomography all sources and receivers are located
within one line at the surface. In order to allow for a high data coverage within the medium
vertical velocity gradients should be present and a curved raytracing for the calculation of
the traveltimes must be used. The curved rays are calculated using a finite difference
approximation of the eikonal equation . A start model must be defined. No assignment to
layers is necessary. The start model should contain a quite strong vertical velocity gradient
and the max. velocity variations for the tomographic inversion should be large enough (e.g.
200 % of the original values) in order to enable strong vertical gradients at those positions
where an interface is assumed. A smoothing in horizontal direction is often useful because
of the normally quite large receiver increments.
En el caso de la tomografía vertical de refracción 2D, todas las fuentes y receptores están
ubicados dentro de una línea en la superficie. Para permitir una alta cobertura de datos
dentro del gradiente de velocidad vertical media, debe estar presente y se debe utilizar un
trazado de rayos curvo para el cálculo de los tiempos de viaje. Los rayos curvos se calculan
utilizando una aproximación de diferencia finita de la ecuación eikonal. Se debe definir un
modelo de inicio. No es necesaria la asignación de capas. El modelo de inicio debe contener
un gradiente de velocidad vertical bastante fuerte y el máximo. Las variaciones de velocidad
para la inversión tomográfica deben ser lo suficientemente grandes (por ejemplo, 200% de
los valores originales) para permitir gradientes verticales fuertes en aquellas posiciones
donde se supone una interfaz. Un suavizado en dirección horizontal a menudo es útil debido
a los incrementos de receptor normalmente bastante grandes.
1. First a starting model must be generated or an already existing model must be
loaded using the option file/load model. Enter the min./max. borders (xmin, xmax,
zmin, zmax) in such a way that all desired shots and receivers positions fall into and
that zmax exceeds the expected max. reached depth. The wavetype must be set to
seismic(elastic) or acoustic. Normally the starting model is a simple homogeneous
model with a quite strong vertical velocity gradient (dv/dz = 100 m/s per m, e.g.),
whereby the velocity at the surface boundary should be within the expected range.
In the following we will show two models which are generated based on the same
starting model but different starting velocities: v = 800 m/s and v = 300 m/s.
1. Primero se debe generar un modelo inicial o se debe cargar un modelo ya existente
utilizando el archivo de opción / modelo de carga. Ingrese el min./max. bordes (xmin,
xmax, zmin, zmax) de tal manera que todos los disparos deseados y las posiciones de
los receptores caigan y que zmax exceda el máximo esperado. Profundidad
alcanzada. El tipo de onda debe establecerse en sísmico (elástico) o acústico.
Normalmente, el modelo inicial es un modelo homogéneo simple con un gradiente
de velocidad vertical bastante fuerte (dv / dz = 100 m / s por m, por ejemplo), por lo
que la velocidad en el límite de la superficie debe estar dentro del rango esperado. A
continuación, mostraremos dos modelos que se generan en base al mismo modelo
inicial pero a velocidades de inicio diferentes: v = 800 m / sy v = 300 m / s.
2. Activate the option Tomo
2. Active la opción Tomo
3. The TomographyGroupBox opens in addition (see figure above). Within this group box
you have to enter the necessary tomography parameters.
3. Además, se abre TomographyGroupBox (consulte la figura anterior). Dentro de este
cuadro de grupo, debe ingresar los parámetros de tomografía necesarios.
- Load the data (ASCII-data with the extension tom) using the option load data. If the data
are only available as pck file use the option export to Ascii within the traveltime analysis
module in order to generate a tom file. The program automatically controls, whether the
data is in 2D- or in 3D-format.
- Cargue los datos (datos ASCII con la extensión tom) utilizando la opción cargar datos. Si los
datos solo están disponibles como archivo pck, use la opción exportar a Ascii dentro del
módulo de análisis de tiempo de viaje para generar un archivo tom. El programa controla
automáticamente si los datos están en formato 2D o 3D.
- Enter the wanted space increment (equal in x- and z-direction, we used 1 m). Normally
this increment should be small enough in order to allow small scale variations with depth.
It should be significantly smaller than the receiver increment.
- Ingrese el incremento de espacio deseado (igual en dirección x y z, usamos 1 m).
Normalmente, este incremento debe ser lo suficientemente pequeño como para permitir
pequeñas variaciones de escala con la profundidad. Debe ser significativamente más
pequeño que el incremento del receptor.
- The following options must be set for the refraction-tomography:
- Las siguientes opciones deben configurarse para la tomografía por refracción:
- activate the option curved ray.
- active la opción rayo curvo.
- set the parameter start curved ray to 1.
- establezca el parámetro start ray curved en 1.
- Enter a quite large value for max.def.change (%). We used 200 %.
- Ingrese un valor bastante grande para max.def.change (%). Usamos 200%.
- Often it is useful to force the first iteration (option force 1.iter. activated) to generate a
new model even if the resulting residuals are larger than for the starting model.
- A menudo es útil forzar la primera iteración (opción force 1.iter. Activado) para generar
un nuevo modelo, incluso si los residuos resultantes son mayores que para el modelo inicial.
- Enter a smoothing value in x-direction (parameter average x, we used 10, about one half
of the shotpoint distance).
- Ingrese un valor de suavizado en la dirección x (parámetro promedio x, usamos 10,
aproximadamente la mitad de la distancia del punto de disparo).
- To minimize artefacts at the borders of the model and to be able to compare the resulting
model with the result of the inversion, it is often useful to activate the option restrict to
covered areas.
- Para minimizar los artefactos en los bordes del modelo y poder comparar el modelo
resultante con el resultado de la inversión, a menudo es útil activar la opción restringir a las
áreas cubiertas.
- Activate the option show result in order to display the tomography result.
- Active la opción mostrar resultado para mostrar el resultado de la tomografía.
- For a first tomographic result you may use the other default parameters. There are no
general rules for these parameters. You have to adapt the parameters to your data in order
to get the best result.
- Para un primer resultado tomográfico, puede utilizar los otros parámetros
predeterminados. No hay reglas generales para estos parámetros. Debe adaptar los
parámetros a sus datos para obtener el mejor resultado.
- Enter a name for the final model. Note: do not use the same name like for the starting
model.
- Ingrese un nombre para el modelo final. Nota: no use el mismo nombre que para el modelo
inicial.
- Start the tomography. The tomographic result is stored using the “normal” REFLEXW
format. You may display the result within the 2D-dataanalysis.
- Comienza la tomografía. El resultado tomográfico se almacena utilizando el formato
REFLEXW "normal". Puede mostrar el resultado dentro del análisis de datos 2D.
4. The tomographic result can be controlled by a forward raytracing in the same manner as
the inverted model. For that purpose activate the option ray. The raytracing menu opens
in addition. Load the traveltime data using the option File/load data traveltimes. Then the
screen is split vertically showing in the upper window the model together with the
tomographic result and in the lower the data. Now the ray tracing parameters have to be
chosen:
4. El resultado tomográfico puede controlarse mediante un trazado de rayos directo de la
misma manera que el modelo invertido. Para ello, active la opción rayo. El menú de trazado
de rayos se abre además. Cargue los datos de tiempo de viaje usando la opción Archivo /
cargar datos de tiempos de viaje. Luego, la pantalla se divide verticalmente mostrando en
la ventana superior el modelo junto con el resultado tomográfico y en la parte inferior los
datos. Ahora se deben elegir los parámetros de trazado de rayos:
- enter the wanted raytracing type FD-Vidale.
- ingrese el tipo de trazado de rayos deseado FD-Vidale.
- enter the gridding increment DeltaX - this increment must be equal to the increment used
for the tomography (1 m in our case).
- ingrese el incremento de cuadrícula DeltaX - este incremento debe ser igual al incremento
utilizado para la tomografía (1 m en nuestro caso).
- enter the output-scale, e.g. 1
- ingrese la escala de salida, p. 1
- enter the calculate type - in this case data traveltimes because we want to simulate all
loaded observed traveltimes
- ingrese el tipo de cálculo - en este caso datos de tiempos de viaje porque queremos simular
todos los tiempos de viaje observados cargados
- enter the outputfile name
- ingrese el nombre del archivo de salida
- deactivate the option raster
- desactivar la opción ráster
- start the raytracing using the option start. As the option raster is deactivated you are asked
for the raster file. Choose as datatype reflex-files and choose the tomography raster file
from the path rohdata.
- Inicie el trazado de rayos con la opción de inicio. Como la opción ráster está desactivada,
se le solicita el archivo ráster. Elija como archivos reflejos de tipo de datos y elija el archivo
ráster de tomografía de la ruta de ruta.
- the calculated traveltimes are shown in the lower picture in addition. Now you may check
for the mean traveltime difference using the option Analyse/calculate traveltime
differences.
- los tiempos de viaje calculados se muestran en la imagen inferior además. Ahora puede
verificar la diferencia de tiempo de viaje medio usando la opción Analizar / calcular las
diferencias de tiempo de viaje.
Note: RMS deviations < 2 ms are acceptable for traveltimes < 100 ms and depth < 30 m,
resp.. So, the tomographic result with both starting velocities are trustworthy. Both
resulting models show on their right edge (x > 275 m), that a reliable result can only be
achieved, if information is existent not only from far distance shots. Otherwise the lack of
information leads to artificial and hence unrealistic results.
Nota: las desviaciones RMS <2 ms son aceptables para tiempos de viaje <100 ms y
profundidad <30 m, respectivamente. Por lo tanto, el resultado tomográfico con ambas
velocidades iniciales es confiable. Ambos modelos resultantes muestran en su borde
derecho (x> 275 m), que solo se puede lograr un resultado confiable, si existe información
no solo de disparos a larga distancia. De lo contrario, la falta de información conduce a
resultados artificiales y, por lo tanto, poco realistas.
The lower starting velocity yields ton a “sharper” first layer boundary, whereby a general
rule is confirmed: The tomographic algorithm works best, if the starting velocity is not to
high and the velocity gradient is sufficiently strong, so that great velocity steps are possible.
In addition, the gridding increment should not be to small to avoid artefacts.
La velocidad de inicio más baja produce un límite de primera capa "más nítido", por lo que
se confirma una regla general: el algoritmo tomográfico funciona mejor, si la velocidad de
inicio no es demasiado alta y el gradiente de velocidad es lo suficientemente fuerte, de
modo que son posibles grandes pasos de velocidad . Además, el incremento de la cuadrícula
no debe ser demasiado pequeño para evitar artefactos.
In contrast to the model resulting from the wavefront-inversion, a shallow low velocity zone
appears in the region x = 150 m to x = 280 m in both models resulting from the refractiontomography, which is best visible, if isolines are plotted in addition. Especially the model
with the starting velocity v = 300 m/s strongly suggests, that the data in the region x = 150
m to x = 280 m should be interpreted as an anthropogenic filling, i.e. an area with a strong
vertical velocity gradient (v . 500 m/ns up to v . 1000 m/s), instead of a rising boundary with
little velocities (v . 400 m/ns up to v . 500 m/s), as the wavefront-inversion model suggests.
En contraste con el modelo resultante de la inversión del frente de onda, aparece una zona
de baja velocidad superficial en la región x = 150 ma x = 280 m en ambos modelos resultante
de la tomografía por refracción, que es mejor visible, si las isolinas se trazan en adición.
Especialmente el modelo con la velocidad inicial v = 300 m / s sugiere fuertemente que los
datos en la región x = 150 ma x = 280 m deben interpretarse como un relleno antropogénico,
es decir, un área con un fuerte gradiente de velocidad vertical (v . 500 m / ns hasta v. 1000
m / s), en lugar de un límite ascendente con pequeñas velocidades (v. 400 m / ns hasta v.
500 m / s), como sugiere el modelo de inversión de frente de onda.
Presentation of the tomographic result:
The tomographic result will be stored as a Reflexw file and therefore all processing
possibilities within the 2D-dataanalysis are available. The presentation of the tomographic
result may be improved using the following two processing steps:
El resultado tomográfico se almacenará como un archivo Reflexw y, por lo tanto, todas las
posibilidades de procesamiento dentro del análisis de datos 2D están disponibles. La
presentación del resultado tomográfico se puede mejorar utilizando los siguientes dos
pasos de procesamiento:
- expand (e.g. using 4 in both directions, set the option keep 0 values to 1)
- expandir (por ejemplo, usando 4 en ambas direcciones, configure la opción mantener 0
valores en 1)
- median xy-filter (e.g. using 8 in both directions)
- filtro xy mediano (por ejemplo, usando 8 en ambas direcciones)
These processing steps smooth the stepwise character at the model borders due to the
rough increment during the tomogprahic inversion - see picture below (original upper
panel, processed lower panel)
Estos pasos de procesamiento suavizan el carácter paso a paso en los bordes del modelo
debido al incremento aproximado durante la inversión tomogprahica - vea la imagen a
continuación (panel superior original, panel inferior procesado)
V.
Joint interpretation of the results of the Wavefront-Inversion and the
Refraction-tomography
V. Interpretación conjunta de los resultados de la inversión de frente de onda y
la tomografía por refracción
As shown above, both methods provide different information about the underground and
hold different sources of error, too: While the wavefront-inversion requires an assignment
of data points to distinct layers, which is often not easy to decide, the refractiontomography uses all information given, without paying attention, if the data coverage is
good enough or the starting velocity leads to a reasonable result, e.g.. Therefore, we often
recommend to take into account the results of both methods to come to a final
interpretation of the data, which contains both, the information of the wavefront-inversion
and of the refraction-tomography.
Como se muestra arriba, ambos métodos proporcionan información diferente sobre el
subsuelo y también contienen diferentes fuentes de error: si bien la inversión del frente de
onda requiere una asignación de puntos de datos a capas distintas, lo que a menudo no es
fácil de decidir, la tomografía por refracción utiliza todo información proporcionada, sin
prestar atención, si la cobertura de datos es lo suficientemente buena o si la velocidad de
inicio conduce a un resultado razonable, por ejemplo, a menudo recomendamos tener en
cuenta los resultados de ambos métodos para llegar a una interpretación final de los datos,
que contiene ambos, la información de la inversión de frente de onda y de la tomografía de
refracción.
V. a Manual change of the wavefront inversion model under consideration of the
tomographic results
V. a. Un cambio manual del modelo de inversión de frente de onda bajo consideración de
los resultados tomográficos
In a first step it is often helpful to display both models together:
En un primer paso, a menudo es útil mostrar ambos modelos juntos:
1. Enter the module model generation/ modelling.
1. Ingrese el modelo de generación / modelado del módulo.
2. Load the resulting model of the wavefront-inversion using the option file/load
model.
2. Cargue el modelo resultante de la inversión de frente de onda utilizando el archivo
de opciones / modelo de carga.
3. Load the resulting model of the refraction-tomography (reflex-files format in folder
rohdata) using the option view/show additional rasterfile. (We used the model with the
starting velocity v = 300 m/s.)
3. Cargue el modelo resultante de la tomografía por refracción (formato de archivos reflejos
en la carpeta rohdata) utilizando la opción ver / mostrar archivo de raster adicional.
(Utilizamos el modelo con la velocidad inicial v = 300 m / s).
First of all it is visible in our example, that the second layer boundary is relatively
undetermined due to the high velocities (v > 4500 m/s), but the first layer is represented
quite well by both models in the region x = 0 m to x = 150 m.
For the region x = 150 m to x = 280 m our example illustrates impressively, which advantage
the joint interpretation offers: The assumption of a distinct layer boundary stemming from
the wavefrontinversion without taking into account the tomographic model would lead to
an interpretation, which could result in serious consequences for buildings potentially
constructed on top of this area!
En primer lugar, es visible en nuestro ejemplo, que el límite de la segunda capa es
relativamente indeterminado debido a las altas velocidades (v> 4500 m / s), pero la primera
capa está representada bastante bien por ambos modelos en la región x = 0 m a x = 150 m.
Para la región x = 150 ma x = 280 m, nuestro ejemplo ilustra de manera impresionante, qué
ventaja ofrece la interpretación conjunta: la suposición de un límite de capa distinto
derivado de la conversión de onda frontal sin tener en cuenta el modelo tomográfico
conduciría a una interpretación que podría ¡resultará en serias consecuencias para los
edificios potencialmente construidos sobre esta área!
Not until with the help of the tomography model with it’s strong velocity gradients this nearsurface region can be interpreted as an anthropogenic filling, which leads – with all
consequences for potential construction works – in greater depths than the sharp layer
boundary resulting from the wavefront-inversion. Taking this into account the primary
wavefront-inversion model, which was generated without knowing the results of the
refraction-tomography, can be analyzed once again as described in chapter III to obtain a
refined model, which also maps the anthropogenic filling. The main changes concerned a
strong vertical gradient has been included within the first layer between 150 and 280 m and
the depths of the second layer which had been increased within this distance range.
Hasta que con la ayuda del modelo de tomografía con sus fuertes gradientes de velocidad,
esta región cercana a la superficie se pueda interpretar como un relleno antropogénico, que
conduce, con todas las consecuencias para posibles trabajos de construcción, a mayores
profundidades que el límite de la capa afilada resultante del frente de onda -inversión.
Teniendo esto en cuenta, el modelo primario de inversión de frente de onda, que se generó
sin conocer los resultados de la tomografía por refracción, puede analizarse una vez más
como se describe en el capítulo III para obtener un modelo refinado, que también mapea el
relleno antropogénico. Los principales cambios se refieren a un fuerte gradiente vertical
que se ha incluido dentro de la primera capa entre 150 y 280 my las profundidades de la
segunda capa que se han incrementado dentro de este rango de distancia.
The leftt of the following two figures shows the refined model (black) in comparison to the
primary wavefront-inversion model (green): The refined model fits the data just as good as
the primary model. As can be seen in the right figure, the first layer boundary of the refined
wavefront-inversion model fits the zone of the narrow isolines of the refractiontomography model, i.e. the zone with very strong gradients, very well now.
La izquierda de las siguientes dos figuras muestra el modelo refinado (negro) en
comparación con el modelo primario de inversión de frente de onda (verde): el modelo
refinado se ajusta a los datos tan bien como el modelo primario. Como se puede ver en la
figura de la derecha, el límite de la primera capa del modelo de inversión de frente de onda
refinado se ajusta a la zona de las isletas estrechas del modelo de tomografía por refracción,
es decir, la zona con gradientes muy fuertes, muy bien ahora.
So, the refined wavefront-inversion model does map the anthropogenic filling as well.
Entonces, el modelo de inversión de frente de onda refinado también mapea el relleno
antropogénico.
V.b Using the Wavefront-Inversion model as a starting model for the
Refractiontomography
V.b Uso del modelo de inversión de frente de onda como modelo inicial para la tomografía
de refracción
To include the information gained from the wavefront-inversion into the refractiontomography one can also use the primary wavefront-inversion model (ref. to chapter III) as
a starting model instead of a homogeneous starting model with a quite strong vertical
velocity gradient (left figure below).
Para incluir la información obtenida de la inversión del frente de onda en la
tomografía por refracción, también se puede usar el modelo primario de inversión
del frente de onda (ref. Al capítulo III) como modelo inicial en lugar de un modelo
inicial homogéneo con un gradiente de velocidad vertical bastante fuerte ( figura
izquierda a continuación).
As expected, the tomographic algorithm – as a consequence of the much more restrictive
starting model
Como se esperaba, el algoritmo tomográfico, como consecuencia del modelo de partida
mucho más restrictivo
– is forced to provide a resulting model which reflects the two layer model resulting from
the wavefront inversion.
- se ve obligado a proporcionar un modelo resultante que refleje el modelo de dos capas
resultante de la inversión del frente de onda.
This is clearly visible eyeing the second layer boundary, which is now determined very
distinct. But, since the restriction of the starting model is so strong, there is nothing else for
the tomographic algorithm but to layaway along the predetermined layer boundary!
Nevertheless, the resulting model – as the tomographic model with a homogenous starting
model shown above – contains in the region x = 150 m to x = 280 m also a near-surface zone
with relatively low velocities, which leads in greater depths than the sharp layer boundary
resulting from the wavefront-inversion. With regard to potential construction works the
two models resulting from the tomography both add up to the same result for this area:
Esto es claramente visible observando el límite de la segunda capa, que ahora se determina
muy distinto. Pero, dado que la restricción del modelo de partida es tan fuerte, ¡no hay
nada más para el algoritmo tomográfico que no sea el límite predeterminado de la capa!
Sin embargo, el modelo resultante, como el modelo tomográfico con un modelo de inicio
homogéneo que se muestra arriba, contiene en la región x = 150 ma x = 280 m también una
zona cercana a la superficie con velocidades relativamente bajas, que conduce a mayores
profundidades que la afilada límite de capa resultante de la inversión del frente de onda.
Con respecto a los trabajos de construcción potenciales, los dos modelos resultantes de la
tomografía suman el mismo resultado para esta área:The basements of potentially
constructed buildings have to be grounded in a greater depth than indicated by the resulting
model of the wavefront-inversion.
VI.
Topography
The wavefront-inversion and the refraction-tomography do not automatically take into
account the topography of a profile regarding it’s localization in a given xz-coordinate
system.
La inversión de frente de onda y la tomografía por refracción no tienen en cuenta
automáticamente la topografía de un perfil con respecto a su localización en un sistema de
coordenadas xz dado.
Normally the seismic refraction data are acquired along a line with equidistant distances on
the topographic surface. These values are entered into the file and traceheader coordinates
of the original seismic data. You should always use x as the profile direction and one value
for the offset for all receivers and shots which shall be interpreted together.
Normalmente, los datos de refracción sísmica se adquieren a lo largo de una línea con
distancias equidistantes en la superficie topográfica. Estos valores se ingresan en el archivo
y las coordenadas del encabezado de rastreo de los datos sísmicos originales. Siempre debe
usar x como la dirección del perfil y un valor para el desplazamiento para todos los
receptores y disparos que se interpretarán juntos.
For many cases it is not necessary to take into account any topographic xz-values (shot and
receiver positions and elevations, resp.). For example, if the data is collected on a slope
inclining with α = 10 °, the velocity of the bedrock is vb = 500 m/s and the topography is not
taken into account – which means that the geophone-distances dg are taken as correct xcoordinates and the elevation is neglected – the apparent velocity is va = 508 m/s (dg = x /
cos α and hence va = vb / cos α, 1/cos 10° = 1,015), which means a tolerable increase of the
velocity I < 2 %. But, if the inclination is stronger, it has to be taken into account to avoid
significant errors: α = 25 °, 1/cos 25° = 1,103, vb = 500 m/s: va = 551 m/s, I > 10 %.
Para muchos casos, no es necesario tener en cuenta ningún valor topográfico xz (posiciones
y elevaciones del disparo y del receptor, resp.). Por ejemplo, si los datos se recopilan en una
pendiente inclinada con α = 10 °, la velocidad del lecho de roca es vb = 500 m / sy la
topografía no se tiene en cuenta, lo que significa que las distancias del geófono dg se toman
como coordenadas x correctas y la elevación se descuida: la velocidad aparente es va = 508
m / s (dg = x / cos α y, por lo tanto, va = vb / cos α, 1 / cos 10 ° = 1,015), lo que significa un
aumento tolerable de la velocidad I <2%. Pero, si la inclinación es más fuerte, debe tenerse
en cuenta para evitar errores significativos: α = 25 °, 1 / cos 25 ° = 1,103, vb = 500 m / s: va
= 551 m / s, I> 10 %.
VI.a Redefinition of the source and receiver geometries
VI.a Redefinición de las geometrías fuente y receptor
If a strong topography is present it is important to work with geometries based on a true
xz-coordinate system. If the data geometry of each trace and thereby each traveltime is
already given as xzcoordinates, e.g. using GPS no redefinition is necessary and you can skip
this chapter.
Si hay una topografía fuerte presente, es importante trabajar con geometrías basadas en
un verdadero sistema de coordenadas xz. Si la geometría de datos de cada traza y, por lo
tanto, cada tiempo de viaje ya se da como xzcoordinates, p. usando el GPS no es necesaria
una redefinición y puede saltarse este capítulo.
If the data have been acquired along the topographic interface and the z-values along the
acquisition line have been acquired independently, e.g. using GPS first the geometries of
the shots and the receivers must be redefined, whereby the following preconditions must
be fulfilled:
Si los datos se han adquirido a lo largo de la interfaz topográfica y los valores z a lo largo de
la línea de adquisición se han adquirido de forma independiente, p. utilizando el GPS
primero se deben redefinir las geometrías de los disparos y los receptores, por lo que se
deben cumplir las siguientes condiciones previas:
- The x-values of the current traveltimes (before redefinition) do not represent the correct
x-coordinates but are determined directly on the topographic interface. For example, the
data is collected with a fixed receiver offset = 2 m along a line with a variable inclination.
So, the measured x-values would be x = 0 m, x = 2m, x = 4 m, ..., which do not coincide with
the true x-coordinates within the xz-coordinate system.
- Los valores x de los tiempos de viaje actuales (antes de la redefinición) no representan las
coordenadas x correctas, pero se determinan directamente en la interfaz topográfica. Por
ejemplo, los datos se recopilan con un desplazamiento fijo del receptor = 2 m a lo largo de
una línea con una inclinación variable. Entonces, los valores de x medidos serían x = 0 m, x
= 2m, x = 4 m, ..., que no coinciden con las verdaderas coordenadas x dentro del sistema de
coordenadas xz.
- The topographic xz-values can be read from an ASCII-file whereby each line of the ASCIIfile contains one pair of xz-values. The x-coordinate within the ASCII-file represents the true
xcoordinate within the xzcoordinate system (stemming from GPS-measurements, e.g.). The
z-values are either depths or altitudes.
- Los valores xz topográficos se pueden leer desde un archivo ASCII mediante el cual cada
línea del archivo ASCII contiene un par de valores xz. La coordenada x dentro del archivo
ASCII representa la verdadera coordenada x dentro del sistema xzcoordinate (derivado de
mediciones GPS, por ejemplo). Los valores z son profundidades o altitudes.
With the help of this ASCII-file the program automatically determines the positions of all
shots and receivers on the given topography and calculates the x- and z-projections of these
positions: The geometries of the shots and receivers are redefined and can be stored using
a new file name. This redefinition is necessary for big slopes. For a slope of 10° the redinition
is in the range of 1 % and therefore negligible but for a slope of 40° as within the lower
example the x-projection is only 75 % of the topographic distance and therefore not
negligible any more. The redefining of the geometry of a profile – and hence the
consideration of the topography regarding it’s localization in a given xz-coordinate system
– is done in the module traveltime analysis.
Con la ayuda de este archivo ASCII, el programa determina automáticamente las posiciones
de todos los disparos y receptores en la topografía dada y calcula las proyecciones x y z de
estas posiciones: las geometrías de los disparos y los receptores se redefinen y pueden
almacenarse utilizando Un nuevo nombre de archivo. Esta redefinición es necesaria para
grandes pendientes. Para una pendiente de 10 °, la redinición está en el rango del 1% y, por
lo tanto, es insignificante, pero para una pendiente de 40 °, como en el ejemplo inferior, la
proyección x es solo el 75% de la distancia topográfica y, por lo tanto, ya no es insignificante.
La redefinición de la geometría de un perfil, y por lo tanto la consideración de la topografía
con respecto a su localización en un sistema de coordenadas xz dado, se realiza en el análisis
del tiempo de viaje del módulo.
1. Enter the module traveltime analysis.
1. Ingrese el módulo de análisis de tiempo de viaje.
2. Load the wanted traveltimes which shall be interpreted together - option file/load
traveltimes – multiple choice using the shift- or ctrl-key. In order to display the data
in ‘refraction mode’ ( i.e. the time axis faces upwards) please activate the plot option
FlipYAxis. If the option colored is activated, every shot is displayed in a certain
color. This may help to get a first overview of the picked traveltimes.
2. Cargue los tiempos de viaje deseados que se interpretarán juntos - archivo de
opciones / cargar tiempos de viaje - opción múltiple usando la tecla shift o ctrl. Para
mostrar los datos en mode modo de refracción ’(es decir, el eje de tiempo mira hacia
arriba), active la opción de trazado FlipYAxis. Si la opción de color está activada, cada
toma se muestra en un color determinado. Esto puede ayudar a obtener una
primera visión general de los tiempos de viaje elegidos.
3. Start to redefine the geometry of the positions of the shots and the receivers using
the option edit/apply x-z topography. If convert altitude to depth has been
activated the altitude values within the ASCII-file will be converted to depth values
from the difference of the entered reference level and the altitude values (reference
level - altitude values). The reference level should be set at least to the maximum
existing altitude value to achieve positive depth values.
3. Comience a redefinir la geometría de las posiciones de los disparos y los receptores
utilizando la opción editar / aplicar topografía x-z. Si se ha activado la conversión de
altitud a profundidad, los valores de altitud dentro del archivo ASCII se convertirán en
valores de profundidad a partir de la diferencia del nivel de referencia introducido y los
valores de altitud (nivel de referencia - valores de altitud). El nivel de referencia debe
establecerse al menos en el valor de altitud máximo existente para lograr valores de
profundidad positivos.
4. Pressing the start button opens a window allowing to choose the ASCII-file within
the folder ASCII containing the topographic xz-values.
4. Al presionar el botón de inicio, se abre una ventana que permite elegir el archivo ASCII
dentro de la carpeta ASCII que contiene los valores topográficos xz.
5. Choosing the file automatically starts the redefinition of the geometry: The positions
of the shots and the receivers move closer to each other, why the gradients of the
traveltime branches increase and hence the velocities decrease (see straight lines in
the figures).
5. La elección automática del archivo inicia la redefinición de la geometría: las posiciones
de los disparos y los receptores se acercan entre sí, por lo que los gradientes de las
ramas del tiempo de viaje aumentan y, por lo tanto, las velocidades disminuyen (ver
líneas rectas en las figuras).
6. To store the data with redefined geometry enter a new name and store the data.
Otherwise the original data will be overwritten.
6. Para almacenar los datos con geometría redefinida, ingrese un nuevo nombre y
almacene los datos. De lo contrario, se sobrescribirán los datos originales.
7. The resulting traveltimes now contain both the x- and z-coordinates. You may check
the geometries using the option file/export to ASCII.
7. Los tiempos de viaje resultantes ahora contienen las coordenadas x y z. Puede
verificar las geometrías utilizando el archivo de opción / exportar a ASCII.
VI.b Considering the topography
There are two possibilities–both of them having advantages–to take the topography into
consideration:
Firstly, one can do the modelling by disregarding the topography until the final model is
found and simply adding the topography thereafter. In many cases (see above), acting like
this provides results with negligible errors but makes the data analysis much more easier:
Please refer to chapter VI.b1 “Easy” Topography. Secondly, the topography is taken into
account creating the start model, which is always the correct way: Please refer to chapter
VI.b2 “Correct” Topography.
Hay dos posibilidades, ambas con ventajas, de tener en cuenta la topografía:
En primer lugar, uno puede hacer el modelado ignorando la topografía hasta que se
encuentre el modelo final y simplemente agregando la topografía a partir de entonces. En
muchos casos (ver arriba), actuar de esta manera proporciona resultados con errores
insignificantes pero hace que el análisis de los datos sea mucho más fácil: consulte el
capítulo VI.b1 Topografía "fácil". En segundo lugar, la topografía se tiene en cuenta al crear
el modelo de inicio, que siempre es la forma correcta: consulte el capítulo VI.b2 Topografía
"correcta".
VI.b1 “Easy” Topography
The “easy” topography has some advantages. The most important is the significantly lower
computing time, because of the smaller depth (i.e. zmax) of a model, if the topography is
not considered.
La topografía "fácil" tiene algunas ventajas. Lo más importante es el tiempo de cómputo
significativamente menor, debido a la menor profundidad (es decir, zmax) de un modelo, si
no se considera la topografía.
Furthermore, the manual adaptation of the model is simpler, because the complete
(smaller) model is better visible on the monitor screen and the sloping or the rising, resp.,
of a layer boundary can be recognized a lot easier, if the topography is not taken into
account.
Además, la adaptación manual del modelo es más simple, porque el modelo completo (más
pequeño) es mejor visible en la pantalla del monitor y la pendiente o el aumento,
respectivamente, del límite de una capa puede reconocerse mucho más fácilmente, si la
topografía es No se tiene en cuenta.
The ‘easy’ model is achieved by firstly doing the inversion according to chapter II, i.e., the
topography is taken into account not at all. To be considered: if the geometry has been
redefined according to chap. VI.a you must be careful with the derived velocities of the
upper layer. These velocities are too small for big layer slopes. You must manually correct
the velocities using the cosine of the slope (see also estimate at the beginning of the
chapter).
El modelo "fácil" se logra haciendo primero la inversión de acuerdo con el capítulo II, es
decir, la topografía no se tiene en cuenta en absoluto. A tener en cuenta: si la geometría ha
sido redefinida según el cap. VI.a debes tener cuidado con las velocidades derivadas de la
capa superior. Estas velocidades son demasiado pequeñas para grandes pendientes de
capa. Debe corregir manualmente las velocidades utilizando el coseno de la pendiente
(consulte también la estimación al comienzo del capítulo).
After having done the inversion, the topography is simply added in three steps using the
modelling module:
Después de haber hecho la inversión, la topografía simplemente se agrega en tres pasos
utilizando el módulo de modelado:
1. Change zmax in such a way that the complete model including topography fall into this
range.
1. Cambie zmax de tal manera que el modelo completo, incluida la topografía, se
encuentre en este rango.
2. Select the 1. layer and use the option import (x,z) within the Input of model
parameters window to import the topographic xz-values from an ASCII-file. The ASCIIfile may either only contain x- (=distance) and z-coordinates or x-, y- and z-coordinates.
In the second case the distance along the line will be automatically calculated from the
x- and y coordinates. The first given (x,y) coordinate pair must correspond to the start
(min.) position of the model.
2. Seleccione la capa 1. y use la opción importar (x, z) dentro de la ventana Entrada de
parámetros del modelo para importar los valores topográficos xz desde un archivo
ASCII. El archivo ASCII puede contener solo coordenadas x- (= distancia) y z o
coordenadas x-, y- y z. En el segundo caso, la distancia a lo largo de la línea se calculará
automáticamente a partir de las coordenadas x e y. El primer par de coordenadas dado
(x, y) debe corresponder a la posición inicial (mín.) Del modelo.
The geometry of the first layer will be changed according to these topographic x(distance)zvalues. The option topography will be automatically activated if deactive. If the values
within the ASCII-file exceed the max. x and z model values the borders of the model will be
expanded accordingly.
La geometría de la primera capa cambiará de acuerdo con estos valores z topográficos x
(distancia). La opción topografía se activará automáticamente si está desactivada. Si los
valores dentro del archivo ASCII exceden el máximo. Los valores del modelo x y z los bordes
del modelo se expandirán en consecuencia.
3. If the first layer boundary is not fully determined over the whole model range use the
option hor.extrap.
3. Si el límite de la primera capa no está completamente determinado en todo el rango del
modelo, use la opción hor.extrap.
3. As the first layer has a topography now, this topography can be added to ALL other
layers by clicking ONE time the button add topog.. As written at the beginning of this
chapter, this ?easy” method of adding the topography described here is o.k., whilst
there are no regions with steep inclinations along the topographic surface. (On this refer
to the last figure of the chapter VI.b ?Correct” Topography, in which both methods are
compared.)
3. Como la primera capa tiene una topografía ahora, esta topografía se puede agregar a
TODAS las demás capas haciendo clic UNA vez que el botón agrega topog .. Como está
escrito al comienzo de este capítulo, este método "fácil" de agregar la topografía descrita
aquí está bien, aunque no hay regiones con inclinaciones pronunciadas a lo largo de la
superficie topográfica. (Sobre esto, consulte la última figura del capítulo VI.b "Topografía
correcta", en la que se comparan ambos métodos).
4. VI.b2 ?Correct” Topography
1. Enter the module traveltime analysis. The wavefront-inversion is done according to
chapter II, but the topography is taken into account now (see step 6 below):
1. Ingrese el módulo de análisis de tiempo de viaje. La inversión del frente de onda se
realiza de acuerdo con el capítulo II, pero la topografía se tiene en cuenta ahora
(consulte el paso 6 a continuación):
2. Increase the layer-no to 1.
2. Aumente la capa-no a 1.
3. Activate the option assign in order to assign the wanted traveltimes to layer 1. (It is
recommended to deactivate the option colored now.)
3. Active la opción asignar para asignar los tiempos de viaje deseados a la capa 1. (Se
recomienda desactivar la opción coloreada ahora).
4. Assign the traveltimes to layer 1 by using the different possibilities. Use the options
Forward, Reverse and keep last shot for a better definition at those dataparts,
where the pick position is not well defined (e.g. overlapping files) - for further
information refer to the online help. The traveltimes assigned to layer 1 will be
highlighted (default color green), save the traveltimes.
4. Asigne los tiempos de viaje a la capa 1 utilizando las diferentes posibilidades. Use las
opciones Avance, Retroceso y mantenga el último disparo para una mejor definición en
esas partes de datos, donde la posición de selección no está bien definida (por ejemplo,
archivos superpuestos). Los tiempos de viaje asignados a la capa 1 se resaltarán (color
predeterminado en verde), guarde los tiempos de viaje.
5. Activate the option combine in order to do the inversion for the first layer. (To be
considered: The inversion for the first layer only consists of the determination of the
velocity.)
Active la opción combinar para hacer la inversión para la primera capa. (A tener en
cuenta: la inversión para la primera capa solo consiste en la determinación de la
velocidad).
6. Select Topography and/or altitude in the CombinePanelLayer1 to take the
topography into account correctly. (If the option altitude is activated in addition the
z-values stored within the traveltimes define altitudes and no depths. The depth
values are then calculated in the form reference level – altitude values. The
reference level should be set at least to the maximum existing altitude value to
achieve positive depth values. Please consider: If the option convert altitude to
depth had been activated within step 3 the altitude/depth conversion has already
been done and altitude should not be activated within this step.)
6. Seleccione Topografía y / o altitud en CombinePanelLayer1 para tener en cuenta la
topografía correctamente. (Si la opción altitud está activada, además, los valores z
almacenados dentro de los tiempos de viaje definen altitudes y no profundidades. Los
valores de profundidad se calculan en el nivel de referencia del formulario - valores de
altitud. El nivel de referencia debe establecerse al menos al máximo existente valor de
altitud para lograr valores de profundidad positivos. Tenga en cuenta: si la opción
convertir altitud a profundidad se activó en el paso 3, la conversión de altitud /
profundidad ya se ha realizado y la altitud no debe activarse en este paso).
7. Do some changes of the model if you want (e.g. remove some unwanted velocity
points, adapt the model size) - to be considered: the option topography should be
activated. Increase zmax in such a way, that all layers to be inverted fall into this
depth range.
7. Realice algunos cambios en el modelo si lo desea (por ejemplo, elimine algunos
puntos de velocidad no deseados, adapte el tamaño del modelo): para tener en cuenta:
la opción de topografía debe estar activada. Aumente zmax de tal manera que todas las
capas a invertir caigan en este rango de profundidad.
9. Enter a modelfile name and save this model on disk.
9. Ingrese un nombre de archivo de modo y guarde este modelo en el disco.
10. Close the modelling window.
10. Cierre la ventana de modelado.
11. Increase the layer-no. to 2 and process the data according to chapter II until all the data
is inverted.
11. Aumente la capa-no. 2 y procese los datos de acuerdo con el capítulo II hasta que todos
los datos estén invertidos.
The inverted model of the data shown here consists of two different layers, in which the
topography is taken into account correctly.
El modelo invertido de los datos que se muestran aquí consta de dos capas diferentes, en
las que la topografía se tiene en cuenta correctamente.
Which not negligible errors occur in our example, if the topography is not taken in to
account during the inversión but is only added afterwards (refer to chapter VI.a
“Easy” Topography), is shown in the last figure. Looking at the both results displayed
together, it is obvious, that in this region, where the inclination is steepest, the second layer
boundary of the ?easy” model (green line) differs up to 10 m (i.e. > 15 %, which is not
tolerable!) from the correct model (red line).
En nuestro ejemplo, se producen errores no insignificantes, si la topografía no se tiene en
cuenta durante la inversión, pero solo se agrega después (consulte el capítulo VI.a
Topografía "fácil"), se muestra en la última figura. Al observar los dos resultados que se
muestran juntos, es obvio que en esta región, donde la inclinación es más pronunciada, el
límite de la segunda capa del modelo "fácil" (línea verde) difiere hasta 10 m (es decir,> 15%,
que es ¡no tolerable!) del modelo correcto (línea roja).
As expected, the models do not differ significantly in that regions, where the inclination is
not as steep.
Como se esperaba, los modelos no difieren significativamente en esas regiones, donde la
inclinación no es tan pronunciada.
So, if there are no regions with steep inclinations along the topographic surface, the
topography can be taken in to account in an easy and fast manner as described in chapter
VI.b1 “Easy”. But the – admittedly more time-consuming – method, which leads always to
a correct model, is to use the topographic xz-values to redefine the geometry before doing
any inversion of the data.
Por lo tanto, si no hay regiones con inclinaciones pronunciadas a lo largo de la superficie
topográfica, la topografía puede tenerse en cuenta de una manera fácil y rápida como se
describe en el capítulo VI.b1 "Fácil". Pero el método, que sin duda requiere más tiempo,
que siempre conduce a un modelo correcto, es usar los valores topográficos xz para
redefinir la geometría antes de hacer cualquier inversión de los datos.