劉國峰

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083

“地震資料處理與解釋”課程教學(xué)方法初探

劉國峰

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083

“地震資料處理與解釋”是中國地質(zhì)大學(xué)（北京）針對(duì)地球物理專業(yè)大四學(xué)生開設(shè)的一門以實(shí)踐為主的必修課程。針對(duì)該課程的教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合筆者的教學(xué)體會(huì)，探討了新的教學(xué)方法，取得更好的教學(xué)效果。

地震資料處理解釋；地球物理；教學(xué)方法

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院是國內(nèi)歷史最悠久、專業(yè)覆蓋最寬、發(fā)展最迅速的面向礦產(chǎn)資源勘查的專業(yè)院系。其地球物理專業(yè)課包括了重、磁、電、震、放射性等技術(shù)領(lǐng)域。在這些專業(yè)課的培養(yǎng)方案總體設(shè)計(jì)中，包括了兩個(gè)部分，基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)部分（如“應(yīng)用重力學(xué)”、“應(yīng)用地震學(xué)”等），專業(yè)課實(shí)踐部分（如“重力資料處理與解釋”、“地震資料處理與解釋”）。通過系列課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生更為深刻地理解相應(yīng)地球物理勘探方法的理論和實(shí)踐，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！暗卣鹳Y料處理與解釋”和“應(yīng)用地震學(xué)”組成了地震勘探方法教學(xué)體系，如何在“應(yīng)用地震學(xué)”的理論學(xué)習(xí)后掌握好“地震資料處理與解釋”的課程，以達(dá)到更好的實(shí)踐目的，是本文要探討的主要內(nèi)容。

一、授課媒介的選擇

“地震資料處理與解釋”課程共32個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，需要學(xué)生對(duì)地震資料處理中常規(guī)流程進(jìn)行掌握，對(duì)特殊處理手段技術(shù)進(jìn)行了解。為了能夠取得好的教學(xué)效果，地震資料處理解釋軟件的選擇至關(guān)重要。

地震資料處理解釋的軟件系統(tǒng)可按幾個(gè)方面來分類。首先是軟件依托的操作系統(tǒng)分類，主要分為兩類，一類是基于Windows操作系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，另外就是基于Linux操作系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)。由于地震資料處理周期長等特點(diǎn)，在整個(gè)行業(yè)中主流應(yīng)用大多為Linux操作系統(tǒng)。因此我們首先確定要選擇基于Linux的地震資料處理系統(tǒng)。其次就是軟件的選擇，將目前可供選擇的軟件系統(tǒng)分為兩類，一類為目前工業(yè)界應(yīng)用比較廣泛的商業(yè)軟件，例如西方地球物理公司的Omega軟件，法國地球物理公司的CGG軟件，中石油東方地球物理公司的Grisys軟件等，該類軟件的特點(diǎn)是系統(tǒng)完整龐大，界面友好。該軟件用于教學(xué)將面臨幾個(gè)問題，一是軟件購買費(fèi)用昂貴，二是對(duì)安裝機(jī)器的配置要求高，這兩點(diǎn)均導(dǎo)致學(xué)校的教學(xué)實(shí)踐不能夠選擇這類軟件。另外一類是國外大學(xué)建設(shè)和積累多年的以科研和教學(xué)為主要目的地震資料數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，主要包括美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的Seismic Unix(SU)和美國斯坦福大學(xué)的Seismic Exploration Project(SEP)平臺(tái)，二者均包括了數(shù)據(jù)輸入輸出、顯示、常規(guī)處理等模塊，更為可貴的是，二者均開放源代碼，這可大大縮短地球物理學(xué)生和工作者的學(xué)習(xí)周期，其定期更新功能也可讓使用者了解世界上著名科研團(tuán)隊(duì)的研究動(dòng)向。不同的是SU采用C語言為編程語言，SEP采用Fortran為編程語言，考慮到我們學(xué)生計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的背景，我們選用了SU，而課程設(shè)置也圍繞“應(yīng)用地震學(xué)”授課基礎(chǔ)和該軟件設(shè)置。

二、教學(xué)課程的設(shè)置

“地震資料處理與解釋”課程選擇基于Linux系統(tǒng)的SU為授課媒介。在安排課程上，既要考慮學(xué)生對(duì)Linux操作系統(tǒng)的了解，也要把教學(xué)重心放在地震資料處理上。因此在整個(gè)課程的設(shè)置過程中，首先介紹Linux的基本操作，然后根據(jù)SU的學(xué)習(xí)規(guī)律來安排我們的授課內(nèi)容，并在其中穿插介紹Linux系統(tǒng)更深層次的應(yīng)用。課程設(shè)置共為32個(gè)學(xué)時(shí)，均為實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，具體安排可見表1。

表1 “地震資料處理與解釋”教學(xué)具體要求與學(xué)時(shí)安排

三、教學(xué)內(nèi)容的選取

在教學(xué)課程設(shè)置中的每個(gè)章節(jié)中，都包含了眾多內(nèi)容，在有限的課程內(nèi)，應(yīng)更專注于學(xué)生對(duì)概念的理解。第一章的學(xué)習(xí)我們主要讓學(xué)生能夠掌握基本的Linux命令，這其中就包含了要了解vim文本編輯器，這是本課程的基礎(chǔ)，通過4個(gè)課時(shí)的邊學(xué)邊練，基本能夠掌握基本操作。第二章到第五章是學(xué)習(xí)SU的基礎(chǔ)，通過這些章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本掌握了數(shù)據(jù)的格式，特別是道頭字的概念，如何繪制地震數(shù)據(jù)來查看處理結(jié)果，如何改變道頭字。無論在理論課學(xué)習(xí)還是實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)中，教學(xué)重點(diǎn)都在第六章和第七章。在地震資料處理中，一個(gè)關(guān)鍵問題是對(duì)地震資料進(jìn)行品質(zhì)分析和去噪。在去噪的過程中，需要將地震數(shù)據(jù)變換到不同的域或者空間，然后將有效信號(hào)和噪聲區(qū)別開來，例如tau-p域?qū)⒍啻尾ê鸵淮尾ǚ珠_。該章中的一些變換,例如gabor變換，同時(shí)也是地震資料屬性提取和分析的基礎(chǔ)。而傅立葉分析等則是對(duì)數(shù)據(jù)品質(zhì)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)，因此在第六章中，我們安排了關(guān)鍵變換和濾波技術(shù)的學(xué)習(xí)，其主要介紹模塊及其用處見表2。

表2 關(guān)于地震數(shù)據(jù)濾波、變換及屬性的主要教學(xué)內(nèi)容

地震資料的常規(guī)處理章節(jié)是本次課程的重點(diǎn)，首先要學(xué)生掌握各個(gè)環(huán)節(jié)操作的具體意義。這需要在具體模塊的實(shí)踐前對(duì)相應(yīng)的理論進(jìn)行簡單的講解，然后逐個(gè)模塊進(jìn)行講解和實(shí)踐。我們正演了一個(gè)三層介質(zhì)的地震數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給學(xué)生，然后逐個(gè)模塊進(jìn)行講解和實(shí)踐，整個(gè)課程講完后，得到最后的成像結(jié)果，學(xué)生也基本掌握了整個(gè)地震數(shù)據(jù)處理流程。地震資料常規(guī)處理中主要講授的模塊如表3。

表3 關(guān)于地震資料常規(guī)處理主要教學(xué)內(nèi)容

為了讓學(xué)生能夠深入的了解SU的工作原理，我們?cè)O(shè)置了基于SU的編程課時(shí)，讓學(xué)生了解命令行參數(shù)如何讀到程序里面，如何設(shè)置程序的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出，以及如何調(diào)用現(xiàn)有的函數(shù)庫來輔助完成我們的工作任務(wù)在了解新技術(shù)新方法中，我們集中討論了地震數(shù)據(jù)處理的核心偏移成像的發(fā)展和未來的發(fā)展。

四、結(jié)論和建議

以SU為媒介講授“地震資料處理與解釋”，通過課程實(shí)踐證明，能夠完成在有限課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握地震資料處理的常規(guī)流程，同時(shí)使將來進(jìn)行深入學(xué)習(xí)的學(xué)生掌握了一項(xiàng)開發(fā)平臺(tái)。在課程中，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題和解決問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，是本門課程不斷努力的方向。

[1]馮坂，劉財(cái)，張祥順.《勘探地震學(xué)》形象化教學(xué)方法的探討[J].高教論壇，2009，(4)：88-89.

[2]李淑玲，姚長利，孟小紅.“應(yīng)用地磁學(xué)”課程建設(shè)與改革[J].中國地質(zhì)教育，2009，(1)：110-113.

[3]張帥，張愛平.“數(shù)學(xué)物理方程”課程教學(xué)方法初探[J].中國地質(zhì)教育，2011，(3)：23-26.

Research on Teaching Method of Seismic Data Processing and Interpretation

LIU Guo-feng
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Seismic data processing and interpretation is a required practice course for the fourth undergraduates of geophysics major in China University of Geosciences(Beijing). Based on the teaching aim and content, combining with teaching experience, the author discussed a new teaching method and hoped to get a better teaching effect.

seismic data processing and interpretation; geophysics; teaching method

G642

A

1006-9372 （2012）01-0068-03

2011-11-08。

劉國峰，男，講師，主要從事復(fù)雜介質(zhì)地震波傳播和成像的教學(xué)和研究工作。