劉 洋

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院地震資料處理中心，遼寧 盤錦 124000）

目前，我國正面臨著能源緊張的新局勢，使得我國石油勘探行業(yè)背負著沉重的壓力，特別是在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備基礎(chǔ)上，還需要完成大面積、大道數(shù)、高分辨率的地震勘探任務(wù)，然而我國現(xiàn)有的地震勘探方式、地震儀設(shè)備基本趨于完善和成熟，并且無法對現(xiàn)有地震勘探儀器進行改變，只能針對地震勘探數(shù)據(jù)的格式和儲存介質(zhì)進行研究和分析，以此在誤操作前提下為已改變數(shù)據(jù)格式的文件和丟失的數(shù)據(jù)恢復(fù)提供理論方面的參考。

1 地震勘探數(shù)據(jù)的格式

1.1 SEG-D 數(shù)據(jù)格式

在SEG-D 數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)中，將多種數(shù)據(jù)信息存儲在一個數(shù)據(jù)塊Block 中，但數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)段字頭無法對記錄信息進行合并。Block 中合并的數(shù)據(jù)存儲大小基本相同，但將多個數(shù)據(jù)文件合并后的Block 大小卻并不相同，其最大體積也控制在128 千字節(jié)以內(nèi)。與此同時，SEG-D 數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)還有著較高的靈活性與簡便性，但這種格式的靈活多變性又會導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式混亂。究其根本原因在于SEG-D 數(shù)據(jù)格式記錄塊有著大小不同的數(shù)據(jù)文件段頭，特別是在數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)記錄塊信心等方面也存在明顯差異，這在一定程度上降低了解編模塊的通用性，使得便捷模塊無法有效解析野外彩帶。此外，SEG-D 數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)中已明確規(guī)定，在每個磁帶的起始位置設(shè)置一個儲存標(biāo)志，主要用于記錄磁帶參數(shù)信息或格式參數(shù)等。SEG-D 數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)還對數(shù)據(jù)磁道段頭第十二個字節(jié)作出了明確規(guī)定，若字節(jié)內(nèi)容為03，則證明該磁道已重新進行了編寫，且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不只修改了該磁道中的一個數(shù)據(jù)值。對數(shù)據(jù)進行采集時，若數(shù)據(jù)出現(xiàn)傳輸錯誤，那么該系統(tǒng)采樣值將會自動發(fā)出示警信號，而采集數(shù)據(jù)設(shè)備也會復(fù)制前一次采樣值，或者通過處理差值來獲得缺失的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)采集設(shè)備對地震設(shè)備噪聲進行處理時，若參數(shù)配置相同，說明此數(shù)據(jù)信息已進行過編輯或修改。

1.2 SEG-Y 數(shù)據(jù)格式

SEG-Y 數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)不僅是地震勘探數(shù)據(jù)格式，還是規(guī)范的地震數(shù)據(jù)交換格式。SEG-Y 數(shù)據(jù)格式在數(shù)據(jù)處理、解編過程中，通常需要按照SEG-Y 格式標(biāo)準(zhǔn)進行輸出。實際上SEG-Y 數(shù)據(jù)格式可以在兩個系統(tǒng)設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)共享和傳輸，而SEG-Y 數(shù)據(jù)格式的文件頭數(shù)據(jù)與道頭數(shù)據(jù)又由2Byte、4Byte 組成。但系統(tǒng)結(jié)合實際需求擴展SEG-Y 數(shù)據(jù)格式時，有些系統(tǒng)對1Byte 數(shù)據(jù)進行了定義，有些系統(tǒng)則定義了4Byte 浮點數(shù)據(jù)，還有部分系統(tǒng)將位置正確的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)移到了其他位置，由此形成不規(guī)范的SEG-Y 數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，SEG-Y 數(shù)據(jù)信息的提取過程可視為數(shù)據(jù)解析過程，系統(tǒng)也有著一套特定的SEG-Y 數(shù)據(jù)格式處理標(biāo)準(zhǔn)，如CCG 格式、OMEAG 等系統(tǒng)各自都有著不同的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)錄入模塊支持下，可以將SEG-Y 數(shù)據(jù)格式過渡轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)部格式標(biāo)準(zhǔn)，或者借助程序?qū)?nèi)部格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為SEG-Y 數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)共享與傳輸，以此為其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、解析提供便利。這種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就是數(shù)據(jù)輸入、輸出以及SEG-Y數(shù)據(jù)格式與其他格式之間的轉(zhuǎn)換。實際上SEG-Y 數(shù)據(jù)格式可以存儲到磁盤中，并以數(shù)據(jù)塊的形式存儲到磁帶上。磁帶中存儲的SEG-Y 數(shù)據(jù)格式文件，前端由磁帶標(biāo)簽記錄信息Block 塊組成，并且這種Block 塊具有一定的可選擇性[1]。

1.3 道塊數(shù)據(jù)格式

地震生產(chǎn)施工普遍以SEG-D 記錄格式為主，特別是磁帶上的記錄道主要通過間隔Gap 來劃分出多個數(shù)據(jù)塊。在實踐過程中應(yīng)用道塊記錄模式，盡管可以有效縮短系統(tǒng)循環(huán)時間，但同樣會使得多個道塊被劃分到某個單獨的數(shù)據(jù)塊中，并且不是所有磁道Block 的占據(jù)空間都相同。實際上道塊可以將不同磁道進行聚集，而道塊記錄模式下的磁帶記錄也并非標(biāo)準(zhǔn)的SEG-D 記錄格式，并且只有在408UL 地震儀才能讀出。因此，在道塊數(shù)據(jù)格式使用過程中，無法在現(xiàn)場讀帶，后續(xù)數(shù)據(jù)掃描、處理工作也無法順利進行。盡管3592 磁帶機有較高的記帶速度和工作效率，其容量也相對較大，但在實施過程中仍然會面臨多個方面的問題，即便是廢炮補井也無法挽回這一損失，還會耗費龐大的經(jīng)濟成本，甚至引發(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，因此在地震勘探儀器系統(tǒng)使用期間，必須積極研發(fā)更為簡便、高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模式。

2 地震勘探數(shù)據(jù)的儲存介質(zhì)

目前地震勘探設(shè)備的數(shù)據(jù)儲存介質(zhì)大多為IBM-3490 磁帶機、3580 磁帶機、3592 磁帶機、NASS 磁盤、磁盤陣列等。我國現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范中已明確提出需要將地震勘探數(shù)據(jù)信息存儲到IBM-3590 磁帶機，究其根本原因在于ISM-3590 磁帶機的抗震性能較差，在地震數(shù)據(jù)信息勘探、采集過程中將會面臨較高的難度，因此在地震勘探現(xiàn)場基本不選擇此類磁帶機進行地震數(shù)據(jù)信息的勘探與采集。將采集到的數(shù)據(jù)信息上傳到數(shù)據(jù)處理中心后，還需要利用IBM-3590 磁帶機進行存儲。在地震三維數(shù)據(jù)采集過程中，由于現(xiàn)有的技術(shù)手段有限，使得大多線束數(shù)據(jù)信息被混亂記錄到同一磁帶中，并且在二維地震數(shù)據(jù)采集過程中，還需要將同一個線束地震數(shù)據(jù)記錄到相同的磁帶中。因此，地震勘探數(shù)據(jù)需要利用儀器每隔一日或數(shù)日在現(xiàn)場進行處理，同時留下備份數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)記錄到磁帶中時，還需要待現(xiàn)場處理機讀取數(shù)據(jù)后，及時上交原始磁帶。當(dāng)數(shù)據(jù)處理中心接收到原始磁帶，就可以存儲到IBM-3590 磁帶機。若選擇NAS 盤、磁盤陣列等方式存儲地震勘探數(shù)據(jù)，則需要在地震隊現(xiàn)場處理過程中將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到磁帶上，待移交給數(shù)據(jù)處理中心后，再次完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲[2]。

2.1 地震勘探常用磁帶機

目前較為常見的地震勘探數(shù)據(jù)存儲磁帶機主要包括以下幾種類型：第一，IBM-3490E 磁帶機。這種磁帶機運用了線性數(shù)據(jù)記錄技術(shù)，主要利用清洗帶來完成磁帶機磁頭的清潔與保養(yǎng)工作，整體呈現(xiàn)出了良好的可靠性與穩(wěn)定性。與此同時，IBM-3490E 磁帶機還有著較低的數(shù)據(jù)傳輸率，在三維施工過程中需要花費20s 以上的時間記錄一炮所需時間，在一定程度上阻礙了采集進度，并且這種磁帶機的數(shù)據(jù)記錄密度小、磁帶存儲空間小，尚無法兼容IBM 生產(chǎn)的其他磁帶機，因此這種IBM-3490E 磁帶機目前已在市場中停產(chǎn)；第二，IBM-3580 磁帶機。這種磁帶機的數(shù)據(jù)傳輸率可達15MB/s，數(shù)據(jù)記錄方式也與IBM-3592 大體相同，均以線性蛇形的記錄技術(shù)為主。其數(shù)據(jù)記錄密度相比于IBM-3592 磁帶機更小，主要通過清洗帶來清潔保養(yǎng)磁帶機的磁頭，在穩(wěn)定性、可靠性上比IBM-3590 磁帶機更顯著，但卻無法兼容IBM-3590 磁帶機。此外，這種IBM-3580 磁帶機還具有重量小、體積輕的優(yōu)勢，因此在儀器車上還體現(xiàn)出了良好的抗震性能。目前我國部分區(qū)域的地震儀配備了IBM-3590 磁帶機，經(jīng)現(xiàn)場試驗研究表明，這類磁帶機對野外環(huán)境及技術(shù)要求有著較高的適用性；第三，SONY-SAIT 磁帶機。該型號磁帶機的數(shù)據(jù)傳輸率可達30MB/s，其中第一代磁帶機產(chǎn)品容量大約為500GB 左右，更新后的產(chǎn)品磁帶容量增大。這種磁帶機采用螺旋掃描方式完成數(shù)據(jù)記錄，主要通過內(nèi)部活性磁頭來清潔保養(yǎng)磁帶機，這類磁帶機在數(shù)據(jù)記錄、存儲的安全性與穩(wěn)定性上比IBM-3490與IBM-3592 更顯著，但其磁帶空間過大，一旦數(shù)據(jù)存儲變滿，將會面臨較高的安全風(fēng)險。而SONY-SAIT 磁帶機的優(yōu)勢在于其可以兼容不同類型的SQIT 產(chǎn)品，目前尚未在主流地震勘探設(shè)備中得以廣泛應(yīng)用；第四，IBM-3592 磁帶機。該磁帶機數(shù)據(jù)傳輸速度可達40MB/s，磁帶容量規(guī)格以30GB、60GB 為主，且出售成本較為高昂。該類磁帶機也采用了線性蛇形數(shù)據(jù)記錄方式，利用清洗帶對磁帶機磁頭進行清潔保養(yǎng)。相比于IBM-3590 有著較高的穩(wěn)定性與可靠性，但無法兼容IBM-3590。目前已有企業(yè)將這類IBM-3592 磁帶機配備到了主流地震勘探設(shè)備上，在野外環(huán)境中也體現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性，還達到了基本的技術(shù)要求。但在實際使用過程中磁帶容量相對較大，且每盤磁帶中的數(shù)據(jù)存滿后還需要移交，整體需要面臨較高的風(fēng)險。最重要的是，在二維采集過程中每條線的數(shù)據(jù)量普遍不足10GB，若只在一盤磁帶上記錄數(shù)據(jù)將會造成不必要的成本浪費。

2.2 NAS 技術(shù)

NAS 技術(shù)又稱為網(wǎng)絡(luò)附加存儲技術(shù)，站在儲存結(jié)構(gòu)這一角度，NAS 可以視為功能單一、簡便的計算機，其在結(jié)構(gòu)上遠比計算機更簡化，外觀上與家電產(chǎn)品設(shè)備有著較高的相似性，都需要電源及控制鈕來完成相關(guān)操作。NAS 本質(zhì)上屬于一種網(wǎng)路數(shù)據(jù)儲存、文件備份設(shè)備，按照TCP/IP 協(xié)議在局域網(wǎng)中完成通信，并以文件輸入、輸出的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與傳輸。

2.2.1 NAS 分類

目前現(xiàn)有的NAS 主要包括以下幾種類型：第一，電器型服務(wù)器。電器型服務(wù)器是NAS 系統(tǒng)中最低端的一種產(chǎn)品設(shè)備，其并不需要附件存儲設(shè)備，主要用于提供網(wǎng)絡(luò)存儲空間。由于這種產(chǎn)品設(shè)備不具有高性能組件及相關(guān)管理機制，因此需要花費的成本也相對較少，在安裝、管理、維護等方面也有著良好的漸變性，對IT 資源有限的中小型企業(yè)或需要遠程辦公的企業(yè)有著較高的適用性。這種電器型服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)工作組環(huán)境中起到了決定性作用，可以充分滿足中小型企業(yè)與有著遠程辦公需求的企業(yè)所需的所有局域網(wǎng)絡(luò)功能，真正意義上達到了用戶提出的所有要求；第二，工作組NAS。對于存儲需求相對較小的中小型企業(yè)而言，其可以將工作組NAS 作為首要選擇。工作組NAS 可以滿足數(shù)百GB 到1TB 左右的存儲需求，而某些以商務(wù)辦公軟件、大型數(shù)據(jù)庫為主的企業(yè)大體需要10TB 左右的存儲空間，因此只能選擇中型工作組NAS。經(jīng)調(diào)查研究表明，有60%以上的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器是作為文件中轉(zhuǎn)服務(wù)器使用的，但這種方式并非最佳的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)解決方案。NAS 才是解決資本投資、簡化專業(yè)人士管理問題的最佳技術(shù)手段，并且NAS 系統(tǒng)的組裝也較為簡便，也無需停止正在運行的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，甚至只需要幾天時間就能組裝一個完整的多功能NAS 服務(wù)器；第三，中型NAS。通常情況下，中型NAS 技術(shù)方案有著良好的可擴展性、穩(wěn)定性，還兼具了低端NAS 服務(wù)器的優(yōu)勢，同時系統(tǒng)安裝簡便、提供了專門的網(wǎng)絡(luò)儲存空間、管理維護具有一定的便利性。中型NAS 相比于電器型服務(wù)器、工作組NAS 的售價更加昂貴；第四，大型NAS。對于高端產(chǎn)品而言，NAS 系統(tǒng)的可擴展與實用性功能將會發(fā)揮至關(guān)重要的作用。如FC4500 以及FC/IP4700 這兩種型號的產(chǎn)品設(shè)備，分別提供了兩種不同規(guī)格、不同型號的機架，兼容熱插拔功能，最高可支持7.3TB 大小的空間。最新發(fā)布的4700 系列Clarion型號產(chǎn)品還采用了變色龍技術(shù)架構(gòu)，在NAS 系統(tǒng)中即可對其中的組件服務(wù)進行定義。該產(chǎn)品與前一代產(chǎn)品在其他方面也有著較高的相似性，都具備高性能中央處理器、四個前端及后端光纖通道。最重要的是，該產(chǎn)品可以提供良好的可靠服務(wù)及技術(shù)支持服務(wù)，各種不同網(wǎng)絡(luò)類型的管理軟件還能實現(xiàn)互聯(lián)[3]。

2.2.2 NAS 備份的特點

NAS 備份的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，相比于其他存儲設(shè)備，NAS 備份有著工業(yè)級生產(chǎn)工藝水平，特別是在穩(wěn)定性、可靠性以及安全性等方面更是有著明顯優(yōu)勢；第二，NAS 備份中應(yīng)用了精準(zhǔn)的磁軌備份技術(shù)、增量化技術(shù)以及差異化技術(shù)，切實保障了數(shù)據(jù)備份的完整性以及數(shù)據(jù)恢復(fù)的可行性，某些型號的NAS 產(chǎn)品還有著完善的自動化、規(guī)范化備份管理機制；第三，NAS 備份的操作系統(tǒng)簡便，其IE 瀏覽器的訪問模式更是能有效預(yù)防黑客、木馬病毒的侵襲，極大地提高了NAS 產(chǎn)品的安全性與可靠性；第四，NAS 備份的賬號管理機制可以有效減輕數(shù)據(jù)管理的工作負擔(dān)，使得相關(guān)工作人員獲得一定的數(shù)據(jù)操作權(quán)限，從源頭上避免了服務(wù)器內(nèi)部出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂或數(shù)據(jù)泄露等情況；第五，NAS 備份保留了傳統(tǒng)磁盤陣列技術(shù)，通過RAID 組技術(shù)與磁盤熱插拔技術(shù)對備份數(shù)據(jù)進行自動還原，以此達到節(jié)約NAS 產(chǎn)品維護成本的目的；第六，NAS 技術(shù)還有著遠程訪問、備份等功能優(yōu)勢，有效突破了地域上的局限性，整個安裝流程也較為簡便，面對數(shù)據(jù)故障問題時更是能發(fā)揮更高效的作用；第七，NAS 備份有著優(yōu)越的異構(gòu)平臺兼容性，可以實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)備份操作，并為IT 資源設(shè)備的高效化、科學(xué)化提供基本保障，同時有效避免IT 資源設(shè)備出現(xiàn)重復(fù)投資或閑置浪費等不良現(xiàn)象。

3 結(jié)語

目前我國地震勘探儀器愈發(fā)趨于完善和成熟，在工作原理和技術(shù)要求上短時間也不會發(fā)生明顯變動，并且地震勘探工作在日后開展過程中仍然以SEG-D 數(shù)據(jù)格式為主。由于一線工作人員在地震勘探過程中，仍然會面對面積大、炮數(shù)多、強度高等方面的問題，而操作不當(dāng)也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式發(fā)生不同程度的改變，因此在實踐過程中還需要將道塊模式轉(zhuǎn)變?yōu)镾EG-D 數(shù)據(jù)格式。在地震勘探未來發(fā)展趨勢中，將會以NAS 為主要存儲方式，這也是推動地震勘探工作實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。