GPS授时系统在地震数据采集中的应用

当前使用的主流有线地震仪器大都具备基于GPS授时的时间同步功能，有利于提高地震数据采集的精度。此外，可用于定位或授时装置，并具有低功耗、低价格、高灵敏度等特点的GPS芯片的出现使得野外采集节点独立完成采集时间同步，自主进行采集工作成为可能，也为复杂地形的地震勘探数据采集提供便捷。

从炮点激发控制的角度而言，当前的地震勘探施工中，用于控制炮点激发的无线遥爆系统(井炮施工)和可控震源控制系统(可控震源施工)与仪器主机连接，使用脉冲信号或约定启动时间的方式完成时间同步，保证炮点激发时刻和仪器开始采集时刻的一致性，如图1和2所示(分别为有线系统和无线系统采用传统时间同图步方式的示意图)

节点数据GPS授时原理图1

有线数据GPS授时原理图2

近年来，野外采集道数越来越大，激发炮点也越来越多，为缩短作业周期，可考虑采用基于GPS授时的数据采集和炮点激发相互独立的工作方式生产。这种生产方式的具体做法是:在采集时，地震仪器使用GPS作为时钟源，连续采集记录;炮点自主激发，无需等待仪器指令，采集结束后，使用二者记录的GPS时间截取地震资料，从而排除施工环境、电台传输距离等因素对施工效率的影响。由于使用了GPS这一共同的时间基准，震源和记录系统就没必要实时同步，地震采集系统各部分就变得更加独立，野外施工也将更加便捷、高效。

随着“两宽一高”采集方法的广泛应用，地震勘探仪器的野外采集道数越来越大，配备设备数量在万道以上的采集项目在目前已经十分普遍。对于有线地震数据采集系统而言，为满足大道数的采集需求，必须具备更高的数据传输速率和更大的带道能力，这也是当前需要突破的技术瓶颈。

基于GPS授时技术的无线仪器或节点仪器突破传统有线地震仪器在数据传输方面的限制，实现无限道采集。但是，在野外施工时，采用该设计理念的仪器需要定期进行数据回收、处理和格式编排，才能输出所需地震资料。随着野外勘探对采集道数需求的不断增加，GPS授时技术无疑会成为突破当前有线地震仪器发展瓶颈的重要支撑技术。

随着相关技术的不断进步，GPS授时技术在地震仪器中的应用越来越为广泛，目前主要用于地震数据采集系统的时间同步、采集数据的时间标记以及震源控制系统的时间同步三个方面，它在提高地震数据采集精度的同时，也促进了许多新型施工方法的出现。

GPS授时系统将为丰富地震仪器功能，提升仪器各方面性能以及提高野外生产效率提供技术支撑。