CN102012517A - 地下介质成像方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地下介质成像方法，包括：在炮点激发人工地震，获取炮点和检波点的地震数据；分解标量波动方程的旁轴近似解，获得透镜项和绕射项；拆分所述绕射项，获得纵线方向绕射项和测线方向绕射项；根据所述炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法分别对所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项进行延拓求解，分别获得所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场；根据所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场进行褶积计算，获得所述指定地下深度层的地下介质的像。本发明还提供一种地下介质成像装置。采用本发明提供的地下介质成像方法和装置，成像过程有效的减少频散的影响，因而能够增大延拓步长，提高地下介质成像的速度。

Description

地下介质成像方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及人工地震勘探技术，尤其涉及一种地下介质成像方法和装置。

背景技术

在地震勘探中，为了直观地观察到地下介质，确定油气储层信息，需要采取人工地震勘探的方法，通过人工产生的地震波对地下介质进行成像。具体方法为：在炮点埋设***或其它震源激发，从而人工产生地震波；在地表设置用于接收地震数据的检波点，该地震数据为炮点激发后经地层反射到地表的地震波信息，例如，炮点激发后经地层反射到地表的地震波的振幅等信息，该地震数据能够反映从炮点到检波点的地下介质的信息，根据接收到的地震数据对地下介质进行成像。

目前，在获得地震波信息后，通过单程波方法的有限差分计算对地下介质进行成像。在单程波方法的有限差分计算方法中，对差分算子进行有限阶数的近似，采用近似的差分算子分别对纵线方向与测线方向的地震数据进行差分。对差分算子进行有限阶数的近似的常用方法是，对差分算子进行二阶近似或四阶近似，例如，有限差分法的二阶近似的差分算子为：

有限差分法的四阶近似的差分算子为：

其中Δx为差分方向的间距。

采用上述有限差分法，是对差分算子的有限精度的近似，因此在成像计算过程中如果延拓步长过大容易会产生频散。为了避免频散对于成像的不良影响，则必须限制延拓步长的大小，因此降低了对于单程波波动方程的计算速度，降低了地下介质成像的速度。

发明内容

本发明实施例提供一种地下介质成像方法，用以解决现有技术中的缺陷，提高地下介质成像的速度。

本发明实施例还提供一种地下介质成像装置，用以解决现有技术中的缺陷，提高地下介质成像的速度。

本发明实施例提供了一种地下介质成像方法，包括：

在炮点激发人工地震，获取炮点和检波点的地震数据；

分解标量波动方程的旁轴近似解，获得透镜项和绕射项；

拆分所述绕射项，获得纵线方向绕射项和测线方向绕射项；

根据所述炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法分别对所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项进行延拓求解，分别获得所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场；

根据所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场进行褶积计算，获得所述指定地下深度层的地下介质的像。

如上所述的地下介质成像方法，其中，所述根据所述炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法分别对所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项进行延拓求解，分别获得所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场包括：

在所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入所述炮点和检波点的地震数据；

采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，获得中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场；

判断所述中间地下深度层是否等于指定地下深度层；

如果是，结束所述延拓求解的计算流程；

否则，在所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项中分别代入所述中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场，返回执行所述采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项的步骤。

如上所述的地下介质成像方法，其中，所述采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项包括：

根据差分算法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，其中，所述差分算法的差分算子为谱微分矩阵。

如上所述的地下介质成像方法，其中，所述谱微分矩阵中的每一项为：

$d_{p,q}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}{\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)}^2{(-1)}^{p+q+1}\frac{1}{{\sin }^2(\mathrm{\π}(p-q)/n_x)},& p\≠q\\ -\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)\frac{2{(n_x/2)}^2+1}{6},& p=q\end{array}\right.$

其中，n_x为差分方向的总离散点数，Δx为差分方向的间距，p为谱微分矩阵的行序号，q为谱微分矩阵的列序号。

本发明实施例还提供了一种地下介质成像装置，包括：

检测单元，用于在炮点激发人工地震后获取炮点和检波点的地震数据；

第一计算单元，用于分解标量波动方程的旁轴近似解，获得透镜项和绕射项；

拆分单元，用于拆分所述绕射项，获得纵线方向绕射项和测线方向绕射项；

第二计算单元，用于根据所述炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法对所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项进行延拓求解，分别获得所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场；

成像单元，用于根据所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场进行褶积成像，获得所述指定地下深度层的地下介质的像。

如上所述的地下介质成像装置，其中，所述第二计算单元包括：

代入模块，用于在控制模块的控制下，在所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入所述炮点和检波点的地震数据或者中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场；

计算模块，用于采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，获得中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场；

控制模块，用于判断所述中间地下深度层是否等于指定地下深度层；如果是，结束所述延拓求解的计算流程；否则，控制代入模块在所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入所述中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场。

如上所述的地下介质成像装置，其中，所述计算模块具体用于根据差分算法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，其中，所述差分算法的差分算子为谱微分矩阵。

如上所述的地下介质成像装置，其中，所述谱微分矩阵中的每一项为：

$d_{p,q}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}{\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)}^2{(-1)}^{p+q+1}\frac{1}{{\sin }^2(\mathrm{\π}(p-q)/n_x)},& p\≠q\\ -\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)\frac{2{(n_x/2)}^2+1}{6},& p=q\end{array}\right.$

其中，n_x为差分方向的总离散点数，Δx为差分方向的间距，p为谱微分矩阵的行序号，q为谱微分矩阵的列序号。

由上述技术方案可知，本发明实施例在求解纵线方向绕射项和测线方向绕射项时，通过采用谱微分矩阵作为差分算子，对差分算子进行了无限阶精度的近似，因此成像过程中不会受到频散的影响，从而能够增大延拓步长，缩小单程波波动方程的计算周期，所以能够提高地下介质成像的速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一地下介质成像方法的流程图；

图2为本发明实施例二地下介质成像装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一地下介质成像方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤。

步骤101：在炮点激发人工地震，获取炮点和检波点的地震数据。

在此步骤中，炮点的地震数据根据激发人工地震的预设数据获取，检波点的地震数据通过在检波点进行检测获取。地震数据具体可以包括：炮点坐标、检波点坐标、检波点地震波的振幅信息、地震波从炮点到检波点的传播时间以及地震数据在检波点的采样间隔。此步骤的具体过程包括：首先，设置人工地震的炮点与检波点，记录或检测得到炮点与检波点的坐标。然后，在炮点埋设***并根据激发人工地震的预设数据激发产生地震波，在检波点接收该地震波在地下介质中传播后反射回地表的地震波，检测检波点的地震波的振幅信息以及地震波从炮点到检波点的传播时间。

步骤102：分解标量波动方程的旁轴近似方程，获得透镜项和绕射项。

此步骤的具体过程包括：

首先，地震波在地下的传播满足如下标量波动方程：

$\frac{{\∂}^{2}P}{{\∂x}^2}+\frac{{\∂}^{2}P}{{\∂y}^2}+\frac{{\∂}^{2}P}{{\∂z}^2}=\frac{1}{\mathrm{\υ}{(x,y,z)}^2}\frac{{\∂}^{2}P}{{\∂t}^2}$

其中，P为压力场，υ(x，y，z)为地下介质的声波速度，x、y、z分别表示三维直角坐标系的三个数轴方向，t表示时间。将上述标量波动方程转化为亥姆霍兹方程并得到该标量波动方程的旁轴近似方程。该旁轴近似方程为：

$\frac{\∂P}{\∂z}=\±\frac{\mathrm{i\ω}}{\mathrm{\υ}(x,y,z)}\sqrt{1+\frac{{\mathrm{\υ}}^2(x,y,z)}{{\mathrm{\ω}}^2}(\frac{{\∂}^2}{{\∂x}^2}+\frac{{\∂}^2}{\∂y^2})}P$

其中，ω为地震波的频率，正负号表示延拓方向。

然后，将上述旁轴近似方程近似为二阶方程，该二阶方程表示为：

$\frac{\∂P}{\∂z}=\frac{\mathrm{i\ω}}{\mathrm{\υ}(x,y,z)}[1+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\α}}_{i}S}{{\mathrm{\β}}_{i}S}]P$

其中，α_i与β_i为优化成像角度的方程系数，n为二阶方程的个数且n为整数，S＝S_x+S_y，且

接下来，求解上述二阶方程，获得透镜项

以及如下绕射项：

$\frac{\∂P_1}{\∂z}=\frac{\mathrm{i\ω}}{\mathrm{\υ}(x,y,z)}\frac{{\mathrm{\α}}_{1}S}{1+{\mathrm{\β}}_{1}S}{P}_1$

$\frac{\∂P_2}{\∂z}=\frac{\mathrm{i\ω}}{\mathrm{\υ}(x,y,z)}\frac{{\mathrm{\α}}_{2}S}{1+{\mathrm{\β}}_{2}S}{P}_2$

$......$

$\frac{\∂P_n}{\∂z}=\frac{\mathrm{i\ω}}{\mathrm{\υ}(x,y,z)}\frac{{\mathrm{\α}}_{n}S}{1+{\mathrm{\β}}_{n}S}{P}_n$

步骤103：拆分上述绕射项，获得纵线方向绕射项和测线方向绕射项。

如果直接对步骤102获得的绕射项进行求解，求解过程中需要涉及大规模的稀疏矩阵计算，导致需要耗费大量时间，限制成像速度，所以，在步骤103中，对上述绕射项沿着纵线方向和测线方向进行拆分。拆分后获得的纵线方向绕射项和测线方向绕射项分别为：

$\frac{\∂P_m}{\∂z}=\frac{\mathrm{i\ω}}{\mathrm{\υ}(x,y,z)}\frac{{\mathrm{\α}}_m{S}_x}{1+{\mathrm{\β}}_m{S}_x}{P}_m$

$\frac{\∂P_m}{\∂z}=\frac{\mathrm{i\ω}}{\mathrm{\υ}(x,y,z)}\frac{{\mathrm{\α}}_m{S}_y}{1+{\mathrm{\β}}_m{S}_y}{P}_m$

其中，x与y分别表示纵线方向与测线方向，m为二阶方程序号，且m＝1，2，...，n。

步骤104：根据炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法分别对上述纵线方向绕射项和测线方向绕射项进行延拓求解，分别获得炮点和检波点的指定地下深度层的波场。

在本步骤中，包括对炮点和检波点分别进行计算，具体地，针对其中一者均包括如下过程。

首先，在纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入地震数据。

然后，采用谱微分矩阵差分法分别求解纵线方向绕射项和测线方向绕射项，获得中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场。

最后，判断中间地下深度层是否等于指定地下深度层；如果是，结束延拓求解的计算流程，获得的中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场就是指定地下深度层的波场；否则，在纵线方向绕射项和测线方向绕射项中分别代入中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场，返回执行采用谱微分矩阵差分法分别求解纵线方向绕射项和测线方向绕射项的步骤。采用上述方法，将每次计算获得的中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场代入纵线方向绕射项和测线方向绕射项中，经过循环求解，直到中间地下深度层等于指定地下深度层，结束延拓求解的计算流程。

针对炮点与检波点的地震数据，分别根据上述过程，计算得到炮点与检波点的指定地下深度层的波场。

在上述过程中，对于纵线方向绕射项和测线方向绕射项，均采用差分算法求解。绕射项的差分格式的表达式为：

u_j，k+1+(α₁-iβ₁)(D₂u_j，k+1)＝u_j，k+(α₁+iβ₁)(D₂u_j，k)

其中，u为待求解的项，j表示当前差分计算的点的序号，D₂为差分算子，k为地下深度层的序号。

在本发明实施例中，采用拟微分算子和李代数理论，对D₂采用无限精度的近似。具体地，将D₂近似为谱微分矩阵，该矩阵中的每一项为：

$d_{p,q}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}{\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)}^2{(-1)}^{p+q+1}\frac{1}{{\sin }^2(\mathrm{\π}(p-q)/n_x)},& p\≠q\\ -\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)\frac{2{(n_x/2)}^2+1}{6},& p=q\end{array}\right.$

其中，n_x为差分方向的总离散点数，Δx为差分方向的间距，p为谱微分矩阵的行序号，q为谱微分矩阵的列序号。

分别将差分算子代入待求解的纵线方向绕射项和测线方向绕射项，求解出纵线方向和测线方向的波场。

步骤105：根据上述炮点和检波点的指定地下深度层的波场进行褶积计算，获得指定地下深度层的地下介质的像。

此步骤中，褶积成像的具体方法为：将炮点和检波点的波场在频率域对应相乘。

以上通过实施例一对地下介质成像方法进行了介绍，以下通过实施例二对采用该方法的地下介质成像装置进行简要介绍。

图2为本发明实施例二地下介质成像装置的结构示意图。如图2所示，该装置具体包括：检测单元21、第一计算单元22、拆分单元23、第二计算单元24和成像单元25。

其中，检测单元21在炮点激发人工地震后获取炮点和检波点的地震数据并将该地震数据传送给第二计算单元24。其中，地震数据具体包括：炮点坐标、检波点坐标、检波点地震波的振幅信息、地震波从炮点到检波点的传播时间以及采样间隔。

第一计算单元22分解标量波动方程的旁轴近似解，获得透镜项和绕射项并传送给拆分单元23。具体地，第一计算单元22将标量波动方程转化为亥姆霍兹方程并得到该标量波动方程的旁轴近似方程，将旁轴近似方程近似为二阶方程，求解上述二阶方程，获得透镜项以及绕射项。

拆分单元23接收来自第一计算单元22的透镜项和绕射项，拆分该透镜项，获得纵线方向透镜项和测线方向透镜项并传送给第二计算单元24。

第二计算单元24接收来自拆分单元23的纵线方向透镜项和测线方向透镜项，接收来自检测单元21的炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法对上述纵线方向透镜项和测线方向透镜项进行延拓求解，分别获得炮点和检波点的指定地下深度层的波场并传送给成像单元25。

具体地，第二计算单元24包括：代入模块、计算模块和控制模块。代入模块在控制模块的控制下，在纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入炮点和检波点的地震数据或者中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场。计算模块采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，获得中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场。控制模块判断中间地下深度层是否等于指定地下深度层；如果是，结束延拓求解的计算流程；否则，控制代入模块在纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场。其中，对于炮点和检波点中的任何一者，计算模块分别对所述纵线方向透镜项和测线方向透镜项进行单程波差分算法求解，其中，单程波差分算法的差分算子为谱微分矩阵。一种较佳的实施方式为，该谱微分矩阵中的每一项为：

$d_{p,q}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}{\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)}^2{(-1)}^{p+q+1}\frac{1}{{\sin }^2(\mathrm{\π}(p-q)/n_x)},& p\≠q\\ -\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)\frac{2{(n_x/2)}^2+1}{6},& p=q\end{array}\right.$

其中，n_x为差分方向的总离散点数，Δx为差分方向的间距，p为谱微分矩阵的行序号，q为谱微分矩阵的列序号。

成像单元25接收来自第二计算单元24的炮点和检波点的指定地下深度层的波场，根据炮点和检波点的指定地下深度层的波场进行褶积成像，获得指定地下深度层的地下介质的像。具体地，成像单元25将炮点和检波点的波场在频率域对应相乘，获得指定地下深度层的地下介质的像。

由以上具体实施方式可见，在地下介质成像过程中，采用谱微分矩阵法求解纵线方向绕射项和测线方向绕射项，采用谱微分矩阵作为差分算子，因为谱微分矩阵对差分算子进行了无限阶精度的近似，因此求解过程不会受到频散的影响，不必担心延拓步长的增大对频散造成不利影响，从而能够增大延拓步长。由于在单程波波动方程的计算过程中，以每一个延拓步长对应一个计算周期，因此本发明实施例的地下介质成像方法缩小了单程波波动方程的计算周期，提高计算速度，所以提高了地下介质成像的速度。实践表明，在达到相同成像效果的前提下，采用本发明实施例的地下介质成像方法和装置，延拓步长能够达到现有成像方法的延拓步长的2倍，因此，地下介质成像速度能够提高到现有成像方法的2倍。

需要说明的是：对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种地下介质成像方法，其特征在于，包括：

在炮点激发人工地震，获取炮点和检波点的地震数据；

分解标量波动方程的旁轴近似解，获得透镜项和绕射项；

拆分所述绕射项，获得纵线方向绕射项和测线方向绕射项；

根据所述炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法分别对所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项进行延拓求解，分别获得所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场；

根据所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场进行褶积计算，获得所述指定地下深度层的地下介质的像。

2.根据权利要求1所述的地下介质成像方法，其特征在于，所述根据所述炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法分别对所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项进行延拓求解，分别获得所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场包括：

在所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入所述炮点和检波点的地震数据；

采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，获得中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场；

判断所述中间地下深度层是否等于指定地下深度层；

如果是，结束所述延拓求解的计算流程；

否则，在所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项中分别代入所述中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场，返回执行所述采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项的步骤。

3.根据权利要求2所述的地下介质成像方法，其特征在于，所述采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项包括：

根据差分算法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，其中，所述差分算法的差分算子为谱微分矩阵。

4.根据权利要求3所述的地下介质成像方法，其特征在于，所述谱微分矩阵中的每一项为：

$d_{p,q}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}{\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)}^2{(-1)}^{p+q+1}\frac{1}{{\sin }^2(\mathrm{\π}(p-q)/n_x)},& p\≠q\\ -\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)\frac{2{(n_x/2)}^2+1}{6},& p=q\end{array}\right.$

其中，n_x为差分方向的总离散点数，Δx为差分方向的间距，p为谱微分矩阵的行序号，q为谱微分矩阵的列序号。

5.一种地下介质成像装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于在炮点激发人工地震后获取炮点和检波点的地震数据；

第一计算单元，用于分解标量波动方程的旁轴近似解，获得透镜项和绕射项；

拆分单元，用于拆分所述绕射项，获得纵线方向绕射项和测线方向绕射项；

第二计算单元，用于根据所述炮点和检波点的地震数据，采用谱微分矩阵差分法对所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项进行延拓求解，分别获得所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场；

成像单元，用于根据所述炮点和检波点的指定地下深度层的波场进行褶积成像，获得所述指定地下深度层的地下介质的像。

6.根据权利要求5所述的地下介质成像装置，其特征在于，所述第二计算单元包括：

代入模块，用于在控制模块的控制下，在所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入所述炮点和检波点的地震数据或者中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场；

计算模块，用于采用谱微分矩阵差分法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，获得中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场；

控制模块，用于判断所述中间地下深度层是否等于指定地下深度层；如果是，结束所述延拓求解的计算流程；否则，控制代入模块在所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项中代入所述中间地下深度层的纵线方向和测线方向的波场。

7.根据权利要求6所述的地下介质成像装置，其特征在于，所述计算模块具体用于根据差分算法分别求解所述纵线方向绕射项和测线方向绕射项，其中，所述差分算法的差分算子为谱微分矩阵。

8.根据权利要求7所述的地下介质成像装置，其特征在于，所述谱微分矩阵中的每一项为：

$d_{p,q}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}{\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)}^2{(-1)}^{p+q+1}\frac{1}{{\sin }^2(\mathrm{\π}(p-q)/n_x)},& p\≠q\\ -\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n_x\mathrm{\Δx}}\right)\frac{2{(n_x/2)}^2+1}{6},& p=q\end{array}\right.$

其中，n_x差分方向的总离散点数，Δx为差分方向的间距，p为谱微分矩阵的行序号，q为谱微分矩阵的列序号。

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