深入解析SEGY格式地震数据转化的精度问题
詹泽东1，3，胥德平1，3，吴海洋1，3，谢 爽2，王永娟1，3
【摘 要】摘要：在深入研究SEGY地震数据文件结构及其在PC机与IBM工作站平台的编码的基础上，追踪了SEGY格式地震数据从PC机到IBM工作站编码互换的全过程，发现并解决了转化过程的精度损失，从而保证了地震数据转化的精确性，为后续地震数据处理解释的准确性做好铺垫。 【期刊名称】物探与化探 【年(卷),期】2011(035)006 【总页数】4
【关键词】SEGY格式;PC编码;IBM工作站;精度损失
随着地震勘探技术的广泛使用，基于SEGY格式的地震数据处理解释的大型商业软件层次不穷(CGG、Landmark、Paradigm、Petrel等)，这些大型商业软件虽然提供了SEGY格式地震数据的各种转化功能，但是基于知识产权、商业协议等各个方面的原因，作为一般的用户很难使用，与此同时各种地震处理解释方法需要不断研究发展，方法的研究更多地需要在工作站和PC机上交互进行，这样IBM工作站数据与PC机数据格式之间的转化就变得异常重要。目前对IBM工作站的SEGY格式和PC机格式的转化程序很多，但都存在一定的问题，其中最重要的是精度问题，该问题对后期的地震数据处理会带来严重影响，因此保证转化的高精度至关重要，笔者对工作站数据和PC数据的转化进行研究以解决其精度问题，对地震数据处理解释有重要意义。
1 SEGY文件结构简介
地震数据文件的SEGY格式是由勘探地球物理学协会(Society of Exploration
Geophysicists，SEG)制定，目前已经成为全世界统一的地震数据格式［1］。其文件格式数据采用二进制存储，各部分数据之间紧密相连，没有任何分隔符，其文件结构如表1。
2 SEGY文件数据类型
整体来说，SEGY文件中的二进制数据类型分为三类，第一类为无符号整型，第二类为无符号短整型，第三类为字符型。 2.1 字符编码及转化
SEGY文件的40行说明信息属于字符型数据类型，但SEGY字符编码采用EBCDIC码，要在PC机上显示时，需要转化为ASCⅡ码，其转化有相应的转化表，只需对应转化表就可以做互换。 2.2 整型编码及转化
SEGY文件的整型编码与PC机器的整型编码的方式不同，IBM工作站采用的是从高字节到低字节的寻址方式，PC机采用的是从低字节到高字节的寻址方式，因此，SEGY格式的工作站格式整型数据与PC机的转化只需要高低字节互换即可。
2.3 地震数据编码及转化
IBM工作站的地震数据通常采用的是IBM32位浮点数，也可能是IEEE32位浮点型(采用哪种编码是由SEGY文件3 225～3 226字节的信息决定的，其中1表示IBM浮点型，5表示IEEE浮点型，这里只讨论IBM浮点型(IEEE标准可以与IBM之间互换)，但是存储的确是以32位无符号整型数方式存储的，这就使得IBM的工作站与PC机之间的数据转化必须分为两步，首先对无符号整型编码进行高低字节互换，然后通过位操作(C语言具有强大的位操作功能［2］)转
化为PC机浮点型。IBM32位浮点型与PC32位浮点型编码格式如表2，其中指数采用移码，其它位采用补码，S表示尾数的符号位，e的最高位为指数符号位，下面的数字表示在32位中的位置。
3 IBM浮点型尾数存储格式的探究
目前绝大多数人的观点是IBM的浮点型采用的是0.f的存储格式，也就是小数点后接的是非零数字，笔者将标准格式的SEGY文件部分数据解码成PC浮点型后，再将其采用0.f格式逆转化为IBM浮点型，然后与原来SEGY文件数据中的编码用无符号的整型进行对比，其中编码方式都是以无符号整型输出，其中IBM浮点型编码为标准编码，0.f与0.0f IBM编码是IBM浮点型编码采用不同尾数存储格式的编码，如表3。
从表3的数据显示结果可以看出，IBM工作站格式地震数据的尾数存储格式并不是使用0.f的尾数存储格式，而是使用的0.0f尾数存储编码。这与目前大多数人认为IBM浮点型的尾数存储格式采用的是0.f的格式编码是不一致的，但是0.0f尾数编码又会出现精度损失。
4 SEGY格式数据转化精度问题的提出
针对IBM浮点型转化为PC机的浮点型，采用如下公式：
其中，S表示尾数的符号位，底数16为阶的基数(PC机一般用的是2)，e为指数的移码转化的十进制数，f为尾数的数值编码(采用的是补码)［3］。
从公式可以看出，由IBM浮点型转化为PC浮点型作的是乘法运算，通常情况下不会产生精度损失，但是由PC浮点型转化为IBM工作站浮点型要作除法运算，PC机浮点型的有效数字为六七位，由数值计算方法理论［4－6］可知，这个转化过程会产生精度损失。例如，对PC浮点数的0.000 173 087 2转化
深入解析SEGY格式地震数据转化的精度问题
