如何使用 C# 解析 SEGY 文件中的道头和道数据体

一、背景

SEGY 文件是一种常用于地震勘探和地球物理分析的数据格式，存储了地震波的记录。解析 SEGY 文件可以帮助我们提取地震数据并进行进一步的分析。在本文中，我们将探讨如何使用 C# 读取 SEGY 文件中的文本头、卷头、道头以及道数据体。

二、什么是segy文件？

SEGY 文件的结构分为以下几部分：

文本卷头：3200 字节，包含文件的描述信息，通常以 EBCDIC 或 ASCII 格式编码。
二进制卷头：400 字节，存储了文件的基本元数据，例如采样点数、采样间隔和数据格式等。
道头：每道数据之前包含一个 240 字节的头部，描述了该道的属性，例如道号、采样点数、采样间隔、坐标信息等。
道数据体：存储实际的地震波形数据。

三、部分代码示例

以下是用 C# 实现读取 SEGY 文件的代码示例。

        /// <summary>
        /// 读取道数据, 大文件不建议这种方式读取，可能导致内存溢出。2G内问题不大
        /// </summary>
        /// <param name="segyfile">源文件</param>
        /// <param name="textHdr">返回的文本卷头</param>
        /// <param name="reelHdr">返回的卷头</param>
        /// <param name="trcHdrs">返回的道头数组</param>
        /// <returns>道数据,形如Trc[smp,trc]</returns>
        public static float[,] ReadSegy(string segyfile, out string textHdr, out SegyReelHeader reelHdr, out SegyTraceHeader[] trcHdrs)
        {
            ByteOrder byteOrder = SegyReader.GetByteOrder(segyfile);

            FileStream fs = new FileStream(segyfile, FileMode.Open, FileAccess.Read);
            BinaryReader br = new BinaryReader(fs);

            textHdr = SegyReader.ReadTextHeader(br);
            reelHdr = SegyReader.ReadReelHeader(br, byteOrder);

            var dataFormat = reelHdr.DataFormatCode;
            int smpPerTrc = reelHdr.SmpPerTrc;
            var bytesPerSmp = SegyReader.GetBytesPerSample(dataFormat);  //表示每样点字节数,用于计算每道字节数
            var bytesPerTrc = 240 + smpPerTrc * bytesPerSmp;  //每道字节数

            var trcs = (int)((br.BaseStream.Length - 3600) / bytesPerTrc);

            trcHdrs = new SegyTraceHeader[trcs];
            float[,] trcData = new float[smpPerTrc, trcs];
            for (int i = 0; i < trcs; i++)
            {
                long skip = 3600 + bytesPerTrc * i; //跳过的字节数
                br.BaseStream.Seek(skip, SeekOrigin.Begin);

                trcHdrs[i] = SegyReader.ReadTraceHeader(br, byteOrder);
                float[] trc = SegyReader.ReadTrcData(br, smpPerTrc, bytesPerSmp, byteOrder, dataFormat);
                for (int j = 0; j < smpPerTrc; j++)
                {
                    trcData[j, i] = trc[j];
                }
            }

            br.Close();
            return trcData;
        }

　　　　　/// <summary>
        /// 读取SEGY单道数据
        /// </summary>
        /// <param name="segyfile">源文件</param>
        /// <param name="trcNo">道序号</param>
        /// <returns>道数据</returns>
        public static float[] ReadATrcData(string segyfile, int trcNo)
        {
            ByteOrder byteOrder = SegyReader.GetByteOrder(segyfile);

            FileStream fs = new FileStream(segyfile, FileMode.Open, FileAccess.Read);
            BinaryReader br = new BinaryReader(fs);

            SegyReader.ReadTextHeader(br);
            SegyReelHeader reelHdr = SegyReader.ReadReelHeader(br, byteOrder);

            var dataFormat = reelHdr.DataFormatCode;
            int smpPerTrc = reelHdr.SmpPerTrc;
            var bytesPerSmp = SegyReader.GetBytesPerSample(dataFormat); //表示每样点字节数,用于计算每道字节数
            var bytesPerTrc = 240 + smpPerTrc * bytesPerSmp; //每道字节数

            var skipBytes = 3600 + bytesPerTrc * trcNo; //读取当前道要跳过的字节数,从文件开始计算
            br.BaseStream.Seek(skipBytes, SeekOrigin.Begin);

            float[] trc = SegyReader.ReadTrcData(br, smpPerTrc, bytesPerSmp, byteOrder, dataFormat);

            br.Close();
            return trc;
        }