C/C++实现segy文件的读取详解

背景知识

SEGY文件是地震勘探中的一种数据格式，常用于地震波形数据的存储、传输和处理。SEGY文件的数据结构是按二进制格式排列的，因此需要用二进制读写的方式进行操作。

读取SEGY文件的过程

打开SEGY文件

可以使用C/C++中标准的文件操作函数fopen()打开SEGY文件，此函数返回一个文件指针(FILE *fp)，之后所有的文件操作都通过该指针进行。

FILE *fp;
fp = fopen("data.segy", "rb");

读取SEGY文件头

SEGY文件头包含了一些数据格式、采样率等信息，该信息对于后续的数据的读取和处理十分重要。可以通过读取SEGY文件头来获取这些信息。

fseek(fp, 0, SEEK_SET); // 将文件指针移动到文件开头
fread(&segy_hdr, sizeof(struct SEGY_HDR), 1, fp); // 读取结构体

读取SEGY数据

SEGY数据是按照二进制格式存储的，因此需要通过读二进制的方式进行读取。读取SP数据的方式如下：

fseek(fp, 3600, SEEK_SET); // 将文件指针移动到SP数据的位置
for(int i=0; i<segy_hdr.ns; i++){
    fread(&data, sizeof(float), 1, fp); // 读取一个采样点的数据
    // 读取到的数据可以进行相应的处理
}

可以通过循环读取数据，逐个采样点地读取数据。按照上述方式，可以读取所有的数据。

关闭SEGY文件

文件使用完毕后，需要及时关闭以释放资源。可以使用fclose()函数对之前打开的文件进行关闭操作。

fclose(fp);

示例1：读取SEGY文件头

#include <stdio.h>

struct SEGY_HDR {
    int job_id;
    int line_num;
    int reel_num;
    short ntrpr;
    short nart;
    unsigned short hdt;
    unsigned short dto;
    short data_form;
    unsigned short ns;
    unsigned short ds;
    short dt_flag;
    short igc_flag;
    short sfb_flag;
    short amp_code;
    short over_tape;
    int x_src;
    int y_src;
    int x_grp;
    int y_grp;
    short elevation;
    short src_depth;
    short grp_elev;
    short grp_depth;
    int scalel;
    int scaleh;
    short sdu;
    short cbd;
    short ampl;
    short units;
    short polarity;
    char pad[240]; // struct size: 320 bytes
};

void read_segy_hdr(char *filename){
    FILE *fp;
    struct SEGY_HDR segy_hdr; // SEGY文件头结构体
    fp=fopen(filename,"rb");
    if(fp == NULL){
        printf("open file failed.\n");
        return;
    }
    fseek(fp, 0, SEEK_SET); // 将文件指针移动到文件开头
    fread(&segy_hdr, sizeof(struct SEGY_HDR), 1, fp); // 读取结构体
    printf("The job ID is %d\n",segy_hdr.job_id);
    printf("The line number is %d\n",segy_hdr.line_num);
    printf("The reel number is %d\n",segy_hdr.reel_num);
    printf("The number of traces per record is %d\n",segy_hdr.ntrpr);
    printf("The number of auxiliary traces per record is %d\n",segy_hdr.nart);
    printf("The sample interval (in microseconds) is %d\n",segy_hdr.hdt);
    printf("The sample interval (in microseconds) is %d\n",segy_hdr.dto);
    printf("The data format code is %d\n",segy_hdr.data_form);
    printf("The number of samples in each trace is %d\n",segy_hdr.ns);
    printf("The sample rate is %d\n",segy_hdr.ds);
    printf("The gain type of field instruments is %d\n",segy_hdr.amp_code);
    printf("The polarity of the source signal is %d\n",segy_hdr.polarity);
    fclose(fp); // 关闭文件
    return;
}

int main(){
    read_segy_hdr("data.segy"); // 传入SEGY文件名，读取SEGY文件头
    return 0;
}

该程序可以读取SEGY文件头中的一些信息。

示例2：读取SEGY数据

#include <stdio.h>

struct SEGY_HDR {
    int job_id;
    int line_num;
    int reel_num;
    short ntrpr;
    short nart;
    unsigned short hdt;
    unsigned short dto;
    short data_form;
    unsigned short ns;
    unsigned short ds;
    short dt_flag;
    short igc_flag;
    short sfb_flag;
    short amp_code;
    short over_tape;
    int x_src;
    int y_src;
    int x_grp;
    int y_grp;
    short elevation;
    short src_depth;
    short grp_elev;
    short grp_depth;
    int scalel;
    int scaleh;
    short sdu;
    short cbd;
    short ampl;
    short units;
    short polarity;
    char pad[240]; // struct size: 320 bytes
};

void read_segy_data(char *filename){
    FILE *fp;
    struct SEGY_HDR segy_hdr; // SEGY文件头结构体
    float data;
    int i, j;
    fp=fopen(filename,"rb");
    if(fp == NULL){
        printf("open file failed.\n");
        return;
    }
    fseek(fp, 0, SEEK_SET); // 将文件指针移动到文件开头
    fread(&segy_hdr, sizeof(struct SEGY_HDR), 1, fp); // 读取结构体
    fseek(fp, 3600, SEEK_SET); // 将文件指针移动到SP数据的位置
    for(i=0; i<segy_hdr.ns; i++){
        fread(&data, sizeof(float), 1, fp); // 读取一个采样点的数据
        printf("%f ", data);
        // 读取到的数据可以进行相应的处理
    }
    fclose(fp); // 关闭文件
    return;
}

int main(){
    read_segy_data("data.segy"); // 传入SEGY文件名，读取SEGY数据
    return 0;
}

该程序可以读取SEGY文件中的SP数据，按照一定的格式输出。