加权抛物Radon变换叠前地震数据重建

基于部分动校正（NMO）后反射同相轴在CMP道集上的抛物线走时近似，给出了加权抛物Radon变换叠前地震数据重建方法（WPRT）. WPRT通过在迭代过程中引入变化着的权系数，拓展和改进了传统抛物Radon变换方法，使其可同时完成不规则采样的规则化和空道及近偏移距道重建，且有更高的计算效率. 文中给出了应用WPRT进行近偏移距和中偏移距的空地震道重建及数据规则化的算法实现. 理论模型和实际地震资料的地震数据重建结果显示了本文算法的优点.     

基于高通滤波的频率-空间域经验模态分解压制高频噪声

高频噪声压制是高分辨率地震数据处理中提高信噪比的关键性问题.本文针对f-x(频率-空间)反褶积空间预测滤波器无法处理非平稳、非线性信号的缺点,提出了一种基于高通滤波的频率-空间域经验模态分解(Empirical Mode Decomposition in the frequency-space domain,f-xEMD)压制地震剖面中高频噪声的方法.该方法采用全域高通滤波从原始数据中分离出含有部分有效信号的高频数据,将其变换到f-x域,然后在滑动的短窗口内提取每一个频率的空变数据序列进行EMD分解得到高频复本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)IMF1,将所有频率的IMF1序列反Fourier变换到时间域得到噪声剖面,将其与原始数据相减,达到高频噪声压制的目的.该方法可克服传统EMD分解方法中的模态混叠现象,保护陡倾角反射同相轴;压制后的噪声剖面中不包含有效信号能量,地震剖面的信噪比得到了提高.模拟数据和实际数据处理结果充分证明了该方法的有效性.     

最小加权范数插值与调制升频结合的地震数据重建研究

提出一种新的反假频地震数据重建的两步算法,将最小加权范数插值(MWNI)方法与调制升频方法有效地结合起来.首先利用MWNI方法构建数据谱的低频部分,为了提高计算效率,在低频重建算法中,引入了预条件共轭梯度法求解反问题方程,并使用了与频率有关的变波数带宽技术;然后,基于重建的低频数据,采用调制升频方法重构数据的高频部分.调制升频方法灵活,简便,能有效地从低频资料中恢复出高频成分,克服了以往AR模型预测高频走不远的限制,当数据存在严重的空间假频时,亦能获得较好的重建效果.该两步算法不仅可用于规则地震数据的内插重建,也可用于含空道地震数据的重建.理论模型和实际地震数据重建试验表明,该方法效率高,精度高,反假频能力强,重建剖面波形连续、自然,与正确完整的地震剖面相似程度高,具有良好的实用价值和应用前景.     

Ricker子波视主频的变化对混沌振子检测效果的影响

针对地震勘探资料中存在加性强随机噪声干扰,已经提出用混沌振子系统处理的方法技术.为完善该方法,需要研究诸如地震勘探同相轴完整程度、组成同相轴的地震子波变化等对系统检测效果的影响.本文以Ricker子波模拟地震子波,研究Ricker子波视主频变化的相应检测效果.研究结果：随着Ricker子波视主频的升高,检测SNR逐渐变差,在高频部分SNR的变化明显比低频部分缓慢;在通常地震勘探频率范围内,混沌振子系统检测SNR有可能部分补偿由于地震波传播引起的幅度降低;为检测由畸变子波构成的同相轴提供一定的可能.     

基于3D加权高阶抛物Radon变换远偏移距地震数据保幅重建

在深部地震勘探中,远偏移距数据缺失重建是非常重要的工作.利用抛物Radon变换方法重建时,经过部分动校正后的数据在近偏移距和中偏移距的同相轴近似于抛物型,但是处于远偏移距位置的同相轴偏离于抛物型,特别是浅层同相轴,会导致远偏移距缺失的数据重建效果不佳.本文基于高阶抛物Radon变换地震数据保幅重建理论,重点分析了不同偏移距以及缺失程度对重建效果的影响,提出根据数据缺失模型来确定迭代过程中加权系数的3D高阶抛物Radon变换重建方法.同时,在反演求解目标函数的最小二乘解时应用SVD方法来求解Radon域系数,得到高精度的求解结果.该方法在大道间距数据内插、远偏移距缺失数据重建中都取得满意的效果.     

多道联合压缩感知弱小反射地震信号提取处理方法

在讨论联合压缩感知稀疏重建的基础上,针对地震资料特点,利用小波分析方法,进行联合稀疏公共部分和特有部分分解建模.为了挖掘地震资料有效地质信息,考虑到分布式压缩感知算法和应用效果实际实现困难,提出了多道地震资料压缩重建方法.就研究提出的新方法、新理念,围绕决定稀疏重建质量的稀疏度、稀疏基等关键问题进行了深入研究,结合纵横向地震信号特点分析,分别研究纵横稀疏度的选取方法及指导准则.同时对稀疏基的类型和特性在揭示地质信息能力方面进行了分析讨论.集各种研究问题于一体,形成了多道联合压缩感知地震资料重建的新方法.通过实际资料测试,比较分析各类计算结果,得到了新的认识和结论,实际资料处理效果明显.     

地层等时格架技术

通过探讨地震同相轴和地层的关系,认为前人提出的地震同相轴是代表同一沉积序列年代地层的这个观点是不充分的,利用地层等时格架监督技术,通过理论模型和实际地震数据分析展示了地震同相轴与地震数据的频率之间有着很强的依赖性,一些同相轴不依赖于频率的变化而改变,但是有些同相轴却随着频率的变化而显示出不同的接触关系,同时证明了这些不依赖于频率变化的地震同相轴是反应地层关系的,从而防止了在地震解释过程中穿时现象的发生.这样可以得到更为客观的地震相,且越是高频地震数据的地震剖面,则会越较客观的反应地层,获得更接近于地质等时面的层位,而地震同相轴穿时的原因.一方面,对于给定的沉积序列没有足够的地震分辨率;另一方面,不规则的累加厚度或异常阻抗.     

线性化空间变换叠前与叠后地震记录去噪方法

本文提出了一种适应复杂构造地区地震资料叠前与叠后去噪新方法.该方法基于叠加剖面信息,利用正交多项式逼近技术,计算出描述地震同相轴走势的相关系数.并利用这些系数对叠加剖面或炮记录在横向作线性化变换,对变换后地震数据进行奇异值检测压制和F X域有效信号预测.通过理论数据检验表明：本方法能较好适应复杂构造,具有较强去随机干扰和野值能力,保真性较好等特点.该方法已经在实际资料处理生产中得到了应用,并取得了较好的应用效果.     

基于L1-L1范数稀疏表示的共偏移距道集地震数据重建方法

传统地震数据稀疏重建方法面临着:(1)叠前共炮点道集或CMP道集反射波为双曲线型同相轴,地震数据重建会损害有效波;(2)地震信号存在噪声和畸变,要求重建方法具有较好的噪声鲁棒性.针对这两个问题,提出一种基于L_1-L_1范数稀疏表示的共偏移距道集地震数据重建方法.该方法利用了共偏移距道集中地震波为水平同相轴,无道间时差,满足空间重建要求,和L_1-L_1范数稀疏表示具有较好的噪声鲁棒性.首先抽取共偏移距道集地震数据,并根据地震采集信息构造复合采样矩阵,然后采用L_1-L_1范数稀疏表示对数据稀疏重建后,再将数据反变换回共炮点道集或CMP道集,能够同时实现地震信号稀疏重建和随机噪声压制.理论模型和实际数据试算结果验证所提方法具有较好重建精度和噪声鲁棒性.     

基于两步SVD变换的零偏VSP资料上下行波场分离方法

垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling,VSP)资料处理中波场分离是关键问题之一.随着属性提取技术的发展,新的属性参数(例如Q值)提取技术对波场分离的保真性要求越来越高.本文改进了传统奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)法,给出了一种对波场的动力学特征具有更好的保真性,可以作为Q值提取的预处理步骤的零偏VSP资料上下行波场分离方法.该方法通过两步奇异值分解变换实现:第一步,排齐下行波同相轴,利用SVD变换压制部分下行波能量;第二步,在剩余波场中排齐上行波同相轴,使用SVD变换提取上行波场.在该方法的实现过程中,压制部分下行波能量后的剩余波场中仍然存在较强的下行波干扰,使得上行波同相轴的排齐比较困难.本文给出了一种通过极大化多道数据线性相关程度(Maximize Coherence,MC)排齐同相轴的算法,在一定程度上解决了低信噪比下排齐同相轴的问题.将本文提出的方法用于合成数据和实际资料的处理,并与传统SVD法的处理结果进行对比,结果表明本文提出的波场分离方法具有良好的保真性,得到波场的质量明显优于传统SVD法.通过对本文方法和传统SVD法处理合成数据得到的下行波场提取Q值,然后进行对比可知,本文方法可以有效提高所提取Q值的准确性,适合作为Q值提取的预处理步骤.     

反假频非均匀地震数据重建方法研究

研究基于Fourier变换的数据重建方法,既能进行非均匀采样数据重建,又可以去除空间假频. 将不规则采样数据重建问题归结为信息重建的地球物理反演问题,采用最小二乘方法从观测的稀疏或不规则数据反演模型空间完全信息. 在求解信息重建反演问题时,引入DFT 加权范数规则化策略,采用预条件共轭梯度法（PCG）求解,保证解的稳定性和收敛速度. 处理线性同相轴假频问题时,根据采样定理,引入线性预测方法,采用Yule Walker方程由带限信号的无假频低频功率谱预测高频功率谱,达到反假频目的. 本文研究了均匀采样数据内插,非均匀采样数据重建,非均匀分布高频信息重建等方面问题,数值试验取得较好效果.     

Non‐convex compressed sensing with frequency mask for seismic data reconstruction and denoising

Compressed Sensing has recently proved itself as a successful tool to help address the challenges of acquisition and processing seismic data sets. Compressed sensing shows that the information contained in sparse signals can be recovered accurately from a small number of linear measurements using a sparsity‐promoting regularization. This paper investigates two aspects of compressed sensing in seismic exploration: (i) using a general non‐convex regularizer instead of the conventional one‐norm minimization for sparsity promotion and (ii) using a frequency mask to additionally subsample the acquired traces in the frequency‐space () domain. The proposed non‐convex regularizer has better sparse recovery performance compared with one‐norm minimization and the additional frequency mask allows us to incorporate a priori information about the events contained in the wavefields into the reconstruction. For example, (i) seismic data are band‐limited; therefore one can use only a partial set of frequency coefficients in the range of reflections band, where the signal‐to‐noise ratio is high and spatial aliasing is low, to reconstruct the original wavefield, and (ii) low‐frequency characteristics of the coherent ground rolls allow direct elimination of them during reconstruction by disregarding the corresponding frequency coefficients (usually bellow 10 Hz) via a frequency mask. The results of this paper show that some challenges of reconstruction and denoising in seismic exploration can be addressed under a unified formulation. It is illustrated numerically that the compressed sensing performance for seismic data interpolation is improved significantly when an additional coherent subsampling is performed in the domain compared with the domain case. Numerical experiments from both simulated and real field data are included to illustrate the effectiveness of the presented method.     

JCZ-1T超宽频带地震计作为综合观测仪器的拓展应用

JCZ-1T超宽频带地震计具有全频带覆盖特性,其低频端输出延伸到固体潮汐,提出了获取稳定的低频端数据的观测条件.利用地震计LP通道连续观测数据中的垂直分向数据经过处理获得的重力资料,以及水平分向数据经过处理获得的倾斜资料做了Venedikov调和分析.对印尼8.7级大地震数据进行处理,获得地球自由振荡的功率谱密度.仪器可获取与地震事件密切相关的综合观测数据.     

一种自适应增益限的反Q滤波

地层的Q吸收会造成地震波振幅衰减、相位畸变,分辨率和信噪比明显降低.反Q滤波可消除由于地层Q吸收造成的振幅衰减和相位畸变,从而提高地震资料的分辨率;但反Q滤波振幅补偿的数值不稳定性问题会严重降低地震资料的信噪比,并产生很多假象.截止频率法和稳定因子法反Q滤波振幅补偿方法虽可控制数值非稳定性问题,但振幅补偿函数的增益限为一个时不变的常数,且与地震数据动态范围无关,其经常会压制深层地震波的高频成分,反而降低地震资料的分辨率;因此,本文在研究截止频率法和稳定因子法的基础上,结合地震数据的动态范围对地震记录分辨率的影响,提出了一种自适应增益限的反Q滤波振幅补偿方法,其增益限和稳定因子都是时变的,且都自适应于地震数据有效频带的截止频率.合成数据和实际数据试算表明,本文的自适应增益限的反Q滤波方法可恢复地震信号有效频带范围内的能量,且能较好地控制数值非稳定性问题,最终获得高分辨率和高信噪比的地震数据.     

High‐definition frequency decomposition

Spectral decomposition is a widely used technique in analysis and interpretation of seismic data. According to the uncertainty principle, there exists a lower bound for the joint time–frequency resolution of seismic signals. The highest temporal resolution is achieved by a matching pursuit approach which uses waveforms from a dictionary of functions (atoms). This method, in its pure mathematical form can result in atoms whose shape and phase have no relation to the seismic trace. The high‐definition frequency decomposition algorithm presented in this paper interleaves iterations of atom matching and optimization. It divides the seismic trace into independent sections delineated by envelope troughs, and simultaneously matches atoms to all peaks. Co‐optimization of overlapping atoms ensures that the effects of interference between them are minimized. Finally, a second atom matching and optimization phase is performed in order to minimize the difference between the original and the reconstructed trace. The fully reconstructed traces can be used as inputs for a frequency‐based reconstruction and red–green–blue colour blending. Comparison with the results of the original matching pursuit frequency decomposition illustrates that high‐definition frequency decomposition based colour blends provide a very high temporal resolution, even in the low‐energy parts of the seismic data, enabling a precise analysis of geometrical variations of geological features.     

山东地区地震动衰减和场地响应的研究

采用Atkirlsorl方法,基于遗传算法反演山东地区非弹性衰减Q值,在此基础上利用Moya等方法进行了台站的场地响应的测算。数据分析使用的是山东数字地震台网最早正式运行的8个数字台站记录的所有地震,采用信噪比方法挑选出质量较高的16次地震,对记录谱进行路径校正后参与计算得到每个台站的场地响应值。研究结果表明：在所研究的频率范围内非弹性衰减Q值和频率f有很好的线性关系,Q（f）9=297．4f^0.558;8个数字地震台中的7个基岩台均没显示出明显的放大作用。1个井下摆台站场地响应在高频部分衰减很快。     

琼中地震台连续重力变化特征

收集了2009年以来琼中地震台（以下简称琼中台）连续重力观测数据,经对原始数据进行突跳、台阶和删除错误数据等处理,计算分析了琼中台重力潮汐变化数据特征、M₂波潮汐因子变化特征和典型事件的观测数据频谱特征。结果表明,琼中台连续重力观测数据除包含了固体潮、零漂等长周期信号外,也记录到了地震和台风等高频信号。对于记录到的7.0级以上强震,地震信号的频率主要分布于0.3 Hz以内;台风引起的扰动信号则主要分布于0.1—0.4 Hz频带内。同时,2009年以来,琼中台连续重力原始数据及其M₂波潮汐因子无明显前兆异常。      

基于短时傅里叶变换和卷积神经网络的地震事件分类

本文选用内蒙古区域地震台网记录到的417个爆破事件和519个天然地震事件的观测资料,对其进行截取和滤波等预处理后,经过短时傅里叶变换转换为时频域的对数振幅谱,使用含有3个卷积层的卷积神经网络作为分类器,实现地震事件自动分类。5折交叉验证结果显示,本文所使用算法的平均准确率达到97.33%,测试集的准确率达到98.03%,本文采用的模型应用了较完整的原始信息,因此获得了较高的准确率和较好的稳定性。      

基于反射地震记录变子波模型提高地震记录分辨率

本文给出了地震记录变子波模型的一种近似数学表达式．基于该表达式研究了反射系数序列不满足白噪假设和子波在地下传播时发生变化这两种情况下地震道谱的组成及结构,讨论了谱白化及反褶积方法在这两种情况下效果不佳的原因．然后基于变子波模型,提出了一种新的提高地震记录分辨率的方法：第一步,用自适应于地震记录的Gabor分子窗把地震记录恰当地划分成若干片断,每段内信号近似平稳,然后将地震记录变换到时间-频率域;第二步,在变换域对每个分子窗内信号的振幅谱进行处理以拓宽频带;最后把处理后的时间-频率域函数反变换回时间域得到提高分辨率后的结果．本文提出的方法具有能较好地适用于反射系数不满足白噪假设的情况及提高分辨率后的地震记录能较好地保持原地震记录的相对能量关系等优点,模型和实际资料算例结果均表明,本文方法在拓宽地震资料频带及保持地震记录局部能量相对关系方面均明显优于谱白化方法．