连续缺失地震数据的高阶流式预测滤波插值方法

由于观测系统实施以及经济因素的限制,采集到的勘探地震数据在空间方向上总是不规则分布的,并且往往会出现数据的大范围连续缺失情况.许多后续地震数据处理方法(例如：多次波压制和波动方程偏移等)都需要空间上规则分布的数据.插值技术是一种解决地震数据缺失问题的有效手段,但是传统的数据插值方法在进行连续缺失数据重建时往往会出现失效的情况,尤其在处理非平稳地震同相轴时精度不高,并且大多数的方法需要迭代计算,在处理高维大规模数据时效率较低.针对连续缺失地震数据的快速插值问题,本文提出了一种非迭代的时空域高阶流式预测滤波插值方法,通过使用高阶限制条件来提高连续缺失数据的滤波器估计精度,提高局部约束条件的稳定性,改善低阶流式计算由于滤波器系数无法连续更新所造成的插值失效情况.同时,空间非因果滤波器和蛇形插值路径的设计方案可以有效减小大范围连续缺失数据和数据边界对于预测滤波器的计算误差,本方法能够有效处理包括近炮检距缺失情况在内的连续缺失数据插值重建.通过与工业标准傅里叶凸集投影(POCS)方法进行比较,理论模型和实际数据处理结果表明,本文提出的高阶流式预测滤波插值方法对高维连续缺失地震数据有较好的重建效果...     

地震数据重建方法综述

地震勘探的目的是为了获得地下构造的精确成像.由于人为因素和环境原因,地震数据在空间方向上往往是不规则采样或缺失采样的,这可能会在数据处理时产生假象,最终导致错误的解释.因此经常需要在空间方向对缺失的地震数据进行重建.重建问题可以看作是一个反演问题,即从不完整的地震数据中重建出完整的地震波场.本文重点研究了国内外比较成熟的地震数据重建方法,如基于滤波的重建方法、基于波场延拓算子的重建方法、基于变换域的重建方法以及相干倾角插值等方法,分析了这些方法的优缺点,以及目前地震数据重建所面临的挑战.     

基于频率-结构双重加权阈值的地震数据插值

地震数据的插值是地震数据处理的关键环节,插值效果的优劣关系到后续反演、去噪、反褶积、偏移等工作的进行.基于稀疏反演的常规频率-波数(FK)域插值方法往往使用广义阈值,而由于缺失地震数据仅沿波数方向呈稀疏态,在沿频率方向呈类子波频谱形态分布的非稀疏态,直接应用基于Lp范数的广义阈值会难以补全缺失数据的高低频信息,不利于后续依赖低频信息的反演及依赖高频的高分辨率处理工作的开展;基于该问题,本文设计沿频率方向类子波频谱形态变化的频率加权阈值,同时考虑完整地震数据在波数域的聚集分布,引入沿波数方向的结构加权阈值,提出基于频率-结构的双重加权阈值,在补全缺失地震道的同时,保证其高低频信息的有效恢复.模型和实际数据表明,相比于广义阈值,基于频率-结构的双重加权阈值可以减少插值误差,最大限度保证缺失地震道位置插值结果高低频信息的完整性.     

基于非均匀快速傅里叶变换的最小二乘反演地震数据重建

不规则采样地震数据的重建是地震数据分析处理的重要问题.本文给出了一种基于非均匀快速傅里叶变换的最小二乘反演地震数据重建的方法,在最小二乘反演插值方程中,引入正则化功率谱约束项,通过非均匀快速傅里叶变换和修改周期图的方式,自适应迭代修改约束项,使待插值数据的频谱越来越接近真实的频谱,采用预条件共轭梯度法迭代求解,保证了解的稳定性和收敛速度.理论模型和实际地震数据插值试验证明了本文方法能够去除空间假频,速度快、插值效果好,具有实用价值.     

基于非均匀Fourier变换的地震数据重建方法研究

不规则采样地震数据会对地震数据的多道处理造成严重影响,将非均匀Fourier变换和贝叶斯参数反演方法相结合,对不规则空间带限地震数据进行反演重建.对每一个频率依据最小视速度确定出重建数据的带宽,然后从不规则地震数据中估计出重建数据的空间Fourier系数.将不规则地震数据重建视为信息重建的地球物理反演问题,运用贝叶斯参数反演理论来估计Fourier系数.在反演求解时,使用共轭梯度算法,以保证求解的稳定性,加快解的收敛速度.理论模型和实际资料处理验证了本方法的有效性和实用性.     

基于Bregman迭代的不同阈值模型地震数据重构方法分析

传统的地震数据采样必须严格遵循Nyquist采样定理,而野外实际数据的采集可能由于施工条件或者地表障碍物的限制,不一定能记录到完整的地震波场,所以地震资料处理中的数据重建是非常重要的问题.压缩感知理论最先来自信号处理领域,它所包括的问题类型有信号的稀疏表征和数学组合优化,它给地震数据重建这类问题指明了思考方向.而其中如何选择最优的迭代算法是数据重建中的关键问题.本文将地震数据插值问题归纳到约束最优化问题,选择能有效稀疏表征地震波场的傅里叶变换,对于压缩感知理论框架下的混合范数反问题,再用Bregman迭代方法去求解,在地震数据的重建过程中,传统的阈值参数收敛慢,为了降低迭代次数并且提高地震数据恢复的精度,总结出改进型指数衰减规律的阈值参数,选择用硬阈值算子来重建恢复地震数据．通过对理论模型和实际地震资料的处理结果表明该方法可以快速、有效的恢复地震波场的缺失数据．     

地震数据Bregman整形迭代插值方法

人工地震方法由于受到野外观测系统和经济因素等的限制,采集的数据在空间方向总是不规则分布.但是,许多地震数据处理技术的应用（如：多次波衰减,偏移和时移地震）都基于空间规则分布条件下的地震数据体.因此,数据插值技术是地震数据处理流程中关键环节之一.失败的插值方法往往会引入虚假信息,给后续处理环节带来严重的影响.迭代插值方法是目前广泛应用的地震数据重建思路,但是常规的迭代插值方法往往很难保证插值精度,并且迭代收敛速度较慢,尤其存在随机噪声的情况下,插值地震道与原始地震道之间存在较大的信噪比差异.因此开发快速的、有效的迭代数据插值方法具有重要的工业价值.本文将地震数据插值归纳为数学基追踪问题,在压缩感知理论框架下,提出新的非线性Bregman整形迭代算法来求解约束最小化问题,同时在迭代过程中提出两种匹配的迭代控制准则,通过有效的稀疏变换对缺失数据进行重建.通过理论模型和实际数据测试本文方法,并且与常规迭代插值算法进行比较,结果表明Bregman整形迭代插值方法能够更加有效地恢复含有随机噪声的缺失地震信息.     

基于seislet变换的反假频迭代数据插值方法

许多地震资料处理方法需要完整的数据信息,但是受野外施工条件等因素的影响,观测系统很难记录完整的地震波场,如空间采样率不足和地震道缺失等现象,尤其是缺失的叠前地震数据时常产生空间假频现象,给后续处理流程中很多重要环节带来严重的影响.传统数据插值方法通常很难同时解决数据缺失和空间假频问题,因此开发有效的反空间假频数据插值方法具有重要的意义.本文通过同时改变时间和空间方向采样比例,利用预测误差滤波器的尺度缩放不变性,计算反空间假频地震倾角模式,构建可有效压缩含空间假频不完整地震数据的反假频seislet变换方法,通过压缩感知Bregman迭代算法,对缺失地震数据进行反假频插值.理论模型和实际数据的处理结果验证了基于seislet变换的迭代插值方法可以有效地恢复含有假频的缺失地震信息.     

显式分形插值在有限元叠前逆时偏移成像中的应用

以分形理论为基础,借助于压缩映射原理和不动点理论及实变函数理论,给出了分形插值函数的显式表达形式,同时给出了垂直比例因子的局部显式表达式.利用该显式分形插值方法对稀疏采样的地震记录进行了插值加密处理,并对原始记录和分形插值重建记录进行了叠前逆时偏移处理.数值重建实验表明,显式分形插值重建的剖面与原始地震剖面非常类似,单道地震记录则表明显式分形插值重建的地震道是原始地震道的良好近似,缺失道的振幅和相位都得到了很好的估计.叠前偏移结果则表明,分形插值叠前偏移剖面是原始记录偏移剖面的良好近似,二者的分辨率几乎一样.     

基于泊松碟采样的地震数据压缩重建

在地震资料处理领域,数据的压缩和重建是非常重要的问题,但往往由于数据的严重缺失或采样原因而达不到理想的效果.新发展起来的压缩感知理论为重建欠采样数据提供了可能,而选用合适的采样方法是其中的关键技术之一.本文基于傅里叶变换和压缩感知理论,采用泊松碟采样,对不完整地震数据进行恢复重建.数值实验表明,与传统的单纯随机采样方法相比,泊松碟采样方法在保持采样随机性的同时,使采样点的分布更加均匀,有效地调节了采样间距,从而达到更好的恢复效果,可以有效地指导地震数据采集设计及重建.     

基于压缩感知的信号重建方法及在气枪震源信号处理中的应用

在气枪源探测过程中,由于各种干扰因素的影响,导致部分有效信号缺失或受随机干扰严重,为了重构出连续完整的数据,依据气枪源信号在傅里叶变换域中具有稀疏性的特点,构建了一种基于压缩感知(Compressive Sensing,简称CS)的缺失信号重建方法。首先进行数值模拟,并将该方法与传统的插值方法处理效果进行对比,对重建效果进行均方根误差及信噪比(SNR)分析,结果显示:压缩感知方法重建前后信号的波形吻合度高、振幅一致性更强、同相轴清晰且连续性相同,对噪声压制较好。综上表明:该方法重建效果优于传统的三次样条插值方法。将该方法应用于实际资料,结果显示受干扰的有效信号能够得到很好的恢复重建。     

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.     

A seismic interpolation and denoising method with curvelet transform matching filter

A new seismic interpolation and denoising method with a curvelet transform matching filter, employing the fast iterative shrinkage thresholding algorithm (FISTA), is proposed. The approach treats the matching filter, seismic interpolation, and denoising all as the same inverse problem using an inversion iteration algorithm. The curvelet transform has a high sparseness and is useful for separating signal from noise, meaning that it can accurately solve the matching problem using FISTA. When applying the new method to a synthetic noisy data sets and a data sets with missing traces, the optimum matching result is obtained, noise is greatly suppressed, missing seismic data are filled by interpolation, and the waveform is highly consistent. We then verified the method by applying it to real data, yielding satisfactory results. The results show that the method can reconstruct missing traces in the case of low SNR (signal-to-noise ratio). The above three problems can be simultaneously solved via FISTA algorithm, and it will not only increase the processing efficiency but also improve SNR of the seismic data.     

压制地震勘探随机噪声的分段时频峰值滤波方法

提高勘探资料信噪比是地震勘探的主要内容之一.本项研究利用短时能量将记录分成能量均衡的若干段,获得减少尺度变换误差的分段时频峰值滤波方法,并运用端点拓展和与地震信号特征匹配的多级时窗参数改进时频峰值滤波精度.理论模型和共炮点资料处理结果表明,分段时频峰值滤波很好地消除了尺度变化误差引起的信号波形阶梯状畸变,能够在压制强随...     

基于可靠地估计反射方位和边界的构造约束保边滤波(英文)

本文给出一种既能有效衰减地震噪音又可保护地层及构造的不连续性的新方法。构造约束保边平滑技术需要已知反射局部方位和边界信息,通常这些信息由全频率地震资料估算获得,但在资料信噪比很低的情况下,噪音往往会降低估算的可靠度。对于信噪比极低的地震资料,其主频成分相对非主频成分信噪比高,所以由主频资料获取的方位和边界信息比由其它频率成分获取的更可靠。方位和边界信息通常用倾角和相干值差异来描述。由于不同频率所引起的倾角和相干值差异的变化均比地震记录的变化缓慢,所以由主频资料获取的倾角及边界信息能够近似代表所有频率成分的倾角及边界信息。Ricker子波广泛用于地震勘探,Marr小波与Ricker子波在时间和频率域均具有相同的形态,所以选用Marrl小波变换将地震数据按照倍频程分为几个分频体。扫描主频分频体,用不等权二次曲面拟合并求解极大值来获取视倾角,通过比较9个滑动窗口的相干值来确定反射边界。将这些信息用构造约束保边平滑技术可选择性地（selectively）对主频、低频、高频分频体做平滑处理,最后将平滑后的各频段地震记录合成为滤波去噪后的地震记录。理论模型和实际资料处理效果表明该方法能有效压制噪音,保护边界,保护同相轴的连续性,且灵活地保留地震记录中的有用信息。     

A hexagonal sampling grid for 3D recording and processing of 3D seismic data

3D seismic data are usually recorded and processed on rectangular grids, for which sampling requirements are generally derived from the usual 1D viewpoint. For a 3D data set, the band region (the region of the Fourier space in which the amplitude spectrum is not zero) can be approximated by a domain bounded by two cones. Considering the particular shape of this band region we can use the 3D sampling viewpoint, which leads to weaker sampling requirements than does the 1D viewpoint; i.e. fewer sample points are needed to represent data with the same degree of accuracy. The 3D sampling viewpoint considers regular nonrectangular sampling grids. The recording and processing of 3D seismic data on a hexagonal sampling grid is explored. The acquisition of 3D seismic data on a hexagonal sampling grid is an advantageous economic alternative because it requires 13.4% fewer sample points than a rectangular sampling grid. The hexagonal sampling offers savings in data storage and processing of 3D seismic data. A fast algorithm for 3D discrete spectrum evaluation and trace interpolation in the case of a 3D seismic data set sampled on a hexagonal grid is presented and illustrated by synthetic examples. It is shown that by using this algorithm the hexagonal sampling offers, approximately, the same advantage of saving 13.4% in data storage and computational time for 3D phase-shift migration.     

昌黎台地震前地电场异常特征分析

通过对昌黎台地电场2002—2010年资料整理分析, 利用多极距去噪声观测原理在排除了大量噪声后提取到了7组异常信号, 其中两组连续两天出现. 这些异常信号对应了6次距昌黎台400 km范围内发生的M_L>4.0地震, 异常出现时间一般在发震前约32天以内, 说明这些异常是地震电信号的可能性较大. 这些异常电信号有以下特征: 每组6个测道异常变化极性相同; 在各个方向上这些地震电信号均匀度较好, 7组信号中每组长、 短极距异常幅度ΔV之差76%在1—2 mV/km左右. 在这7组异常信号中有5组在NE测向上异常幅度最大, 2组在NS测向上异常幅度最大, EW测向上异常幅度一般居中或最小. 昌黎台所记录到的这7组异常地震电信号表明, 异常幅度ΔV与震级M、 震中距r之间可能存在着一定的经验关系, 即M=lg(ΔV·r)+1.5.      

基于表层多次波数据的近道地震数据插值方法研究(英文)

本文提出基于原始含表层多次波数据实现叠前共炮集地震数据插值。相对于利用相邻道的信息变换或外推插值用于缺失的地震数据重建,本文方法利用表层多次波数据互相关构建准一次波,将蕴含在表层多次波数据中的,而在采集记录中表现为缺失的近炮检距信息提取出来,并在滑动时间空间窗内采用最小二乘匹配滤波和均方根振幅校正方法进行准一次波校正而后用于数据插值重建。本文方法适用于表层多次波比较发育,同时又存在数据缺失尤其是近炮检距数据缺失情况。方法易于实现,不需多次波和一次波的提取,利用多次波中蕴含的信息实现缺失的地震数据弥补,为含有表层多次波的数据进行近炮检距地震信息的插值重建提供了一个很好的思路。