改进的正交多项式变换在地震资料去噪中的应用

水平叠加虽然在很大程度上压制了噪声,提高了地震剖面的信噪比,但CMP遭集上还存在不少不是一次波的规则干扰和随机噪声,不利于叠前资料的岩性反演和叠后资料的波阻抗反演.本文提出了基于改进的正交多项式变换压制地震资料中随机噪声的方法,其优势在于:通过对不同时间信号的奇异值分解,确定有效信号正交多项式系数谱的阶数;再利用小波变换,改善有效信号和噪声在低阶上的混叠.文中给出了具体处理的过程,数据试验和实际资料的处理结果表明该方法不仅能有效地压制噪声,而且还能较好地保护地震数据中AVO变化特征.     

压制多次波的正交多项式谱减法

本文提出了一种新的压制多次波的正交多项式谱减法.将地震资料经过正交多项式变换,其高阶系数谱主要体现了多次波特征.根据多次波低阶系数谱与高阶系数谱之间的关系,估计出多次波的低阶系数谱,从地震记录正交多项式系数谱中减去多次波的系数谱得到一次波的正交多项式系数谱.该方法较好地解决了一次波和多次波在正交多项式谱混叠的问题,尤其在近偏移距有效地分离了多次波和一次波,同时能够较好地保护地震信号中的AVO(amplitude versus offset,振幅随偏移距变化)信息.人工合成数据处理结果表明了所提出方法的有效性.     

多方向正交多项式变换压制多次波

提出一种基于Radon 变换和正交多项式变换的多方向正交多项式变换压制多次波方法.抛物Radon变换对不同曲率方向的同相轴叠加,根据速度差异区分一次波和多次波,但Radon反变换会损伤振幅特性,不利于AVO分析.多方向正交多项式变换在Radon变换(某一曲率方向的零阶特性)的基础上,利用正交多项式变换进一步分析同相轴的高阶多项式分布特性,用正交多项式谱表征同相轴AVO特性;根据一次波和多次波速度差异和同相轴能量分布特征实现多次波压制.该方法的优点是仅用一个曲率参数就可描述同相轴剩余时差参数,提高了一次波和多次波的剩余时差分辨率.实验结果表明,该方法可以有效压制多次波并保留一次波AVO特性.     

叠前地震资料噪声衰减的小波域方法研究

讨论了叠前地震记录中随机噪声的模拟方法，采用定性分析与Monte Carlo仿真相结合的方法，研究了在物理小波为基本小波的变换域该类随机噪声局部小波功率谱的统计特性，得出：其局部小波功率谱服从χ22分布.在此基础上，利用假设检验给出了在给定置信度下确定有效信号在小波变换域内能量分布空间的方法，通过在有效信号能量分布空间重建信号来压制噪声.给出了模型及实际地震资料算例，证明了本文提出的方法的有效性.     

基于分数阶小波域GSM模型的地震信号随机噪声压制方法

地震信号中的随机噪声是一种干扰波,严重降低了地震信号的信噪比,并影响着资料的后续处理和分析.本文根据地震信号中有效信号和随机噪声的差异,结合分数阶B样条小波变换与高斯尺度混合模型提出了一种地震信号随机噪声压制方法.首先利用分数阶B样条小波变换将含噪地震信号映射到最优分数阶小波时频域内,然后对各小波子带系数分别建立高斯尺度混合模型,由贝叶斯方法估计出源地震信号小波系数,最后使用分数阶B样条小波逆变换重构得到降噪后的地震信号.利用本文方法对合成地震记录和实际地震信号进行降噪处理,实验结果表明本文方法能够有效地压制地震信号中的随机噪声,并且较好地保留了有效信号.     

基于非稳态多项式拟合的地震噪声衰减方法研究(英文)

基于非稳态多项式拟合理论,针对地震数据中同相轴振幅变化这一特征,我们提出了一种地震噪声衰减的新方法。非稳态多项式拟合系数是时变的,通过整形正则化约束多项式拟和系数的光滑性,自适应的估计地震数据的相干分量。基于动校正后的共中心点道集(CMP)中地震信号的相干性,利用非稳态多项式拟合估计有效信号,从而衰减随机噪声。对于线性相干噪声,如地滚波,首先利用径向道变换(RadialTraceTransform,RTT)将地震数据变换到时间一视速度域,在时间—视速度域利用非稳态多项式拟合估计出相干噪声,然后减去相干噪声。该方法可以有效的估计振幅变化的相干分量,不需要相干分量振幅为常量的假设。模拟和实际资料处理结果表明,与传统的稳态多项式拟合和低切滤波相比,该方法可以更为有效的衰减地震噪声,同时保真了地震有效信号。     

基于分数阶傅里叶变换的混合Cadzow滤波法

常规频率域SVD滤波法在随机噪声压制处理时,容易造成弯曲同相轴损伤。针对这一问题,本文提出一种基于分数阶傅里叶变换的混合Cadzow滤波法压制三维地震数据中随机噪声的方法。首先应用分数阶傅里叶变换,将地震数据变换到时频面,再依据Eigenimage滤波法与Cadzow滤波法建立混合的高维Hankel矩阵,然后对其运行奇异值分解,最后通过秩约化的方法来压制随机噪声。此方法用于四川某地区的地震数据处理,结果表明该方法可有效地去除随机噪声,保护有效信号,提高叠后地震数据的信噪比。     

多分量地震数据矢量滤波面波压制方法（英文）

针对陆上三分量地震资料去噪处理中面临的面波噪声能量强、有效信号能量弱、转换波与面波主频叠置、非矢量保真处理等问题,本文基于多分量数据中有效信号与强面波噪声在极化属性、振幅能量、视速度三方面的特征差异,提出了一种时频域压制多分量数据强面波的去噪方法,并设计了相应的矢量滤波器。该方法利用小波变换将地震信号变换到时频域,并基于时频域瞬时极化率公式计算出各点极化率参数,然后根据面波视速度划分出有效信号区和面波噪声区,并据此对有效信号进行能量均值统计,最后联合极化率、能量、频率特征对噪声识别和分频、分区压制。理论模型和实际资料处理验证了本文方法的正确性和有效性,为解决低信噪比陆上多分量资料面波压制提供了又一种有效手段。     

基于CEEMDAN和SWT的地震信号随机噪声压制

完备集合经验模态分解(CEEMD)通过添加正负成对辅助噪声可较好的解决集合经验模态分解(EEMD)中信号被噪声污染的问题,但CEEMD方法分解后的单个本征模态函数(IMF)分量中仍存在部分随机噪声信息.通过转变辅助噪声形式和分解流程提出自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)方法,该方法在较少集总次数和筛选迭代次数的情况下,即可实现优良的信噪分离功能,大大缩减处理耗时,具备分解精度高、具有完备性的特征.同时,针对传统经验模态分解(EMD)类方法去噪时直接舍弃第1～2阶高频IMF分量,导致其内高波数有效能量损失的问题,通过计算相邻IMF分量互信息熵获取高频噪声和低频有效信号的最优能量分界,对分界点前的各阶IMF分量进行同步压缩小波变换(SWT)处理,分离有效高频信息,最后与低频IMF分量重构达到噪声压制的目的.合成及实际地震资料处理结果表明,本文联合多步骤地震随机噪声压制策略具有较好的去噪效果和能量保持能力,在运算耗时指标上优于传统的EMD噪声辅助类方法.     

地震随机噪声压缩感知迭代压制方法

复杂地表和复杂介质条件下,随机噪声往往严重影响着复杂地震信号的信噪比,同时深层地球物理目标探查中弱地震信号总是被随机噪声所掩盖,如何有效地压制随机噪声干扰、恢复有效地震信号仍然是高精度地震勘探中的关键问题.压缩感知理论突破了奈奎斯特采样定理的限制,利用有效地震信号的可压缩性和稀疏性,提供了从不可压缩随机噪声中进行有效信号分离的数据原理.本文系统分析压缩感知框架下地震随机噪声压制的稀疏优化反问题,提出了基于迭代软阈值算法的"采集-重建-修复"方案对该问题进行求解.在实现高度稀疏表征的基础上进行地震数据的压缩感知随机观测,通过迭代反演对有效地震信号进行重构,有效提高复杂地震数据的信噪比,同时,当求解稀疏优化问题时,如果出现正则化项引起重构信号衰减现象,可以匹配除偏对衰减的有效信号进行修复.通过与工业标准 f-x预测滤波方法进行比较,理论模型和实际数据处理的结果表明,压缩感知迭代噪声压制方法对复杂地震数据中的随机噪声有较好的压制效果,可以有效恢复出被较强非平稳随机噪声干扰的时空变同相轴信息.     

EFFECTIVENESS OF WIDE MARINE SEISMIC SOURCE ARRAYS1

In recent years, the use of wide source arrays in marine seismic surveys has been a topic of interest in the seismic industry. Although one motivation for wide arrays is to get more guns in a source array without increasing the in-line array dimension, wide arrays can also provide the benefit of suppressing side-scattered energy. Comparisons of common midpoint (CMP) stacks of data acquired offshore Washington and Alaska with wide and conventional-width source arrays, however, show only small and sometimes inconsistent differences. These data were acquired in areas where side-scattered energy is a problem. Comparisons of pre-stack data, however, show substantial differences between the wide and conventional source array data. The disparity between the stacked and prestack data is explained by analysing the effective suppression of back-scattered energy by CMP stacking. Energy reflected from scatterer positions broadside to a given CMP location has a lower stacking velocity than that of the primary reflection events. Thus, CMP stacking attenuates the side-scattered energy. In both survey areas the action of CMP stacking was so powerful in suppressing the broadside energy that the additional action of the wide array was inconsequential in the final stacked sections. In other areas, where the scattering velocity is comparable to the primary stacking velocity, wide arrays could provide considerable advantage. Even though CMP stacked data from wide and conventional-width arrays may appear similar, the reduced amount of side-scattered energy in wide-array prestack data may provide a benefit for data dependent processes such as predictive deconvolution and velocity analysis. However, wide arrays cannot be used indiscriminately because they can degrade cross-dipping primary events. They should be considered primarily as a special tool for attacking severe source-generated noise from back-scattered waves in areas where the action of CMP stacking is insufficient.     

快速3D抛物Radon变换地震数据保幅重建

为解决3D AVO地震数据快速保幅重建问题,在传统3D抛物Radon变换的基础上提出一种3D快速高阶抛物Radon变换方法.该方法将传统抛物Radon变换与正交多项式相结合,通过正交多项式系数描述地震数据AVO信息,确保重建后的地震数据具有良好保幅效果.同时,该方法引入新变量λ_x=q_xf和λ_y=q_yf,通过对q_xf和q_yf的整体采样,消除了3D高阶抛物Radon变换算子对频率的依赖,使变换算子的求逆过程仅需计算一次,大大节省计算时间.理论模型和实际地震资料的处理结果表明,该方法重建效率高,保幅效果良好.     

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.     

基于正交分解的非线性结构外荷载识别方法研究

提出一种基于切比雪夫正交分解的非线性结构外荷载识别方法及分解阶数确定办法。在识别过程中建立非线性结构体系状态空间方程,并将切比雪夫正交多项式展开系数扩展于状态量,对状态量进行递推估计。通过结构反应频域分析筛选频率范围并确定正交多项式项数。文中将通过6层隔震结构、波形钢腹板PC组合梁桥的数值仿真和3层隔震框架的振动台试验验证所提基于正交分解的荷载识别方法可行性。研究结果表明,基于切比雪夫正交基分解的外荷载识别方法及正交基项数确定方法,适用于非线性结构的荷载识别。从识别效果上看,即使在噪声及模型误差因素的影响下外荷载仍然能够得到较好的识别。     

基于谱元法的频率域三维海洋可控源电磁正演模拟

高精度、快速有效的正演模拟算法是三维电磁正反演的前提.为了提高海洋电磁三维数值模拟的精度和效率,本文提出利用基于Gauss-Lobatto-Chebyshev（GLC）基函数的谱元法进行海洋可控源三维电磁正演模拟.谱元法结合有限元法和谱方法的优点.我们通过应用伽辽金加权残差法离散二次电场矢量亥姆赫兹方程,在单元内选择混合阶GLC多项式的张量积作为高阶矢量插值基函数,在求解大型稀疏线性方程组时利用直接求解器进行快速求解,从而实现了三维海洋可控源电磁快速高精度正演模拟.一维和三维模型正演结果验证了本文算法的有效性和准确性.典型模型的数值结果表明谱元法是一种有效的三维海洋可控源电磁正演数值方法,能在稀疏网格剖分情况下获得精确的海洋电磁正演模拟响应.     

用正交多项式进行平面磁场拟合的一种新方法

提高现代舰艇磁隐身能力的前提是准确地了解和掌握舰艇空间磁场分布,和舰艇所处地区的地磁场分布情况.针对目前磁场插值或拟合中存在的精度不够高,需要网格化等问题,本文提出了一种基于正交多项式的平面磁场拟合方法.不同于一维正交多项式的拟合方法,此方法首先从一般的完备二维多项式族出发,然后用Gram-Schmidt正交化过程将此完备二维多项式族正交化,得到数值正交基底,然后以此正交基进行平面磁场拟合.为了解决分块拟合问题,又提出了紧支的概念,通过与拉格朗日二维插值的船模试验及仿真比较,发现此方法拟合精度比较高,能够较准确的反映平面磁场的分布,有一定的工程实用价值.     

基于非二次幂Curvelet变换的最小二乘匹配算法及其应用

本文提出了基于非二次幂Curvelet变换的最小二乘匹配算法.首先,根据输入地震信号的频谱和方向等特征进行非二次幂Curvelet变换,根据其特征不同,最大程度地将有效信号和噪声分开;然后,在噪声能量集中的非二次幂Curvelet子记录上对输入数据和预测的噪声模型进行最小二乘匹配滤波处理.本方法提高了常规最小二乘匹配算法在时间空间域内进行信噪分离的稳定性和准确性.对含有面波的实际地震数据进行测试,其结果表明本方法可以有效地压制面波干扰,特别是当面波和有效信号有交叉或重叠等现象出现时,能较好地保护反射同相轴信息.本方法还可用于对含自由表面多次波和层间多次波等地震数据进行自适应信噪分离.     

基于提升算法和百分位数软阈值的小波去噪技术

在地震勘探领域,随机噪声一直是影响地震信号信噪比的主要因素之一,如何从被干扰的地震信号中有效去除随机噪声并保护有用信号具有重要的意义.针对经典小波变换在计算效率方面的缺陷,本文推荐应用提升算法实现第二代小波变换的构建,分析和对比了提升算法(Lifting Scheme)下不同小波变换方法的特性,选取更加符合小波域去噪原理的CDF 9/7双正交小波变换作为基本算法,同时应用了简单、有效的百分位数(Percentiles)软阈值进行信噪分离.通过理论模型处理,本方法可以在去噪能力和保护有用信号之间找到很好的平衡点.实际剖面的处理效果表明,此方法不仅能有效的滤除随机噪声,而且很好地保护有用信号,提高地震数据分析的精确性.