基于Ricker子波核的支持向量回归方法及其在地震勘探记录去噪处理中的应用

针对地震勘探中强随机噪声的去噪问题,引进支持向量回归方法,提出并证明一种新的Ricker子波核函数。支持向量回归采用核映射的基本思想,基于结构风险最小化原则,将回归问题转化为一个二次规划问题。对单道记录或多道记录中任选道的仿真实验表明,与传统的基于径向基核函数的支持向量回归及褶积滤波方法相比,使用本方法去噪后的同相轴更为清晰,波形恢复得更好,信噪比也较高,因此有可能将其应用于地震勘探记录的去噪处理中。     

Ricker子波核最小二乘支持向量回归滤波方法的稳健性研究

除了信噪比、有效子波畸变等,稳健性(Robustness)也是度量滤波方法效果的一个重要的物理量,它刻画了滤波系统应对异常点值的能力.一般用影响函数作为评价稳健性的工具.支持向量机方法已较成功地应用于信号与图像的滤波中,尤其Ricker子波核方法更适于地震勘探信号处理.通过考察Ricker子波核最小二乘支持向量回归(L...     

一种新的基于卡尔曼滤波的地震记录同相轴跟踪方法及性能分析

在地震勘探领域中,卡尔曼滤波常用于地震信号的反褶积以提高地震勘探资料的分辨率和信噪比. 不同于此,本文建立一个新的卡尔曼滤波系统模型并利用卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴. 同相轴信息在对地下介质性质、界面的深度、界面的产状以及油气定性判别等方面具有极其重要的作用. 目前多数拾取地震同相轴的方法与地震波的运动规律结合较少.本文依据地震反射波运动规律构建了用于跟踪地震反射同相轴的卡尔曼滤波系统的状态方程和量测方程,并将炮检距、地震子波到达时和层速度等重要物理量融入所建方程,给出滤波模型和初始化方法,分析不同因素对该系统滤波性能的影响. 仿真实验表明,所提出的跟踪滤波系统能较好地拾取地震反射同相轴信息,为拾取地震同相轴提供了一条新途径.     

最小二乘支持向量回归滤波系统性能分析

支持向量机(Support Vector Machine: SVM)一直作为机器学习方法在统计学习理论基础上被研究和发展,本文从信号与系统的角度出发,证明了平移不变核最小二乘支持向量机(Least Squares SVM: LS-SVM)是一个线性时不变系统.以Ricker子波核为例,探讨了不同参数对最小二乘支持向量回归(Least Squares Support Vector Regression: LS-SVR)滤波器频率响应特性的影响,这些参数的不同选择相应地控制着滤波器通带上升沿的陡峭性、通带的中心频率、通带带宽以及信号能量的衰减,即滤波器长度越长通带的上升沿越陡,核参数值越大通带的中心频率越高,且通带带宽越宽,正则化参数值越小,通带带宽越窄(但通带中心频率基本保持恒定),有效信号幅度衰减越严重.合成地震记录的仿真实验结果表明,Ricker子波核LS-SVR滤波器在处理地震勘探信号的应用中,滤波性能优于径向基函数(Radial Basic Function: RBF)核LS-SVR滤波器以及小波变换滤波和Wiener滤波方法.     

非均匀介质中地震波应力场的WNAD方法及其数值模拟

通过对近似解析离散化(NAD)方法的分析,给出了一种求解声波和弹性波方程的带权重的近似解析离散化(WNAD)方法,并用WNAD方法、Lax-Wendroff 修正格式(LWC)和二阶中心差分方法计算了二维波动方程初值问题的应力场数值误差.结果表明WNAD方法具有更高的数值精度.用WNAD方法、LWC和四阶交错网格法对二维非均匀介质中弹性波传播的应力场进行了数值模拟.应力场快照和地表地震记录表明,即使是在粗网格条件下WNAD方法的模拟结果仍无可见的数值频散和源噪声.另一方面,由于WNAD方法同时计算了地震位移和梯度场,使得应力的计算更为便捷和精确,而且WNAD方法中波位移梯度局部连接关系的使用使得应力在间断处能够自动近似地满足应力连续性.     

Ricker子波核支持向量回归的Mercer条件拓展问题研究

Ricker子波核支持向量回归方法是消减地震勘探记录强随机噪声的新滤波技术.用判定支持向量允许核函数的Mercer条件探讨Ricker子波核函数的有效性,经过数值计算相应的核矩阵的最小特征值,发现在一个较大范围内存在极小的负值带,数量级为10^-13~10^-16,且在正值带中亦存在10^-13~10^-15数量级的量.考虑到正负极小量值的计算误差机理相近,认为判定核函数有效性的Mercer条件在工程应用时有可能适当放宽,即核矩阵不严格半正定,接近半正定亦可.为了将Ricker子波核支持向量回归滤波方法向实际应用发展,本文对不同的理论模型的Ricker子波核滤波和小波变换滤波、自适应维纳滤波这三种技术的效果进行了比较,包括时域波形、频域振幅谱、滤波前后的信噪比以及均方误差等方面.结果表明,Ricker子波核滤波方法优于另两种方法.为实际应用Ricker子波核滤波方法奠定基础.     

Ricker子波核最小二乘支持向量机在地震勘探信号去噪应用中的参数设置研究

最小二乘支持向量机（LS-SVM）用于拟合回归处理时的参数设置一直是一个难题，它会受到信号类型和强度、核函数类型、噪声强度、计算精度要求等因素的影响.本文针对Ricker子波核LS-SVM去除地震勘探信号中随机噪声问题，讨论和分析了向量机参数、核参数对去噪性能的影响.实验表明，核参数f可取为地震记录的主频，不能较准确估计时宁大勿小；向量机参数γ只要不取得过小，一般情况下都是能接受的.采用此方法对含不同强度噪声的地震勘探信号进行了去噪处理.     

一种新的基于卡尔曼滤波的地震记录同相轴跟踪方法及性能分析

在地震勘探领域中,卡尔曼滤波常用于地震信号的反褶积以提高地震勘探资料的分辨率和信噪比.不同于此,本文建立一个新的卡尔曼滤波系统模型并利用卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴.同相轴信息在对地下介质性质、界面的深度、界面的产状以及油气定性判别等方面具有极其重要的作用.目前多数拾取地震同相轴的方法与地震波的运动规律结合较少.本文依据地震反射波运动规律构建了用于跟踪地震反射同相轴的卡尔曼滤波系统的状态方程和量测方程,并将炮检距、地震子波到达时和层速度等重要物理量融入所建方程,给出滤波模型和初始化方法,分析不同因素对该系统滤波性能的影响.仿真实验表明,所提出的跟踪滤波系统能较好地拾取地震反射同相轴信息,为拾取地震同相轴提供了一条新途径.     

四阶龙格-库塔方法的一种改进算法及地震波场模拟

提出了求解波动方程的四阶龙格-库塔方法的一种改进算法.首先将原四阶龙格-库塔方法合并为两级格式, 然后在第一级中引入加权参数以获得加权算法. 针对这种改进方法,研究了它的稳定性条件; 对一维问题导出了频散关系, 给出了数值频散结果,并与四阶的 Lax-Wendroff (LWC) 方法和位移-应力交错网格方法进行了对比; 对二维问题, 使用我们的改进方法、四阶LWC和交错网格三种方法进行了声波波场模拟, 并进行了计算效率分析和不同方法计算结果的比较; 最后选取两个层状介质模型进行了声波和弹性波波场模拟. 数值结果表明,本文的改进方法具有非常弱的数值频散和高的计算效率, 是一种在地震勘探领域具有巨大应用潜力的数值方法.