基于多特征融合自编码器的无监督地震相分类研究

地震相分类是地震数据解释中的一个重要步骤, 是地震数据与沉积相的连接工具.为了提高地震相分类精度和减少对有限人工标签的依赖, 本文提出了一种基于多特征融合自编码器的无监督地震相分类方法.首先, 提出了一种混合卷积和变分编码的多特征融合自编码器, 实现了地震数据中表征地震相的大量隐含特征提取.其次基于非负矩阵分解和K均值聚类实现了主特征分量分解和地震相聚类.实际地震数据应用结果和指标分析表明, 本文方法提取的隐含特征趋于正态分布, 且主特征分量中蕴含了不同地震相类别的响应, 从而可以获得更准确的地震相分类结果.在渤海湾盆地东营凹陷古近系沙河街组湖相沉积中, 清晰划分出了六类沉积微相的边界, 有利于揭示三角洲沉积环境演变.

     

干涉走时微地震震源定位方法

本文基于地震波场干涉原理,建立了干涉走时微地震震源定位方法.该方法将两个接收点相对于一个微地震事件的走时差（称为干涉走时）的扰动作为残差函数,通过迭代求解最小残差函数,最终获得震源的空间位置.干涉走时震源定位方法利用两个接收点的到时差消除发震时刻未知和速度模型误差的影响,简化了震源定位算法.数值计算表明,本文提出的干涉走时定位方法在速度模型有误差的情况下仍然可以获得准确的微地震震源定位.     

一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法

震源定位是微地震监测技术要解决的主要问题.目前,井下微地震监测多采用走时拟合法计算震源位置.常规方法受到环境噪声、初至拾取误差、速度模型误差等因素的影响,定位结果存在一定误差.为了提高定位精度,本文提出了一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法.本文方法根据P波的偏振特征参数计算概率密度函数求取震源方位角,并采用改进的目标函数和搜索算法计算震源的径向距离和深度.模型数据和实际资料的处理结果表明,本文方法具有较强的抗噪性,计算得到的震源方位角更加接近真实值;与常规目标函数相比,本文方法采用的目标函数具有更好的收敛性,其定位结果受初至拾取误差和速度模型误差的影响更小;本文提出的搜索算法能够消除由于错误拾取造成的观测到时中的异常值对定位结果的影响.

     

基于卷积神经网络的智能化地震数据插值技术

地震数据通常存在数据缺失问题,严重影响地震数据各个处理环节,需采用适当的手段对其重构.本文提出了一种基于深度学习卷积神经网络(CNN)的智能化地震数据插值技术.算法的关键在于构建一个适用于地震资料插值的CNN模型,该技术以缺失地震数据作为输入层,由卷积算法提取地震数据的特征信息,并通过池化层实现数据压缩降维,同时引入修正线性函数(ReLU)提高模型的非线性表达能力,再通过反卷积层恢复数据尺寸,最终搭建卷积自编码器模型(CAE),实现数据-数据的映射关系.该模型通过残差学习获得缺失数据特征并实现重构数据输出,与现有技术相比,该方法采用自监督学习方式,利用大量数据训练卷积自编码器模型,通过所得模型实现缺失地震道的数据重构.分别利用CAE模型及POCS插值技术对模型资料和实际数据进行插值,测试结果表明,CAE能有效实现地震数据插值,且与POCS方法相比具有更高的精度,验证了算法的可行性和有效性.     

矿山微地震全波自动定位的层析成像方法(英文)

针对在矿山微地震监测过程中纵横波及其传播速度难以确定的难点,在球坐标系中以波动方程为基础,推导出了矿山微地震全波自动定位的层析成像的计算公式,并给出了参数选择准则,藉此可以获得微地震成像能量最大值及其对应参数。通过判断能量最大值在风险区内的位置,可以将风险区内外的微地震事件区分出来。对于能量最大值位于风险区域内的微地震事件,其震源位置和震动时间以及传播速度与能量最大值对应的坐标参数相同,能量最大值对应于震源函数相对强度;当能量最大值位于风险区域边界上时,微地震事件不在风险区域范围之内。理论模型试算和矿山实际微地震资料的应用表明:层析成像方法无需纵横波识别和传播速度假定,只要给定事故风险区域范围及其传播速度范围,便可完成微地震事件定位,是一种全波全自动定位方法,具有进一步研究价值。     

基于非线性自激振动指数自回归模型与地震活动研究

地震活动表现出平静和活跃相互轮回的特征，发震频度和震级则表现出在活跃期维持相对较高的水平，而在平静期维持相对较低的水平。为了探索这种活动机制，本文用基于非线性自激振动的指数自回归模型来研究这些特征。结论指出，指数自回归模型较好地反映了地震活动的前述特征，同时体现了本世纪以来地震活动的衰减趋势。借助非线性振动的思想和方法揭示地震活动的动力机制是有可能的。     

基于频率衰减补偿的微地震定位方法

本文分析了不同频率的震源子波在传播过程中频率衰减与传播距离的关系,提出了地震波频率衰减补偿的微地震定位方法.该方法通过对地震波频率衰减的补偿,间接获取微地震事件的道间时差,避免了微地震事件的信号识别与走时拾取,实现了对微地震事件的定位.本文提出了方法的基本原理和计算方法,并通过理论计算和误差分析表明该方法是合理的和有效的.

     

利用门限自回归建模和样条函数拟合方法研究甘肃东南部地区地震活动特征

本文应用数学门限自回归模型和样条函数,研究了甘肃东南部的地震活动特征。结论如下:(1)甘肃东南部的地震活动具有"准周期"现象,本世纪以来已经历了三个"准周期",目前,处于第三活动期。(2)1900年以来的地震活动处于较低的水平,大多数地震的震级为5-6级。根据本文的研究,下一次地震的震级约为5级左右,目前发震的概率为0.74.(3)震级大于4.7级地震的空间分布图象与数字模拟实验结果一致。     

基于微地震定位与震源机制联合反演算法(JSSA)分析页岩气水力压裂效果及应力状态

采用微地震定位与震源机制联合反演算法(JSSA算法)对威H3-1井的实际压裂数据进行处理,得到1507个事件的空间位置和震源机制信息.根据联合反演的震源机制信息,计算事件的P轴分布,从而解释压裂施工区域的应力分布状态.通过对压裂施工区域的综合解释分析,表明工区西侧存在较大的SN向天然裂缝,以及在水平井附近存在较小的压裂...     

基于瞬时相位的微地震干涉定位方法研究

波形叠加定位法具有自动性和抗噪性等优点, 已被广泛应用于微地震事件定位.当该类方法采用特征函数变换原始波形以克服初至极性变化影响时, 会降低成像分辨率.而将相位加权叠加法应用于微地震成像时, 虽然提高了成像分辨率, 但并未考虑复杂震源机制对定位的影响.为了校正波形极性, 并提高干涉成像法的分辨率和压制噪声的能力, 本文重新组合了原始互相关波形的振幅和瞬时相位信息, 提出了互相关相位加权成像法(CCPW).通过数值算例对比了互相关相位加权成像法(CCPW)、基于绝对值干涉成像法(AII)和基于长短时窗能量比干涉成像法(SLII), 讨论了不同方法在抗噪性和成像分辨率等方面的性能.理论测试结果表明: 新方法能够校正波形极性变化, 具有较强的抗噪性, 提高了成像分辨率.最后将三种方法应用于地面监测的实际矿震数据中, 验证了新方法的有效性.

     

地震定位方法研究进展

地震定位是地震学基本问题之一,如何提高地震定位精度是地震学研究重点。本文介绍地震定位技术在国内外的研究历史及进展,对目前存在的各种地震定位技术进行分类,概述基本原理及应用。详细介绍盖革经典定位法、双差定位法和微震定位方法中的波形互相关技术和震源扫描算法,并简单介绍微震定位技术在核试验监测及定位上的应用。     

水力压裂微地震事件定位方法综述

随着国内外页岩气勘探开发的不断深入,水力压裂微地震监测技术重要性越来越大,而该技术的核心是微地震事件定位.近些年前人对微地震事件的定位方法做了比较深入的研究,形成了众多定位方法.为此,依据目标函数构造及其求解方式对微地震事件定位方法进行了分类,主要介绍了两大类具有代表性的微地震事件定位方法:(1)基于走时的射线追踪定位方法;(2)基于波形的偏移定位方法.然后对其算法思路流程、优缺点等方面进行了归纳总结,分析了各类算法的研究现状及两种典型算法的应用实例,最后对微地震事件定位方法的发展趋势进行了展望.     

地震的单台定位：为深入研究而进行的考察和讨论

对只有几个台站记录到区域地震的定位,用以走时为基础的定位方法是不理想的。然而,全面禁止核试验条约要求我们必须用很少的观测来监测地震事件。本文考察了单台定位方法的现状,即：使用三分向宽频速数字化台站的记录对地震事件定位。这里我们讨论的单台定位方法,最终可以是监测地球上大部分地区小震级（Ｍ～３）地震事件最有效最经济的手段,使用宽频带三分向观 资料和合成波形的拟合,可准确地确定震中距和震源深度。台站到地     

双差地震定位算法：方法和在加州北海沃德断层上的应用

研究出一种在远距离范围确定高分辨率震源位置的有效方法。这种定位法同时使用普通的绝对走时和／或互相关的P波和S波的差异走时数据。将每个台站观测的事件都与台站组成台站一事件对，使地震对的观测和理论走时之差的残差(或双差)最小。反复调整震源对的矢量差，得到了最小二乘解。双差算法用于没有进行台站校正的未经模型化的速度结构而使误差最小化。因为地震目录和互相关数据同时应用在一个方程组中，多重事件内部的事件之间的距离取决于互相关数据的精度，而多重事件和不相关事件之间的相对位置取决于绝对走时的精度。统计的再抽样方法用于估算数据的精度和定位的误差。双差定位的不确定性与地震目录相比降低了一个数量级以上。这种算法已得到验证，并应用在加州北海沃德断层上的两个地震丛的定位中。它使分散的目录定位集中成水平震源条带，形成了清晰的地震活动图象，揭示了断层上存在一个狭窄的通过脆性破裂释放应力的区域。     

利用自由平面进行地震定位的方法

测定地方震参数的方法很多 ,如果已知 4个以上台站的 P波及 S波到时 ,通常用和达法、高桥法等经典方法 ,这些方法都未考虑台站的海拔高度及地球曲率的影响。笔者在文中给出了一种用“自由平面”定位地震的方法 ,消除了台站的海拔高度及地球曲率给震源参数带来的误差。1　原理方法的物理模型 :1假设震源为点源模型 ;2假设介质均匀、连续、具各向同性。在上述模型下 ,P波、S波射线为一直线 ,若已知第 i台 P波和 S波的到时差为 Ti,则其震源射线方程为Di=VTi .　　 (i=1 ,2 ,3 ,… ,n) (1 )式中 Di 为第 i台的震源距 ,V为虚波速度。设台站…     

地震定位的三条原理

证明了在横向均匀、径向分层的球对称地球模型内进行地震定位的三条原理：（1）不需用走时表就可以测定出地震震中；（2）震源深度残差在某个震中距处改变符号，该震中距是震源深度的函数，但与距离残差无关；（3）在地球表面两个随机点之间的距离△以sir△分布。原理（1）意味着在没有同时求出震源深度和发震时刻的情况下也能测定震中。原理（2）指出从来不应该用4个震源参数联合回归法求解震源深度。在使用标准的最小二乘法时，为何读晚了的到时数据常常比精确读数起的作用大，原理（3）对此提出了一种可能解释。这些原理一起说明了地震定位的问题是个病态问题。只有用先验知识（如走时表）来约束容许解的范围使问题不再病态，联合最小二乘回归法才能求得震源的真实位置。但如果走时表是由震源位置解导出的，则定位误差和走时表误差会互有影响，不能去除问题的局部极小值对应的解。古登堡曾想通过假设残差是非负矢量来校正方位集中引起的残差。     

天山中部的地震定位和地壳活动性分析

利用宽频带流动台网记录的地震P波和S波到时,根据一维和三维地壳速度模型,对天山中部及其邻近地区1997～1998年的地震进行了重新定位,以重新确定的震源参数为依据分析了地壳的活动性.震源分布表明,造山带边缘和内部的大部分断裂都显示出活动的迹象,它们对天山的地壳构造变动起到明显的作用;塔拉斯－费尔干纳断裂的活动具有分段特征：其东南段以及西南天山的部分断裂目前活动比较弱,西北段受周边断裂的影响活动较强;另外造山带边缘的构造活动有向山前盆地渗透（Penetration）的趋势.30～40km深度的地震活动表明,天山中部的地壳中下层仍然具有一定的破裂条件,它们与壳幔边界附近热扰动的驱动有关,暗示小尺度地幔对流或软流层上涌等动力作用仍在持续进行.     

基于深度卷积自编码网络地震数据去噪方法

在采集得到地震数据中,随机噪声常常与有效信号混合在一起,并且毫无规律,使用常规去噪方法不能够达到理想的效果,影响后续的地震数据处理工作.为有效压制地震数据中的随机噪声,本文根据深度学习的相关理论,提出了一种基于深度卷积自编码网络的数据驱动的去噪方法,可以解决随机噪声难以去除的问题.在卷积自编码器的基础之上,网络使用了较多的层数并加入跳跃连接构造,从而增加了网络的深度,能够提取并结合数据中深层与浅层特征,增强对随机噪声的处理能力,更好地恢复有效信号的细节.经过实验证明该方法对于不同水平的随机噪声的压制均有优异的表现,在去噪的效果上远超中值滤波、小波变换等传统去噪方法,同时也比经典的DnCNN网络更加优秀,能够完整地保留有效信号,极大提升地震数据的质量.     

利用门限自回归建模预测广东地区2000年前后的地震强度

利用自激励门限自回归建模的原理和方法,对广东地区陆地和珠江口外以及台湾海峡部分地区２０００年前后的最大地震强度进行了预测。结果表明,该区至２００１年可能发生地震的最大震级为ＭＬ５．２级,未来几年内发生Ｍ≥６．０级地震的可能性较小。     

卷积神经网络在地面微地震多道P波极性分类中的应用

微地震监测技术是监测水力压裂过程、评价压裂效果的重要手段.对于地面监测,PP波极性能够直接、快速地反演震源机制,同时极性校正能够提高绕射叠加定位方法的成像精度.因此,准确而迅速地确定P波极性对地面微地震实时监测具有重要意义.卷积神经网络是一种深度学习算法,具有强大的特征学习与分类能力,可用来确定微地震事件的P波极性.地...