高分辨率Radon变换方法及其在地震信号处理中的应用

Radon变换方法在地震资料处理中广泛采用,在地震同相轴识别和估计方面具有良好效果．无论是倾斜叠加,还是广义Radon变换方法,一般采用最小二乘反演方法实现．目前,在提高反演算法的效率和分辨率方面仍值得研究．本文从倾斜叠加的定义出发,阐明Radon变换分辨率问题的来源和解决办法．采用最小二乘反演方法研究高分辨率抛物线Radon变换和双曲Radon变换时,给出稀疏约束预条件共轭梯度法求解的高分辨率Radon变换的实现方法,同阻尼最小二乘方法相比,分辨率和精度明显提高,文中给出了模型算例．根据有效波和多次波NMO后剩余时差不同,采用高分辨率抛物线和双曲Radon变换可以压制多次波,分别给出了方法原理,最后给出应用实例．研究表明,稀疏约束预条件共轭梯度法可以有效实现高分辨率Radon变换;数值算例表明,算法计算效率和精度较高,可以更好地实现多次波压制．     

基于SLA范数的高阶高分辨率λ-f域Radon变换多次波压制方法（英文）

传统的Radon变换是利用一次波与多次波的速度差异将其聚焦在Radon域内的不同"点"或"直线"上。然而有限的"偏移孔径"、"离散采样"和"地震数据的AVO特性"会使Radon变换的聚焦变差,降低了该方法的分辨率,影响多次波压制精度。此外传统Radon变换没有考虑地震数据的AVO特性,使用L_0范数的近似形式L1范数来提高Radon域的聚焦特性,计算量极大。本文就上述问题,本文将SL_0范数和正交多项式同时引入λ-f域Radon变换,提出基于SL_0范数的高阶高分辨率λ-f域Radon变换。在考虑地震数据的AVO特性基础上,将正交多项式和Radon变换相结合。首先推导出时间域高阶Radon正反变换形式,随后使用傅里叶变换将其变换到频率域,再引入变量,将频率和曲率相结合,对其进行整体采样,具备了较快的计算效率,最后使用平滑高斯函数替代L_1范数来近似L_0范数(SL_0范数),通过最速下降和梯度投影原理求得Radon变换在SL_0范数下的稀疏解。理论模型和实际资料试算表明,同基于L_1范数的Radon变换比较,本文方法既在Radon域内具有更好的聚焦特性,同时在有效压制多次波(NMO)后存在剩余时差)的同时能更好地保存一次波的AVO特性。     

表面多次波衰减的研究现状与进展

表面多次波是一种相干干扰,在海洋地球物理勘探中表面多次波尤为明显.本文给出了表面多次波衰减方法的研究现状的系统阐述,并分析了表面多次波衰减研究的发展趋势.表面多次波衰减主要有滤波法和波动理论方法.对于滤波法给出了广泛应用的抛物Radon变换法的实例,指出了抛物Radon 变换法存在滤波时能量泄漏的问题.同时本文分析了基于波动理论的处理优势和存在的问题,该方法可以处理任意介质的情形,但是对于数据的采集要求比较严格,另外在进行表面多次波衰减处理以前,要进行一系列的预处理,这些预处理的误差直接决定着多次波衰减的效果.最后,本文给出了表面多次波衰减的发展趋势——将滤波法和波动理论法结合来实现多次波的衰减.两类方法如何有效地结合是该类方法一个重要的研究方向.     

各向异性Radon变换及其在多次波压制中的应用

即使采用分辨率很高的双曲Radon变换,对速度各向异性发育介质及长偏移距情况下的地震数据,其Radon域内能量仍不收敛.为了克服此难题,我们在Radon变换的积分路径中考虑了非双曲走时的影响,通过引入非双曲时差公式中的各向异性非椭圆率η参数,可以准确描述出长偏移距条件下来自同一层位的时距曲线,并推导了由偏移距、慢度、非椭圆率三参数控制的积分曲线正反变换公式,我们称之为各向异性Radon变换.离散化求解时,各向异性Radon变换是时变的,频率域快速算法已不适用,本文采用了最优相似系数加权Gauss-Seidel迭代算法,保持其计算精度的同时也有较高的计算效率.将此方法应用在模型数据以及实际长偏移距海上地震数据的多次波压制处理中,收到了较好的处理效果.     

反假频时延Radon变换多次波压制方法研究

多次波压制是地震数据处理的重要环节之一,而Radon变换方法以其优势被广泛应用于多次波处理环节中.本文提出利用时间延迟量Γ代替传统抛物Radon变换的曲率参数q,对地震记录同相轴进行积分运算.当使用时延Radon变换时,输入数据的道数作为重要参数直接影响Radon变换域的假频,而非传统抛物Radon变换空间方向的采样间隔.使用预条件算子通过重建间接增加输入数据的道数,消除Radon域的假频问题,提高成像精度,进而更好的实现多次波压制.利用本文方法对水平层状介质和复杂模型数据进行试算,结果表明,Radon域假频得到有效抑制,多次波压制效果明显.     

井孔高分辨率Radon变换算子研究

本文针对井间和3D VSP波场的线性特征,研究井孔地震波场线性高分辨率Radon变换算子,用于井孔地震波场分析与纵横波分离.在Radon变换原理分析基础上,采用基于柯西分布的高分辨率线性Radon变换对井孔数据进行Radon变换,其间通过对离散倾角叠加算子求取的研究,及对影响Radon能量收敛的重要参数阻尼因子算法的改进,使数据在Radon域以能量团的形式呈现,得到很好的收敛效果,基本解决了Radon域数据的一定程度的拖尾现象,消除了各能量团之间的平滑效应,采用柯西分布来规则化数据,提高了Radon域的分辨率,Radon域能量也收敛到一个点上,有利于上下行波或纵横波波场分离.最后通过反演结果和模型试算验证了该方法的可行性和稳定性.     

在成像空间中衰减多次波方法研究

在偏移后成像空间中的共成像点道集中可以对多次波进行衰减,对于给定的偏移速度模型,一次波与多次波在叠前偏移后的共成像点道集中具有不同的动校时差,这样我们就可以使用类似于偏移前衰减多次波的方法将一次波和多次波进行分离.本文在成像空间中应用抛物Radon变换分离多次波和有效波,由于每个共成像点道集都包含了复杂三维波场传播效应,所以本文方法具有处理三维数据和复杂地下构造的能力.相比于SRME以及传统Radon变换衰减多次波方法,本文方法能够在保持较小的计算量的同时,保证了衰减多次波的准确性.通过对模型数据试算和对实际数据的处理验证了本文方法在叠前时间偏移后衰减多次波的能力,并取得了很好的成像效果.     

抛物Radon变换法近偏移距波场外推

本文给出了抛物Radon变换的基本原理,以及部分动校正后的CMP道集抛物线近似有效性的证明,基于带限正反最小平方抛物Radon变换的Levinson递推算法,对缺失的近偏移距地震波场进行叠前重建和外推.给出了抛物Radon变换法地震道重建外推的基本原理和叠前地震数据规则化的处理流程,另外对于Radon域均匀采样的情形,本文给出了均匀层状介质和Marmousi模型的近偏移距外推结果,计算结果验证了算法的稳定性和适用性.     

λ-f域加权抛物Radon变换地震数据重建方法研究

大多数地震处理技术都要求地震数据具备完整性和规则性,然而,由于诸多因素的影响,地震勘探所采集到的资料普遍存在数据缺失,需要对地震数据进行重建.本文在传统Radon变换重建的基础上提出一种λ-f域加权抛物Radon变换的地震数据重建方法.通过引入新变量λ,消除了Radon变换算子对频率的依赖,使得Radon变换算子及算子的逆只需计算一次,显著提高了计算效率.同时,在λ-f域抛物Radon变换迭代计算过程中引入变化的权系数,更好地实现了λ-f域的能量聚焦.理论模型及实际数据试算表明,文中方法对地震数据重建精度较高,单道对比吻合较好.     

3D高阶抛物Radon变换在不规则地震数据保幅重建中的应用

3D地震数据不规则采样缺失重建是地震勘探数据处理流程中的重要问题.本文提出了一种基于具有保幅特性的非均匀高阶抛物Radon变换(NHOPRT)地震数据重建方法.在最小二乘反演方程中引入Delaunay三角网格剖分来计算空间不规则加权系数,从而获得最接近完整规则数据的高阶抛物Radon变换域系数.在用SVD求解反演方程过程中,利用高阶抛物Radon变换算子在频率域为指数函数,具有线性可分解特性,将二维空间的高阶抛物Radon变换算子分解为两个独立的一维空间变换算子,减小了变换算子的矩阵大小,从而很大程度地提高了计算效率.理论模型和实际地震数据重建测试证明了本文方法的有效性以及实用性.     

Multiple attenuation using λ-f domain high-resolution Radon transform

The parabolic Radon transform has been widely used in multiple attenuation. To further improve the accuracy and efficiency of the Radon transform, we developed the 2- fdomain high-resolution Radon transform based on the fast and modified parabolic Radon transform presented by Abbad. The introduction of a new variable 2 makes the transform operator frequency-independent. Thus, we need to calculate the transform operator and its inverse operator only once, which greatly improves the computational efficiency. Besides, because the primaries and multiples are distributed on straight lines with different slopes in the 2-fdomain, we can easily choose the filtering operator to suppress the multiples. At the same time, the proposed method offers the advantage of high-resolution Radon transform, which can greatly improve the precision of attenuating the multiples. Numerical experiments suggest that the multiples are well suppressed and the amplitude versus offset characteristics of the primaries are well maintained. Real data processing results further verify the effectiveness and feasibility of the method.     

Time-domain hyperbolic Radon transform for separation of P-P and P-SV wavefields

A time-domain hyperbolic Radon transform based method for separating multicomponent seismic data into P-P and P-SV wavefields is presented. This wavefield separation method isolates P-P and P-SV wavefields in the Radon panel due to their differences in slowness, and an inverse transform of only part of the data leads to separated wavefields. A problem of hyperbolic Radon transform is that it works in the time domain entailing the inversion of large operators which is prohibitively time-consuming. By applying the conjugate gradient algorithm during the inversion of hyperbolic Radon transform, the computational cost can be kept reasonably low for practical application. Synthetic data examples prove that P-P and P-SV wavefield separation by hyperbolic Radon transform produces more accurate separated wavefields compared with separation by high-resolution parabolic Radon transform, and the feasibility of the proposed separation scheme is also verified by a real field data example.     

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.     

Fast hyperbolic deconvolutive Radon transform using generalized Fourier slice theorem

The hyperbolic Radon transform has a long history of applications in seismic data processing because of its ability to focus/sparsify the data in the transform domain. Recently, deconvolutive Radon transform has also been proposed with an improved time resolution which provides improved processing results. The basis functions of the (deconvolutive) Radon transform, however, are time-variant, making the classical Fourier based algorithms ineffective to carry out the required computations. A direct implementation of the associated summations in the time–space domain is also computationally expensive, thus limiting the application of the transform on large data sets. In this paper, we present a new method for fast computation of the hyperbolic (deconvolutive) Radon transform. The method is based on the recently proposed generalized Fourier slice theorem which establishes an analytic expression between the Fourier transforms associated with the data and Radon plane. This allows very fast computations of the forward and inverse transforms simply using fast Fourier transform and interpolation procedures. These canonical transforms are used within an efficient iterative method for sparse solution of (deconvolutive) Radon transform. Numerical examples from synthetic and field seismic data confirm high performance of the proposed fast algorithm for filling in the large gaps in seismic data, separating primaries from multiple reflections, and performing high-quality stretch-free stacking.     

单程波角度域内压制多次波偏移假象

多次波偏移中的假象主要来自于不同地震事件之间的互相关,由于这种互相关满足成像条件,很难直接在偏移过程中去除.但是对于准确的速度模型,真实的成像结果在角度域内应该是平直的.根据这个判断准则,可以在角度域内移除多次波偏移中的假象.本文以数据自相关偏移为例,提出了在单程波多次波偏移中移除假象的主要流程:首先在在单程波偏移过程中高效地提取角度域共成像点道集,然后对角度域共成像点道集应用高分辨率的抛物线型Radon变换,用合适的切除函数处理后,反变换回到角度域,最后叠加各个角度成分,得到偏移结果.Marmousi模型的合成数据测试表明,这种方法可以很好地压制多次波偏移过程中产生的假象,有效地提高成像结果的信噪比.     

基于波动方程预测和双曲Radon变换联合压制表面多次波

基于波动方程预测的表面多次波压制方法可处理复杂地下介质的地震资料,但计算成本较高.基于滤波的多次波压制方法计算效率较高,但其成功应用仅局限于一次波和多次波有明显时差差别的地震数据,对来自速度逆转等复杂介质数据则较难获得满意的压制效果.本文将波动方程预测的反馈迭代法和滤波法有效结合,采用GPU(图形处理器)和CPU协同并行加速计算粗略预测表面多次波,随后在双曲Radon域比较分析原始数据和预测的多次波,设计合理有效的Butterworth型自适应滤波器,滤出原始数据Radon域中的多次波能量,进行Radon反变换后,在时空域将多次波从原始数据中减去,得多次波压制结果.文中对理论模拟的单炮数据、复杂的SMAART模型以及实际地震数据进行了计算,结果表明,结合基于波动方程预测和双曲Radon变换的方法有效突破了两种方法各自的局限性,可高效高精度地压制复杂地下介质的表面多次波.     

基于频率-慢度域叠前地震记录的合成与并行方法研究

正演模拟是叠前弹性波反演的基础.采用慢度法计算层状介质的叠前地震记录,分别对频率和慢度进行积分变换得到时-空域的地震道集,并对在慢度积分过程中产生的计算噪音提出了解决方案.为得到高精度合成地震记录,需将地层细分,但地层层数很多时,计算量较大;而对地层粗分虽然会大大加快运算速度,但合成记录会丢失很多信息,文中给出了地层的划分原则.该方法能够计算出包括转换波和多次反射在内的全地震响应.但在提高合成记录精度的同时,也导致计算量增大、计算效率降低,因此,本文对基于慢度法全波场模拟进行了并行算法设计,采用计算域分割、工作池并行技术,建立了慢度法全波场正演模拟的并行算法,使得弹性波正演问题求解更加高效,为充分利用叠前地震资料进行叠前反演提供了研究基础.