一种基于射线追踪的鬼波衰减方法研究与应用

在海洋地震资料采集中,与海水面有关的地震鬼波与有效信号干涉会压缩地震有效频带、降低地震分辨率,降低地震资料对较厚地层及薄层的分辨能力.常规的鬼波衰减方法为通过一个鬼波衰减反褶积算法提取出检波点的上行波场,该方法有二个关键参数分别为鬼波与上行波场之间的延时时间、海水面反射系数,其可在参数空间内搜索得到.但由于参数空间较为...     

海上地震资料子波提取鬼波压制技术

海洋地震勘探由于受到海面强反射界面的影响,记录数据中存在鬼波,致使数据频谱中产生陷波效应,限制数据的频带宽度,影响数据的分辨率,干扰地层反射的识别.近年来发展的鬼波压制方法,能够较好的压制地震数据中的鬼波,然而现有鬼波压制技术容易产生延续相位,且计算效率较低.为进一步提高鬼波压制效果和工作效率,本文对海上地震资料特性进行分析,研究认为,海上地震资料中的海底反射信号真实记录了海底有效反射、震源鬼波和检波点鬼波的形态,可以利用提取的海底反射子波对数据进行确定性子波反褶积处理,能够有效的压制震源鬼波和检波点鬼波.模型海上实际数据测试结果表明,该方法具有鬼波压制效果好、计算效率高的优势,处理之后的数据频带得到有效拓宽,低频和高频信息均得到加强.     

基于变网格高阶有限差分的鬼波数值模拟研究

由于海洋地震资料采集过程中电缆和震源沉放于海面以下几米至十几米深度,同时,薄夹层厚度也从几米到几十米变化,要准确模拟沉放深度即薄夹层对地震波场的影响,差分网格剖分须小于最小变化深度和厚度,全模型小网格模拟将急剧加大有限差分模拟计算量.通过均匀模型大网格与小网格模拟波场对比表明二者存在微小的相位差异,小网格模拟结果对于小...     

双向拓频高分辨率地震技术在乌夏断裂带的应用

针对传统拓频技术存在的振幅、相位失真等问题,提出一种双向拓频高分辨率地震技术(ButHRS),其主要通过Butterworth子波载波调制在低频和高频两个方向上来压制地震记录子波旁瓣,进而大幅拓宽地震记录频带.在提高地震资料分辨能力同时,可保持地震资料信噪比、相对振幅关系和时频特性的稳定.经准噶尔盆地乌夏断裂带3D地震...     

大同地震窗P波频散衰减的异常变化特征

通过测量介质品质因子来开展大同窗附近测震台站记录P波衰减频散特征的研究,并分析大同窗近场区和外围区震例前后的变化。对山自皂台记录的2001年以来大同窗地震序列的研究结果表明,近场区3次和外围区6次地震前,介质品质因子显示超出1倍均方差的高值变化特征,震后逐渐恢复到背景起伏状态;与大同窗传统的频次指标相比,介质品质因子的映震效果更好;阳原台的结果表明,仅近场区1次和外围区2次地震前,介质品质因子显示超出1倍均方差的高值变化特征,且有虚报、漏报。所处地质构造位置不同、传播路径介质差异可能是引起上述两个台站附近介质品质因子的地震对应效果明显不同的原因。     

基于整形正则化非平稳回归技术的匹配滤波压制单道地震鬼波方法及应用

受海平面及水下观测方式的影响,海洋地震资料中普遍发育鬼波.作为一种虚假干扰信号,鬼波的存在会给地震解释造成一定的困难,因此在数据处理环节需要将其消除.目前,虽然鬼波压制方法多种多样,但大部分是针对多道地震发展起来的,并不适用于单道地震鬼波处理.预测反褶积一直是压制单道地震鬼波的主要方法,然而由于野外资料通常不能满足该方法的假设条件,导致应用效果不佳.针对单道地震资料鬼波压制问题,本文结合预测反褶积鬼波压制思路和整形正则化非平稳回归技术在自适应匹配滤波方面的优势,提出了一种基于整形正则化非平稳回归技术的匹配滤波压制单道地震鬼波方法,通过模型试验和实际数据处理分析表明该方法能够有效地压制鬼波,并且在计算过程中不会产生虚假延续相位,应用效果良好.     

用于深度域地震剖面衰减与频散补偿的反Q滤波方法

根据地震波在非弹性介质中的传播规律，本文提出了一种在深度域地震剖面进行反Q滤波的新方法. 在深度域的Q滤波算子符合地震波在衰减介质中的传播规律，不仅考虑了介质吸收对地震波振幅的影响，而且还保证了所造成的波形畸变满足因果规律，即地震体波具有某种频散性质. 利用该方法处理了2条总长度约60km的某浅海地区叠后深度偏移地震剖面. 合成记录剖面的正演和反演计算结果表明，在对地震剖面进行深度域反Q滤波之后 ，不仅达到了压缩中、深部目的层子波宽度提高分辨率和信噪比的目的，而且保持了原始地震剖面的整体形态和能量分布.     

安徽“霍山窗”中小地震的地震波衰减特征研究

利用安徽合肥台、六安台和豹子崖台记录到的2001-2010年安徽“霍山窗”发生的ML≥2.0地震的波形资料,计算了其振幅衰减系数K值和卓越频率衰减系数a值,分析研究了K值和a值的时空变化特征,并讨论了其与华东地区中强地震的对应关系及与Qc值的相关性.结果表明,3个台站均记录到了明显的变化特征:①“霍山窗”ML4.0地震、江西九江Ms5.7地震及河南太康ML5.0地震前6个月左右时间内,K值和a值均呈现持续下降的异常低值状态,平均下降幅度K值为20％-35％,a值为45％-51％,并于上升的过程中发震,震后趋于正常;②K值的平面分布特征显示,K值异常地震主要位于断裂带交汇区附近,并沿断裂带方向分布;③K值、a值与Qc值基本呈负相关.上述特征为进一步了解该区域的地壳介质状态和研究中强震前后Qc的变化特征提供了一定的依据.该研究结果可能对中长期地震预报和震后趋势判断有一定的指示意义.     

安徽"霍山窗"中小地震的 地震波衰减特征研究

利用安徽合肥台、 六安台和豹子崖台记录到的2001—2010年安徽“霍山窗”发生的M_L≥2.0地震的波形资料, 计算了其振幅衰减系数K值和卓越频率衰减系数a值, 分析研究了K值和a值的时空变化特征, 并讨论了其与华东地区中强地震的对应关系及与Q_c值的相关性. 结果表明, 3个台站均记录到了明显的变化特征: ① “霍山窗”M_L4.0地震、 江西九江M_S5.7地震及河南太康M_L5.0地震前6个月左右时间内, K值和a值均呈现持续下降的异常低值状态, 平均下降幅度K值为20%—35%, a值为45%—51%, 并于上升的过程中发震, 震后趋于正常; ② K值的平面分布特征显示, K值异常地震主要位于断裂带交汇区附近, 并沿断裂带方向分布; ③ K值、 a值与Q_c值基本呈负相关. 上述特征为进一步了解该区域的地壳介质状态和研究中强震前后Q_c的变化特征提供了一定的依据. 该研究结果可能对中长期地震预报和震后趋势判断有一定的指示意义.      

基于Chebyshev自褶积组合窗的有限差分算子优化方法

有限差分法广泛应用于地震波数值模拟、成像和波形反演中,差分数值解的精度直接影响着地震成像和反演的效果.因为有限差分算子可以通过截断伪谱法的空间褶积序列得到,而截断窗函数的属性影响有限差分算子逼近微分算子的精度.具体地讲,窗函数的幅值响应的主瓣和旁瓣决定了有限差分算子逼近的精度,主瓣越窄,旁瓣衰减越大,则有限差分算子逼近微分算子的精度越高,更好地压制数值频散.基于此认识,本文提出了一种基于Chebyshev自褶积组合窗截断逼近的有限差分算子优化方法.Chebyshev自褶积组合窗的主瓣较窄,且旁瓣衰减大,其可通过只调节三个参数,更直观和可视化地控制主瓣和旁瓣的形状,改变有限差分算子逼近微分算子的精度;该窗函数截断逼近的有限差分算子不仅有较大的谱覆盖范围,而且精度误差波动较小,这表明低阶的差分算子可以达到高阶算子的精度,且逼近误差更稳定;从经济上来讲,将有效地减少模拟计算花费,提高计算效率.     

台基对地震波、干扰信号的选择性抑制及其抗干扰品质的实验研究

基于地震波及干扰信号在覆盖层与基岩分界面的衰减差异实验,分析了基岩类台基对地震波及干扰信号的选择性抑制的机理,提出台基抗干扰品质的概念。在此基础上,以昭通地震台的抗干扰改造为例,给出利用多套地震仪测定台基抗干扰品质的方法。     

小湾水库近区地震波非弹性衰减和场地响应研究

利用小湾电站水库诱发地震监测台网11个子台自2005年5月21日开始观测至2006年9月记录的数字波形资料,采用Atkinson方法反演了小湾水库附近区域的非弹性衰减,得到该地区Q值与频率的关系是Q(f)=225.8f0.332。另外,用Moya方法反演了小湾台网11个子台的场地响应,得到了43个地震的震源参数,并对所得结果进行了初步讨论。     

Inelastic Attenuation of Seismic Wave and Site Response near the Xiaowan Reservoir

Based on digital seismograms recorded by 11 stations of the Xiaowan Reservoir-induced Earthquake Monitoring Network from May 21, 2005 to September 2006, we calculated the inelastic attenuation near Xiaowan reservoir using Atkinson method. We got the relation of Q value to frequency as Q（f） = 225.8 f^0332. Using the Moya method we got the site response of the 11 stations of Xiaowan Network and source parameters of 43 earthquakes. The source parameters were discussed briefly.     

云南地区地震动衰减特性的研究

根据发生在云南地区震级大于3.0级的地震资料,采用最小二乘法对该地区的峰值加速度、加速度反应谱、峰值速度、峰值位移、均方根加速度等多个地震动参数进行回归分析。结果表明,该地区的地震动衰减关系的形态与前人的研究基本一致,但水平向差异较大;长周期部分的离散性较大,需进一步收集资料进行研究。     

基于非平稳随机地震动模型的重力坝抗震可靠度分析

基于正交展开的非平稳随机地震动模型,并考虑混凝土材料的非线性和坝体与库水之间的流固耦合,对印度Koyna重力坝进行有限元分析,得到坝顶水平位移和坝颈拉应力,结合概率密度演化方法和等价极值事件的思想,获得丰富的概率信息。这为坝体结构的随机地震反应分析和可靠度研究提供新的途径。     

高频GPS形变波与地震波在日本MW9.0地震中的对比研究

高频GPS动态监测可快速准实时解算地表位移,其在地震参数快速确定、地壳形变短期变化过程、震源破裂过程和震级标度研究等方面成为传统地震学的补充。针对浙江省内的1Hz的GPS数据,本文采用GAMIT的TRACK模块,获得了日本2011年3月11日M_W9.0地震的位移时间序列,并将其与浙江省地震台网并址观测的地震计获得的位移信号进行对比。结果显示,高频GPS与地震计获得的峰值地动位移之间差异在GPS的观测误差范围内。相对于原始波形,两者在0.005～0.1Hz频段上的水平方向相关系数提高了50%以上,高程方向相关系数提高了2倍以上。研究表明,高频GPS与宽频带地震计的观测结果在时序和频谱上有相互重合的区域,GPS和地震仪可以共同覆盖地震地表位移的全部可能范围。     

非稳态非线性信号处理在地震资料中的应用研究

本文共分 1 2章 ,4个部分。1　非稳态非线性信号处理理论在这一部分中 ,论述了 5种数字信号处理理论 ,其中自适应滤波 ( adaptive)、小波变换( wavelet)和魏格纳变换 ( Wignerdistribution)是非稳态信号处理方法 ,而时谱和人工神经网络 ( artificial neural networks)是非线性信号处理方法。在论述过程中 ,力求做到数学推导简练、物理概念清楚明了 ,并与后面几章应用中的计算机实现做好衔接。例如在自适应滤波的阐述中 ,特别注意如何从稳态的维纳滤波过渡到非稳态滤波 ,以及各自的物理意义。又如在小波变换的阐述中 ,借助康托集(Cantor)很…     

局域双曲线Radon变换压制散射波研究与应用

一般而言,由于地下非均质体的存在所产生的二次波源,由它再生成新的波场,叫散射波场。目前,将散射波作为有效波来成像,已开始在溶洞和裂缝等特殊地质体的识别中得到应用。但对于野外资料采集来说,地表复杂地区,如戈壁、砾石区和山前带,大量存在的散射波却是干扰波,它们的存在会严重影响资料的品质,而其研究与实际应用国内外还很少。因此,通过正演模拟,分析散射波的基本特征,在此基础上研究散射波的去噪方法显得十分必要。本文从地震波运动学时距关系出发,研究了反射波和散射波的几何特征;然后用有限差分正演,模拟了散射波场,用理论模型研究并测试了局域双曲线Radon变换散射波去噪新方法。对于实际炮集资料,分析了F-K滤波方法压制散射噪声的局限,采用局域双曲Radon变换有效地去除了炮集中存在的散射噪声,取得了较好的应用效果。     

基于BP-Adaboost方法的天然地震和人工爆炸事件波形信号分类识别研究

BP神经网络和支持向量机(SVM)是两种主流的分类识别方法,用于天然地震和人工爆炸事件波形信号分类识别时取得了较好的效果。但BP神经网络存在易陷入局部最优及隐层数和隐层节点数与训练样本数据密切相关而无法有效预先确定;而支持向量机(SVM)方法则缺乏有效手段来选取合适的核函数,从中不能很好地扩展到多分类。针对天然地震和人工爆炸事件波形信号的分类识别问题,文中将上述两种方法和集成学习——BP-Adaboost方法进行了对比实验研究。据对所选用的地震、爆炸事件波形信号数据集的分类识别结果表明,BP-Adaboost方法得到了98%以上的正确识别率,并且具有较好的泛化能力。相较于BP神经网络和PCA-SVM方法,BP-Adaboost方法对于数据集的划分和识别结果具有更好的鲁棒性,应用于天然地震和人工爆炸事件波形信号分类识别时,可取得更好的识别效果。同时,结合Adaboost方法的原理,阐述了BP-Adaboost方法拥有更好分类结果和泛化能力的原因。     

基于MapReduce的地震波形数据并行解压缩算法研究

近年来各省级地震台网SEED文件数据量急增。在数据处理过程中,利用原有的串行解压缩算法批量解压缩地震波形数据时存在操作繁琐、耗时较长的问题。本文引入了MapReduce并行编程模型,根据该编程模型思想结合原有串行解压缩算法,提出了一种并行解压缩地震波形数据的算法,并给出了算法的设计与实现。本文从正确性、运行效率以及可扩展性三个方面进行了对比实验,验证了使用并行算法解压缩数据的效率较高,并且能够一次实现批量地震波形数据的解压缩,且操作简单。