小波变换与F-K联合滤波在面波分离中的应用

作为一种时频分解方法,小波变换有着广泛的用途,而且与传统Fourier变换相比,它能刻画出具有相同频率的有效波与面波在时间—空间域的分布,但是仅靠小波变换分离面波,效果十分有限,可使用小波变换与F-K滤波方法联合对面波进行分离,具体做法是：用小波变换对地震波场进行多分辨率分析,对面波产生的区域进行F-K滤波,从中提取有效信号,再与其他信号一起进行重构,即可得到分离面波后的地震波场。通过实际资料的处理结果表明：该法在在分离面波方面具有良好的效果。     

基于小波包变换的面波分离技术研究

依据面波视速度的分布范围,提出一种新的叠前面波分离技术,即把地震波场分成不受面波影响的波场和受面波影响的波场,然后利用小波包变换对受面波影响的波场进行时频分析,通过分解与重构,从中提取有效波,再将其与不受面波影响的波场合并,就可得到面波分离后的地震波场。该方法在成功分离面波的同时,可使有效波的能量(尤其是其低频能量)不受损失,既有效地保持信号的频宽不变,又提高了记录的信噪比。实际资料的处理结果表明:此方法在叠前面波分离方面具有有良好的效果。     

小波域特征提取在浅层地震资料面波压制中的应用

浅层地震资料信噪比较低,面波能量非常强,对有效成分造成掩盖。常规的面波压制方法无法有效消除叠前地震记录中的面波成分,残余面波能量及其干扰会对后续速度拾取等处理造成影响,降低叠后成像质量。笔者采用小波域内的主成分分析对叠前资料进行特征提取,再对有效特征进行加权重构,对面波成分进行有效的压制。基于本文设计的自适应Morlet小波基,可提高特征拾取时对有效成分的敏感性,实际数据的应用效果分析验证了该方法在浅层地震资料处理中的可行性与有效性。本方法在极低信噪比条件下的浅层资料面波压制中具有较高的理论与应用价值。     

小波变换去噪方法研究

作者在本文中就如何利用小波变波消除噪音干扰的方法进行了研究。针对地震资料的特点提出了消除相干干扰的具体计算方法，即将地震资料用小波变换分频处理，针对干扰与有效波共存的频段波场，利用自动追踪找出相干干扰的方向，再用中值滤波恢复相干波场，即从共存的波场中分离出来，再对它进行小波反变换即可重构相干干扰，最后从原始记录中消去它，以获得所需要的有效信号。几个地区的试算表明该方法的有效性，文中最后列出了这些试算中的一个例子。     

面波频散能量谱计算方法

面波频散能量谱成像精度是近地表横波速度计算的重要影响因素,有效提取面波频散曲线是后续反演地层结构及介质物性参数的重要环节。文中论述了τ-p变换法（τ为垂直波慢度,p为水平波慢度）、高分辨率线性Radon变换法、频率分解法、相移法、f-k变换法（f为频率,k为波数）、SFK变换法和矢量波数变换法等7种不同面波频散能量谱计算方法的基本原理;通过上述方法,对三层速度递增水平层状介质模型正演模拟合成Rayleigh波记录进行频散能量谱计算,并与理论频散曲线进行比较;根据所得频散能量谱,分析不同方法在数据处理过程中的特点与应用差异。结果表明：在提取频散曲线过程中,高分辨率线性Radon变换法和矢量波数变换法提取精度较高,f-k变换法提取精度最低,低频信息与高频信息无法有效识别;SFK变换法、矢量波数变换法、高分辨率线性Radon变换法抗噪性能强;τ-p变换法、f-k变换法、相移法计算速度优于其他方法。     

面波压制的TT变换法

在地震勘探中,面波的频率比其他有效地震波的频率低,往往被视作干扰波而需要压制,以突出有效波。TT(time-time)变换具有很好的频率聚集能力,它将高频信号聚集在TT变换域的对角线位置,通过提取TT变换域的对角线附近的元素,就可以压制低频面波,突出反射波。对物理模型和实际数据进行处理,并与传统的高通滤波方法进行对比,结果表明:TT变换实际上是S变换的延伸,与S变换有着密切的联系,有无损可逆性,而且具有很好的频率聚集能力。TT变换在压制面波方面有较好的效果,但在提取高频、压制低频的同时,漏掉了一些低频的有效信号,同时也保留了部分高频干扰,这是TT变换在信号分析中的不足之处。因此,在实际应用中应将TT变换和S变换结合起来,避免一些解释上的假象。     

二维小波变换与中值滤波联合去噪方法研究

由于随机噪声是一种频带较宽的干扰波,因此依靠单一的去噪处理方式往往难以获得清晰反映目标体的地震信息。小波变换能够较好的去除高斯噪声,保留有效波中、高频成分,提高记录的信噪比,但去除脉冲噪声的效果却并不理想;中值滤波具有良好的边缘保持特性,虽低频去噪声效果有限,但去除脉冲噪声效果明显。因此可利用二维小波变换与中值滤波优势互补的方法,进行叠前去噪处理,达到去除宽频随机噪声的目的。首先运用二维小波变换的理论,采用自适应门限阀值方法进行去噪,同时结合中值滤波方法联合去噪。模型与实际数据的应用效果表明,联合去噪方法可有效压制噪声能量、保留高频有效信号、提高地震记录信噪比与分辨率。     

基于最佳小波基的地震面波插值方法

在利用实际地震数据中的面波反演近地表横波速度的过程中,若道间距较大、空间采样率不足,则会产生空间假频现象,从而降低频率速度谱的信噪比,影响频散曲线提取的精度以及反演效果,因此需要针对面波进行插值处理。文中提出了一种基于最佳小波基的地震面波插值方法,通过理论分析和实验误差对比在地震数据处理常用的众多小波基中选出适用于插值处理的最佳小波基bior6.8,提高了插值精度。针对面波同向轴为线性且斜率较大的特点,文中首先采用线性动校正的方法对面波进行拉平处理,再进行小波变换插值,最后进行反线性动校正恢复面波。通过对理论模型与实际资料进行插值处理验证了本文方法的有效性,插值后的面波记录波形恢复较好,显著提高了频率速度谱的信噪比,有效解决了面波数据空间采样率不足引起的假频问题。     

基于面波模拟和曲波变换的去噪技术

面波是陆上地震资料的主要干扰噪声,目前主要采用基于十字交叉排列的FKK（频率-波数-波数）面波压制技术;但其效果不理想,会损害部分有效信号的低频能量。针对此问题,提出一种面波模拟和曲波变换联合压制面波的技术。首先利用面波模拟逐级压制基阶、一阶和二阶面波;然后,再采用曲波变换方法压制残余面波。实际地震资料的处理结果表明：与三维FKK滤波相比,本文所述方法在压制面波的同时,能够保持反射波的低频信息,提高了信噪比。该技术是一种相对保幅的压制面波方法。     

基于小波变换的分频最小光滑滤法去噪

在地震勘探中，随机噪音是一种频带较宽，严重影响有效波信噪比的干扰波，一般的去噪方法有：f-x、w-x、f-x奇异值分解等，但这些都只考虑横向上随机噪音的不相关性，而在一维方向上研究甚少。小波变换是一种时频分析的方法，根据它的分频和局部分析能力，结合一维方向上去噪的光滑滤波，就能有效地消除随机干扰，且保证了有效波的中、高频成份，经过小波包重构，可恢复有效波信号，该方法在去噪方面是十分有效的。     

基于小波包分析的地震资料联合去噪方法研究

在地震记录中,随机噪声严重影响了有效信号的提取,为此必须进行消噪处理。这里首先使用小波包变换对不同频段的信号进行精细分离,有效信号和噪声经小波包分解后,其小波包系数将表现出不同特性,然后根据这种不同特性进行去噪处理,对小波包分析法处理后的剩余地震信号再进行KL(Karhunen-Loeve)变换,提取相关有效信号,最后对提取的有效信号进行中值滤波处理,进一步去除剩余噪声。经合成地震剖面和实际地震剖面处理实验证明,小波包分析、KL变换和中值滤波联合去噪方法,能有效地消除较强的随机噪声,提高地震剖面信噪比和分辨率。     

广义S变换在地震勘探中的研究进展

广义S变换是目前比较新的一种非平稳信号分析的时频分析方法,其特点和优势为广义S变换的反变换与傅立叶变换有直接的联系,保证其是无损变换;线性变换保证其不存在交叉项;时频分辨率与信号的频率有关;基本小波不必满足容许性条件;尺度性质使得广义S变换有很好的频率聚集能力。基于这些特点和优势,在地震勘探中已经有了广泛的应用,如利用广义S变换进行瑞利面波频散分析、时频域波场分离与去噪、沉积相旋回以及地震波初至识别等。笔者总结了应用中比较有代表性的广义S变换类型,并结合实例,阐述了该方法在地震勘探中的研究进展。     

小波变换在波阻抗反演中的应用

根据国内外广泛采用的波阻抗随机反演理论,提出了多道小波波阻抗反演方法,消除了噪音对反演结果的影响。针对地震剖面上不同频带和时段上有不同的信噪比,以及相邻地震道反射波有效成分在波形和能量上有较强的相关性特点,运用多道记录同时进行波阻抗反演,在迭代过程中将实际记录与模型合成记录的残差道进行小波分解,形成残差道分频小波剖面,然后利用Ｋ－Ｌ变换提取分频剖面中的相干部分用于波阻抗变化量的计算,从而避免了噪音参与波阻抗反演。展示了理论模型与实际应用的例子。     

基于时频域极化滤波的勒夫型槽波提取

矿井槽波地震勘探数据中,含有多种类型地震波,包括线性极化的纵波、横波、勒夫型槽波和椭圆极化的瑞利型槽波。由于槽波频散现象严重,不同类型槽波互相重叠,在地震记录上难以区分,合理地进行波场分离是槽波数据处理的重要环节。根据不同类型槽波振动极化特征,提出基于S变换的时频域自适应协方差矩阵极化滤波方法;在时频域中,针对槽波水平双分量信号建立自适应协方差矩阵;利用矩阵对应特征值和特征向量,计算椭圆率和方位角参数来描述槽波极化振动特征;依据极化参数建立极化滤波函数,对槽波地震信号进行波场分离。经过理论合成信号和实际数据测试表明,该方法可以有效地从槽波地震记录中提取出勒夫型槽波,避免其它类型地震波在槽波数据处理过程中产生的干扰,为槽波地震勘探数据处理提供新的技术手段。      

连续小波变换在面波压制中的应用

由于原始地震反射数据含有大量噪声,因此地震数据的降噪处理是十分重要的,而面波的压制是陆上地震资料降噪处理的主要问题之一。这里根据共炮点记录中面波与反射波主要能量在时间～尺度域的分布不同,以及面波的频率特性等特点,提出了一种基于时间～尺度域的面波衰减方法。将该方法用于实际炮集资料的处理,并与常用的F-K滤波方法进行对比,结果表明,该方法在衰减面波干扰的同时,能更好地保护反射波,并且对于信噪比较低的浅层反射信号能够取得较好的效果。     

基于三参数小波变换的地震瞬时属性计算方法及应用

为提高地震瞬时属性的计算精度,针对薄层反射地震信号含有快速变化的振幅和频率分量的特点,研究了新的分析小波即三参数小波,基于三参数小波变换,提出了在相空间计算地震瞬时属性的方法。三参数小波有三个可调参数,对信号做小波分析时有很高的自由度,能够很好地匹配地震子波或给定的有效信号,三参数小波与BMSW小波或其他小波相比,具有更好的时域局部化性质。实际地震资料的应用效果表明,三参数小波变换地震瞬时属性比Hilbert变换瞬时属性有更高的信噪比和分辨率,基于三参数小波变换的地震瞬时属性分析方法是识别薄层砂体的有效手段。     

Mapping and attenuation of surface waves side scattered by near-surface diffractors

Near-surface diffractors are one of the problems in land seismic exploration. They can scatter the surface wave energy emanating from the seismic source and contaminate the signal received by seismic receivers. The scattered energy from the near-surface diffractors manifests itself on seismic shot gathers as strong hyperbolic events, called diffractions, masking the weakly reflected body waves. Diffractions present complications to most of surface-wave suppression schemes, especially when they have been scattered by scatterers outside the receiver line. Different methods have been used to eliminate diffractions from seismic data, including geophone arrays, filtering, and inverse scattering. Each of those methods has its own limitations. In this study, we present processing algorithms to map and attenuate near-surface diffractors of surface waves in seismic shot gathers. The mapping algorithm is based on semblance measurements and time–offset relations, while the attenuation algorithm is based on the least-square fitting of a source wavelet. The algorithms are applied on synthetic data from two different models. The first model has three near-surface diffractors, while the second model has three clusters of near-surface diffractors. Each cluster consists of three near-surface diffractors with a different geometry for each cluster. The results show that the proposed algorithms are successful in locating and attenuating most near-surface diffractors, except when the separation between individual diffractors is below the wavelength of the diffracted surface wave.     

局部时频变换域地震波吸收衰减补偿方法

地震信号在地下传播时会受到地层吸收衰减的影响,从而降低了地震资料的分辨率。因此地震波吸收衰减补偿是地震资料处理中的一项重要环节。本文研究的地层吸收衰减补偿方法主要基于局部时频变换(LTFT),该方法能够调节选取谱分解的频率范围和频率采样间隔,解决了短时傅里叶变换固定时窗和小波系数无法提供波形频率的精确估计值问题,适用于非平稳地震信号的时频分析。在求取地层Q值的方法中,频谱比值法具有高效简单的特点,有着广泛的应用范围。本文假设地下介质为层状变Q模型,使用局部时频变换将信号转换为时频域,通过频谱比值法求出各层的Q值,最后根据Kolsky衰减模型来补偿地震信号。理论模型测试和实际资料处理的结果表明,本文提出的方法能够有效恢复衰减信号,提高地震资料的分辨率。