基于曲波变换的航空电磁数据去噪方法研究

航空电磁法作为一种地形复杂地区资源探测的有效方法,近年来得到了广泛的应用.然而,由于系统所处的动态环境,噪声干扰严重.为了改善航空电磁数据质量,提高地下电性反演的准确性,需要研发相关去噪技术.传统航电去噪大多针对特定噪声或单一测线上的信号进行处理,难以兼顾相邻测线之间观测信号的相关性.本文采用曲波变换进行二维航空电磁数据去噪.由于曲波变换具有多尺度和多方向性特征,可以在对噪声精细分析的基础上进行有效去除,同时还保证了整个测区内信号的相关性.进而,我们提出Sigmoid阈值函数对传统阈值函数进行改进,以进一步改善去噪效果.为了验证曲波变换方法对航空电磁数据去噪的有效性,将曲波变换和传统去噪方法分别应用于理论模型和实测数据进行对比.试验证明本文曲波变换用于航空电磁数据去噪具有明显的优越性.

     

基于曲波变换的航空电磁数据去噪方法研究

航空电磁法作为一种地形复杂地区资源探测的有效方法,近年来得到了广泛的应用.然而,由于系统所处的动态环境,噪声干扰严重.为了改善航空电磁数据质量,提高地下电性反演的准确性,需要研发相关去噪技术.传统航电去噪大多针对特定噪声或单一测线上的信号进行处理,难以兼顾相邻测线之间观测信号的相关性.本文采用曲波变换进行二维航空电磁数据去噪.由于曲波变换具有多尺度和多方向性特征,可以在对噪声精细分析的基础上进行有效去除,同时还保证了整个测区内信号的相关性.进而,我们提出Sigmoid阈值函数对传统阈值函数进行改进,以进一步改善去噪效果.为了验证曲波变换方法对航空电磁数据去噪的有效性,将曲波变换和传统去噪方法分别应用于理论模型和实测数据进行对比.试验证明本文曲波变换用于航空电磁数据去噪具有明显的优越性.     

基于非均匀曲波变换的高精度地震数据重建

在野外数据采集过程中,空间非均匀采样下的地震道缺失现象经常出现,为了不影响后续资料处理,必须进行高精度数据重建.然而大多数常规方法只能对空间均匀采样下的地震缺失道进行重建,而对于非均匀采样的地震数据则无能为力.为此本文在以往多尺度多方向二维曲波变换的基础上,首先引入非均匀快速傅里叶变换,建立均匀曲波系数与空间非均匀采样下地震缺失道数据之间的规则化反演算子,在L1最小范数约束下,使用线性Bregman方法进行反演计算得到均匀曲波系数,最后再进行均匀快速离散曲波反变换,从而形成基于非均匀曲波变换的高精度地震数据重建方法.该方法不仅可以重建非均匀带假频的缺失数据,而且具有较强的抗噪声能力,同时也可以将非均匀网格数据归为到任意指定的均匀采样网格.理论与实际数据的处理表明了该方法重建效果远优于非均匀傅里叶变换方法,可以有效地指导复杂地区数据采集设计及重建.

     

基于误差准则和循环迭代的时移地震匹配滤波方法

分析了用于时移地震互均衡处理中的传统匹配滤波算法适用范围,结果表明该方法在滤波算子的反算子为最小相位时效果最好.对该方法难以解决的混合相位问题,推导出通用公式,并提出基于最小平方误差准则和循环迭代的求解方法.理论和实际数据都验证了该方法较已有方法的优越性.     

基于复曲波变换的一次波和多次波分离方法

多次波压制方法的研究一直都是地震数据处理中非常重要的一个课题.由于常用的多次波匹配方法主要针对多次波模型和实际多次波存在的振幅或相位的差异进行匹配校正,而无法直接校正多次波模型和实际多次波存在时移误差.本文构建了一种复曲波变换的算法,利用复曲波变换的时移不变性质,通过调整复曲波系数的振幅和相位实现对多次波模型振幅和时移误差的校正.为了更好地保护有效信号,在一次波和多次波分离前,引入一个非线性屏蔽滤波器,可以事先分离出大部分有效波,然后再将剩余部分数据作为输入数据,在复曲波域进行剩余一次波和多次波分离.最后通过模型试算和实际资料处理验证了本文提出的一次波和多次波分离方法的有效性.     

非线性插值地震射线追踪方法

针对走时线性插值法(LTI)的计算精度问题,利用非线性插值替代传统的线性插值。该方法利用边界上多个节点的走时,使得插值误差减小,从而提高整体边界网格离散点走时精度,同时保留LTI所具有快速、全局性的优点。数值模拟结果表明,非线性插值算法比LTI算法精度高,可以追踪包括直达波、折射波、透射波等多种射线路径,适合速度突变模型。     

3D simultaneous seismic data reconstruction and noise suppression based on the curvelet transform

Seismic data contain random noise interference and are affected by irregular subsampling. Presently, most of the data reconstruction methods are carried out separately from noise suppression. Moreover, most data reconstruction methods are not ideal for noisy data. In this paper, we choose the multiscale and multidirectional 2D curvelet transform to perform simultaneous data reconstruction and noise suppression of 3D seismic data. We introduce the POCS algorithm, the exponentially decreasing square root threshold, and soft threshold operator to interpolate the data at each time slice. A weighing strategy was introduced to reduce the reconstructed data noise. A 3D simultaneous data reconstruction and noise suppression method based on the curvelet transform was proposed. When compared with data reconstruction followed by denoizing and the Fourier transform, the proposed method is more robust and effective. The proposed method has important implications for data acquisition in complex areas and reconstructing missing traces.     

基于瞬时相位和Curvelet变换的地层结构提取方法

储层的几何形态和空间展布预测是储层预测的主要内容.本文根据Curvelet变换的奇性分析特征及地震资料瞬时相位在追踪地质层位的优势,提出了基于Curvelet变换的地层结构提取方法.将提取的地层结构剖面和瞬时频率或其它与地层岩性相关属性联合显示,能更清晰、直观地解释有利储层的几何形态和空间展布特征.通过合成资料和实际数据的算例,验证了本文方法的有效性.     

曲波阈值法地震弱信号识别及去噪方法研究

深层勘探及小断裂、小幅度构造等隐蔽油气藏勘探是目前老油区增产的重要手段,而进行这类油藏勘探时所面临的共同问题是在相对较高的噪音中识别信号,即弱信号的识别问题.利用小波的多尺度特性,可以在——定程度上压制噪声,识别弱信号.但小波变换在处理二维数据时,对线性奇异性的边缘的识别有一定局限性,而曲波变换能较好地识别二维奇异性边...     

基于Bregman迭代的复杂地震波场稀疏域插值方法

在地震勘探中,野外施工条件等因素使观测系统很难记录到完整的地震波场,因此,资料处理中的地震数据插值是一个重要的问题。尤其在复杂构造条件下,缺失的叠前地震数据给后续高精度处理带来严重的影响。压缩感知理论源于解决图像采集问题,主要包含信号的稀疏表征以及数学组合优化问题的求解,它为地震数据插值问题的求解提供了有效的解决方案。在应用压缩感知求解复杂地震波场的插值问题中,如何最佳化表征复杂地震波场以及快速准确的迭代算法是该理论应用的关键问题。Seislet变换是一个特殊针对地震波场表征的稀疏多尺度变换,该方法能有效地压缩地震波同相轴。同时,Bregman迭代算法在以稀疏表征为核心的压缩感知理论中,是一种有效的求解算法,通过选取适当的阈值参数,能够开发地震波动力学预测理论、图像处理变换方法和压缩感知反演算法相结合的地震数据插值方法。本文将地震数据插值问题纳入约束最优化问题,选取能够有效压缩复杂地震波场的OC-seislet稀疏变换,应用Bregman迭代方法求解压缩感知理论框架下的混合范数反问题,提出了Bregman迭代方法中固定阈值选取的H曲线方法,实现地震波场的快速、准确重建。理论模型和实际数据的处理结果验证了基于H曲线准则的Bregman迭代稀疏域插值方法可以有效地恢复复杂波场的缺失信息。     

一种边缘保持的地震数据插值方法

在地震数据处理中,地震数据插值方法常常用来解决地震数据空间采样率低和不规则的问题.本文提出了一种基于边缘保持滤波器的地震数据插值方法.在该方法中,对于一个1D信号,逐点滑动一个处理窗口,将信号分成多个信号片段.对于某一个待恢复的缺失采样点,存在多个包含(或邻近)该采样点的信号片段可以用来估计它.采用多项式来拟合这些信号片段,并选择拟合误差最小的信号片段估计此缺失采样点,达到边缘保持的目的.对于2D地震信号,先沿不同方向扫描抽取1D信号,然后采用上述1D边缘保持插值算法分别进行处理,得到沿不同方向的插值结果.对于任一待插值采样点,选取对应拟合误差最小的方向的插值结果作为最后输出的2D数据的插值结果.理论模型和实际资料的处理结果表明,所提方法具有保边缘、抗假频及能够进行不规则数据重建等特点,既能有效的实现不规则地震数据的重建,又能很好的保持原有数据的边缘特征.     

一种有效的地震道插值方法

地震处理中重要的环节之一是地震道插值技术.野外采集过程中常会碰到大空间采样、坏道和数据分布不规则等问题.为满足地震数据处理精度要求,需进行地震道插值,提高成像效果.本文针对Zwartjes的基于非二次模型权函数稀疏反演傅里叶插值(FRSI)法存在的问题,如不规则地震道插值时不能去掉产生的噪声、假频及插值道振幅弱,等距道插值时不能准确插值,效果差,提出了改进方法,即扩大原有距离,使波数采样变密,依据似二维f-k频谱图,取中间某一范围频谱值,去除假频和噪声,以提高振幅能量.理论与实际测试验证了修改后的方法插值效果更好.     

第二代小波变换及其在地震信号去噪中的应用

本文讨论了第二代小波变换的基本原理和变换过程，并将第二代小波变换引入到地震资料去噪处理中，基于提升法的小波变换是一种柔性的小波构造方法，它使用线性、非线性或空间变化的预测和更新算子，并能确保变换的可逆性。通过对模拟数据和实际资料的处理，证明了的它对地震信号去噪具有很好的效果。离散信号的小波去噪可分为三步：小波分解，系数缩减（切除噪声部分），信号重建。目前常用的小波去噪的方法有硬阈值法和软阈值法，这里采用软阈值法去噪。本文的提升变换采用的是Deslauriers-Dubuc（4，2）小波，基于以上变换方法，分别对含噪的模拟数据及实际地震数据进行3级可逆提升变换，对每一级上的细节信号按上述的软域值法进行处理，削减小波系数中的噪声部分，从而实现了信号去噪，结果证明去除随机噪声的效果是令人满意的。     

Simultaneous interpolation and denoising based on a modified thresholding method

Studia Geophysica et Geodaetica - Seismic interpolation can provide complete data for some multichannel processing techniques such as time lapse imaging and wave equation migration. However, field...     

基于一种改进凸集投影方法的地震数据同时插值和去噪

基于稀疏反演的地震插值方法是一种重要的插值方法, 然而大多数这类方法只针对无噪声数据或者高信噪比数据插值.实际上, 地震数据含有各种噪声, 使得插值问题变得更加困难.凸集投影方法是一种高效的插值算法, 但是对于含噪声数据的插值效果不理想, 针对含噪声数据提出的加权凸集投影方法能够实现同时插值和去噪, 但是除了最小阈值需要认真选取外, 增加一个权重因子来实现去噪功能.本文由迭代阈值算法推导出加权凸集投影方法, 证明其是解无约束优化问题的一种方法, 加权因子可以看作拟合误差项的系数.本文还提出了一种改进的凸集投影方法, 与原始凸集投影方法相比该方法不需要增加任何计算量, 只要通过阈值的选择来进行插值和去噪.数值模拟证明了该算法的计算效率, 并且对含噪声数据能够实现较好的插值效果; 先插值后去噪的结果证明了同时去噪和插值算法的可靠性和稳定性.     

使用双线性变换构造实时地震波形仿真滤波器的方法研究

介绍了直接使用双线性变换把模拟系统的传递函数转换为离散系统的传递函数,构造出由宽带数字地震记录,仿真出传统模拟地震仪器记录波形的递归滤波器的方法,从而使在线实时波形仿真成为可能。并通过比较利用实际宽带数字地震记录,分别采用频域仿真和本文算法构造的仿真滤波器仿真得到的波形,验证了本文算法的正确性。     

基于jitter采样和曲波变换的三维地震数据重建

传统的地震勘探数据采样必须遵循奈奎斯特采样定理,而野外数据采样可能由于地震道缺失或者勘探成本限制,不一定满足采样定理要求,因此存在数据重建问题.本文基于压缩感知理论,利用随机欠采样方法将传统规则欠采样所带来的互相干假频转化成较低幅度的不相干噪声,从而将数据重建问题转为更简单的去噪问题.在数据重建过程中引入凸集投影算法(POCS),提出采用e-√x(0≤x≤1)衰减规律的阈值参数,构建基于曲波变换三维地震数据重建技术.同时针对随机采样的不足,引入jitter采样方式,在保持随机采样优点的同时控制采样间隔.数值试验表明,基于曲波变换的重建效果优于傅里叶变换,jitter欠采样的重建效果优于随机欠采样,最后将该技术应用于实际地震勘探资料,获得较好的应用效果.     

用转换函数研究那木错站地壳结构

青藏高原是研究地球动力学问题天然的试验场,也是研究全球变化的关键地区之一,中国科学院青藏高原研究所于2004年在西藏那木错建立了圈层相互作用综合观测研究站.为了解那木错站下方的地质构造,于2005年8月在本站布设了宽频带地震仪(记录器为Reftek130,摆为STS2),并于2006年5月取得首批数据.本文利用宽频带地震仪提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对那木错站下的地壳横波速度结构进行了反演.反演结果表明,那木错站Moho面深度在85公里左右,地壳结构复杂,尤其在中上地壳,明显呈高低速互层结构,反映了该地区构造活动、物质交换活跃,表明这些地区还未达到均衡;同时,为了便于研究该地区地壳结构,还对IRIS提供的临近地区的地震宽频带进行了处理,为研究那木错地区圈层结构提供地球物理依据.     

混采数据分离中插值与去噪的同步处理

近年来,由于新兴的混合采集观测系统在很大程度上提高了采集效率,因此得到了很多学者和石油公司的青睐.但在实际应用中,这种特殊观测系统的采集质量却受到很多因素的影响.一方面,该观测系统采集到的炮记录会受到相邻炮记录的干扰;另一方面,复杂的采集环境使得地震记录中包含部分空道;另外,采集过程中的场地环境干扰会不可避免地带入随机噪音,它们都会影响采集质量.虽然已有一些学者对这些因素做了相关研究,但都是单独分析,未能综合考虑各种干扰因素.本文基于稀疏约束反演的基本原理,将混合炮数据的分离、缺失道集的插值以及对随机噪音的压制问题整合在一起,通过一步处理同时减小如上三方面因素的不利影响,在改善信噪比的同时极大地提高了地震资料的处理效率.文章利用模拟数据和实际数据对这种新方法进行了验证,均得到了比较满意的效果.     

基于非因果滤波器的多次波匹配相减方法(英文)

在常规多道匹配滤波方法中的滤波器是物理可实现的因果滤波器,只能实现地震信号序列延迟的滤波。本文提出了最小二乘意义下的非因果多道输入多道输出维纳滤波方法,通过比较多道匹配相减中因果和非因果滤波方法之间的差别,验证了方法的有效性,解决了模型数据滞后于实际数据的情况。而且,通过定义长度随偏移距和层速度变化的滑动时窗,解决了匹配时窗内同相轴数量随偏移距增大而增加的问题。并将上述方法应用到改进的扩展多道匹配相减去除多次波的方法中,利用Pluto1.5理论模拟数据,对非因果滤波器和变长度时窗的匹配相减方法进行测试,取得了很好的去除多次波后的地震数据。