地震台阵滤波及子台分布对聚束效果的影响(Ⅱ)——子台分布及聚束效果的分析

本假设对于确定的相关系数及子台间距存在一个相干波长，将不同频率、震中距的相关性变化的原因归纳为视波长的变化．对近事件而言，几乎不存在相关系数十分理想的子台间距的区间范围．对非理想相关的台阵，应用S．Mykkeltveit等介绍的增益公式来预测台阵的增益，其效果与实际情况吻合的较好．论述了区域台阵与侦察远处事件的台阵有诸多不同之处．     

上海地震台阵数据处理软件系统

在我国 ,地震台阵的建设以及数据处理方法的研究还处于初级阶段 ,掌握和了解地震台阵的基本理论与方法则具有重要意义。对台阵数据的各种处理方法 ,都是利用台阵各子台记录的地震信号之间具有相关性和噪声的非相关性特点 ,从而突出有用信号和抑制噪声。台阵数据处理方法主要包括聚束定位 ( Beam)、频率波数谱 ( F-K)分析、波阵面法定位等等。1　台阵数据处理方法1 .1　聚束定位在台阵数据处理方法中 ,其常规方法主要是聚束法。对地震波形进行聚束可以有效地压制噪声干扰 ,增强地震信号 ,进行视慢度矢量计算及地震定位。具体而言 ,对某一地…     

基于SW统计量的自适应时频峰值滤波压制地震勘探随机噪声研究

由于金属矿区地震记录中随机噪声性质复杂且信噪比低,常规降噪方法难以达到预期的滤波效果.时频峰值滤波(TFPF)方法是实现低信噪比地震勘探记录中随机噪声压制的有效方法,但其在复杂地震勘探随机噪声下时窗参数优化问题仍难以解决.本文充分利用地震勘探噪声的统计特性,结合Shapiro-Wilk(SW)统计量辨识地震勘探记录中的微弱有效信号,提出基于SW统计量的自适应时频峰值滤波降噪方法(S-TFPF).在S-TFPF方案中,对于有效信号集中区,S-TFPF方法根据信号频率特征,选择有利于信号保持的较短时窗长度;对于噪声集中区,按噪声方差自适应增加时窗长度,增强随机噪声压制能力.S-TFPF应用于合成记录和共炮点记录的滤波结果表明,与传统时频峰值滤波方法相比,S-TFPF方法可以有效抑制低信噪比地震勘探记录中的随机噪声,更好地恢复出同相轴.     

新疆和田台阵PSD与PDF分析

和田台阵是我国第一个自主建成并运行至今的小孔径台阵,承担着监测印巴地区核试验以及我国西部地震活动的重要使命.台阵波形数据中充斥着背景噪声,直接影响着数据质量.为了评估台阵噪声水平,本文利用Welch平均周期法对9个子台记录的数十万条噪声样本进行功率谱估计,对出现的谱异常进行了总结归纳,通过绘制概率密度函数图以及单频曲线来研究背景噪声变化范围和规律,最后针对台阵降噪提出了建设性意见.研究结果表明,中心台长周期噪声功率谱密度随季节变化显著,具有周期性;受温度和气压影响,水平分量长周期噪声变化幅度较大,局部频段超出新高噪声模型,建议改善仪器安装条件,或者利用数学方法进行校正.所有子台短周期噪声变化规律与长周期相反,受到采石场影响,谱密度曲线在4~8 Hz之间出现形态规则的高频尖刺,A1、B3、B4子台最为明显,可以通过窄带滤波或者聚束予以压制.本文取得的研究成果为台阵运维提供重要依据,除此之外,总结出的不同地震频谱特征也为地震解释工作提供重要参考.     

格尔木地震台阵勘址数据分析与台阵布局设计

为了增强西部地区的地震监测能力, 中国拟在格尔木地区建立一个小孔径地震台阵。 本文对台阵勘址数据进行了噪声与信号的相关性分析, 得到地震监测的最佳台间距。 结果表明, 对于近震和区域震的监测, 该台阵子台间距最好小于500 m, 对于远震的监测, 台站组合间距应为1500～2000 m。 最后将勘址布设的台阵作为初选台阵进行了台阵响应计算, 计算显示, 台阵响应的主瓣在NW-ES方向较窄, 表明对来自该方向事件的慢度分辨率较高; 由于呈“L”型分布, 该初选台阵确定某些方向地震的方位角较好, 但检测其他方向事件的方位角精度不高, 这可以通过台阵校正进行改善; 台阵响应中出现的多处侧瓣是由于子台间距较大造成的。     

压制空间非平稳地震勘探随机噪声的ROAD径向时频峰值滤波算法

径向时频峰值滤波算法是一种有效保持低信噪比地震勘探记录中反射同相轴的随机噪声压制方法,但该算法对空间非平稳地震勘探随机噪声压制效果不理想.本文研究空间非平稳地震勘探随机噪声,即各道噪声功率不同的地震勘探随机噪声,其在径向滤波轨线上表征近似脉冲噪声,在径向时频峰值滤波过程中干扰相邻道滤波结果.为了减小空间非平稳随机噪声的影响,本文提出一种基于绝对级差统计量(ROAD)的径向时频峰值滤波随机噪声压制方法.该方法首先根据径向轨线上信号的绝对级差统计量检测空间非平稳地震勘探随机噪声,然后结合局部时频峰值滤波和径向时频峰值滤波压制地震勘探记录中的随机噪声.将ROAD径向时频峰值滤波方法应用于合成记录和实际共炮点地震记录,结果表明ROAD径向时频峰值滤波方法可以压制空间非平稳地震勘探随机噪声且不损害有效信号,有效抑制随机噪声空间非平稳对滤波结果的影响.与径向时频峰值滤波相比,ROAD径向时频峰值滤波方法更适用于空间非平稳地震勘探随机噪声压制.     

应用小台阵资料对统计最佳事件检测的研究

介绍了检测和估计地震信号的Ｃａｐｏｎ最大似然技术。通过采用地震台阵噪声的多维自回归近似,提出了一项用Ｃａｐｏn的多通道滤波技术作为在线处理,结果表明这种适用于通 用噪声矩阵功率谱的自回归方法能很好地抑制互相关台阵噪声。作为一个例,子,用这项技术对ＡＲＣＥＳＳ台阵到的塞米巴拉金斯克小当量地下核爆炸记录进行检测。     

基于改进双边滤波的GPR图像强振幅噪声压制算法

目前探地雷达数据处理更多地是直接引入其他领域的图像和信号处理方法,如中值滤波、小波变换和剪切变换等去噪方法．存在效率低、图像边缘保持差、噪声处理不彻底等缺点,且滤波效果取决于噪声的类型．为此,提出了一种结合探地雷达倾角信息和相关性信息的改进双边滤波算法．首先,分别基于梯度平方的结构张量算法和相似系数分析方法提取了探地雷达局部倾角信息和相关性信息;然后利用所提取的角度信息构建高斯角度相似权值函数,并将该函数代替双边滤波算法中的高斯空间权值函数,增强噪声压制的方向性;将双边滤波算法中的高斯像素相似度权值函数中心点代替为邻域内的中值,提高雷达图像中的奇异点噪声压制能力;最后在权值函数中结合相关系数信息,进一步压制强振幅噪声．数值模拟和实际数据分析结果表明,本文改进算法能够有效压制随机噪声和强振幅噪声,增强振幅的连续性．     

华北科学探测台阵背景噪声特征分析

利用华北科学探测台阵180多个宽频带台站2007年的连续记录,得到了台站之间噪声互相关函数.通过对三个分量记录的相关运算,获得了Rayleigh波和Love波的经验格林函数,分析了其信噪比随周期的变化和高信噪比台站对的方位分布.利用经验格林函数的非对称性和聚束方法,研究了华北科学探测台阵地震噪声的方位分布,及其季节变化特征.尽管噪声源的分布随季节有轻微变化,但全年的分析结果表明,10～32 s周期内华北台阵的地震噪声源在各个方向上的分布近于均匀,这为利用噪声成像提供了理论前提.     

基于混合时频分析技术的地震数据噪声压制(英文)

针对复杂地质结构、陡倾角相干噪声、空间采样不均匀等情况下F-x域反褶积去噪技术的不足,提出首先应用具有时-频聚集性度量准则的广义S变换将时间-空间域的地震数据变换至时间-频率-空间域(t-f-x)的数据,在t-f-x域中对每一个频率切片应用经验模态分解(EMD),移除噪声占主导地位的本征模态函数以压制相干和随机噪声的滤波方法。模型分析表明第一本征模态函数表征的高频信息以噪声为主,移除第一本证模态函数可以达到压制噪声的目的。经广义S变换后形成t-f-x域中EMD滤波方法等效于具有依赖于空间位置、频率、高波数截断特征的自适应f-k滤波。此滤波方法考虑了数据的局部时-频特征,且具有执行简单的特点。与AR预测滤波方法比较,此法滤除的成分包含较少的低波数的信息,滤除的成分非常的局部化,且获得结果没有表现出过度平滑的特征。实际资料的应用表明在经广义S变换后形成t-f-x域中运用EMD滤波方法能够有效地压制随机和陡倾角相干噪声。     

四川盐源盆地短周期密集台阵背景噪声分布特征分析

短周期密集台阵的高频背景噪声互相关函数(NCF)是探查地球浅层精细结构的重要数据.然而高频背景噪声成分复杂且容易分布不均,分析其对NCF信号提取的影响,有助于获取可靠成像结果.本文基于布设于川滇地区盐源盆地的209个短周期台站组成的盐源台阵,利用密集台阵的噪声水平评估以及基于NCF的相干噪声分析两种方法,分析了其记录到的噪声波场特征及其对NCF的影响.结果表明,盐源台阵的整体噪声水平呈现北低南高的不均匀分布,高频噪声水平的强弱受控于当地的人类活动,亦受到浅部松散沉积层的影响.台阵垂直分量NCF中主要信号为基阶Rayleigh波,且产生该信号的相干噪声源的优势方位在不同频带具有较大区别:0.3～0.5Hz的噪声源强度较强且随时间变化较为稳定,主要能量来自台阵的南侧;0.5～1Hz的相干噪声源强度较低,有两个优势方向,其中较强的一个来自于台阵南侧,可能与0.3～0.5 Hz的噪声同源,较弱的一个来自于台阵北偏东方向;1～1.5Hz的背景噪声有四个较弱的优势方向,在台阵的不同区域有不同的优势方向,可能受到不同的局部噪声源的控制.垂向NCF中Rayleigh波的信噪比主要受控于波场的复杂程度,台阵南部受人文活动及沉积层影响,噪声水平较高,且由于盆山边缘复杂的反射、散射作用,其NCF波形复杂,信噪比偏低.受高频噪声源分布不均与及复杂地质结构的共同影响,盐源台阵的高频NCF中的信号复杂,后续对面波频散特征的提取应充分考虑噪声源对NCF的影响以获取可靠结果.     

S变换时频域滤波方法在主动源资料处理中的应用研究

主动源探测中源检距较大的接收台站,由于信号能量较弱及各种干扰的存在,有效信号湮灭于干扰信号之中,导致信噪比降低。利用S变换时频域滤波方法分别对一维、二维加噪数据进行数值模拟计算,发现该方法可对随机信号进行有效识别,输出信号与原始信号互相关程度提高。再将此方法与频率滤波方法应用于宾川主动源高兴台数据处理中,结果表明:S变换时频域滤波方法能够在主动源资料处理中对噪声形成有效压制,提高地震信号信噪比,且效果优于频率域滤波方法。     

三分向台阵数据的偏振分析

给出了一种三分向地震台阵数据偏振分析的技术，并应用于挪威南部NORESS台阵三分向拾震器记录到的一大组区域事件。仔细分析了区域震相Pn、Sn和Lg的偏振性质。该技术基于Flinn(1965)最先提出的一种时域算法，通过解协方差矩阵的本征值问题，在滑动时间窗内计算偏振椭圆，由运动椭圆导出表征质点运动的各种属性。通过对不同拾震器的协方差矩阵求平均，把上述方法扩展到了由多个三分向拾震器组成的台阵情况，这样，当噪声和地方散射效应不相关时，可使方差估计减小1／M(M为拾震器数)。此方法的一个重要特点是穿过台阵相干波前的相速度不需要有很高精度。数据分析的重要结果为：在整个短周期频带内，很好地确定了Pn和Sn的偏振；由Pn和Lg波动获得了源方位的估计及Sn和Lg波独特的偏振属性使得在多数情形下能把这些震相区别出来。     

利用自适应中值滤波方法压制混叠噪声

多源混合采集技术可以在不同炮点同时激发产生地震波场,极大的提高了生产效率,但是不同震源之间产生的混叠干扰严重降低了地震数据的信噪比,应在处理中予以压制.针对此问题,本文采用一种自适应中值滤波方法实现混叠噪声的分离.首先通过计算初始中值滤波后的数据和原始数据之间的相似度,根据数据的相似度选取不同的滤波窗口实现对混叠噪声的压制.与常规中值滤波方法相比,本文方法可以更好地压制掉混叠噪声,同时保持有效信号.通过模拟和实际数据试算,验证本文方法的有效性.     

基于匹配滤波的多次波压制方法研究

常规滤波方法对浅海多次波压制不能取得理想效果.通过改变模型表面边界条件,求解波动方程实现多情景地震数值模拟.利用自由边界条件模拟时获得含海平面强反射多次波地震记录,而利用吸收边界条件时得到理想条件下无多次波地震记录.对比分析多次波对有效地震信号的影响得到海平面强反射多次波改变了有效地震信号的振幅、频率和相位.利用归一化方法计算得到压制多次波滤波器算子,并作用于含海平面强反射多次波地震记录.叠加地震剖面对比分析表明,归一化滤波器算子较好的压制了地震记录中的多次波,提高地震资料分辨率.最后,根据多次波产生条件,给出了利用实际区域简化地质模型的地震数值模拟结果计算归一化滤波器算子的方法,从而利用该方法压制实际地震数据中多次波.     

多深度倾斜气枪震源消除鬼波的理论模拟研究（英文）

本文提出利用在不同深度处倾斜放置气枪子阵,对不同深度处单枪或相干枪延时激发的方法压制震源端鬼波,从而改善震源子波分辨率。采用延时激发的方法可以构造同相叠加的首波以及被相对压制掉的鬼波。为了合理评价倾斜震源对于鬼波压制的效果,提出了以实际子波和不受鬼波影响的期望子波频谱之间的归一化平方误差为标准,以深度间隔、气枪组合次序、子阵数目等为变量的最优化问题。针对680cu.in经典枪阵研究表明,在综合考虑去鬼波效果和野外施工可操作性,相邻单枪之间的深度间隔为1m-1.5为较为合理的选择。多个子阵在进行组合时,需要对组合效果进行前期模拟确定最佳深度组合,过多的子阵数目由于会引人大量陷波频率,反而会影响鬼波压制效果,在本次实例研究中,2-3个子阵是较为合理的选择。气枪组合次序会一定程度上影响鬼波压制效果,但不同次序结果差异可以通过简单匹配滤波消除。方向性对比表明多深度倾斜气枪震源能够有效地补偿消除陷波效应的影响,同时改善能量传播的稳定性。     

上海地震台阵的设计方法

从台阵波数响应特性、子台选址与测试、场地背景噪声分析和记录信号评价等方面，综合对上海地震台阵进行设计，确定了台阵子台的布局点位。本文还介绍了规则台阵与不规则台阵中的几种不同子台布局的台阵波数响应图，并由此得出，采用不规则的子台布局同样可得到性能较好的地震台阵；台阵的子台越多，其响应特性的主峰就越尖锐。     

地震台阵监测能力综述

根据各大网站地震目录和前人研究成果,分析全球地震台网与地震台阵、我国区域台网与地震台阵的监测能力,阐述了地震台阵与密集台网/台阵的区别。研究表明,对同一地区所检测的地震数,地震台阵是地震台网的3-10倍,而震级下限可降低1.2-2级。一般情况下,以微弱信号检测为目的的地震台阵监测能力均优于以结构研究为目的的密集台网/台阵,2种台阵是目的、性质、孔径、形状、台间距、技术手段、研究方法均不同的监测系统。     

哈尔滨地铁环境振动噪声测试与降噪处理

考虑地铁环境振动噪声对未来城市地铁地震警报系统中地震信号识别的影响,以包含Ⅱ类和Ⅲ类2种场地土类型的哈尔滨市4个地铁站的上行线首部和尾部作为观测点,展开地铁环境振动噪声的测试、分析以及降噪处理研究。首先,对采集的列车振动数据进行统计分析;其次,基于滑动平均法,提出确定帕曾窗带宽b值的经验方法,并利用其对采集的地脉动数据进行平滑滤波处理;最后,采用本方法确定哈尔滨地铁地震P波预警的滤波频带,并与日本气象厅仪器地震烈度以及新干线地震预警系统的滤波频带进行对比。结果表明:①三轴向地铁列车振动信号中,竖向振动比水平向振动要大,切向振动比径向振动要大。②帕曾窗带宽b值为0.4 Hz时,平滑滤波处理后的频谱能较好地反映地脉动信号的频谱主频,且滤波后的地脉动信号的卓越频率和场地土类型有明显的对应关系,即水平向卓越频率和场地土类型的相关性较好,而竖向卓越频率的误差较大。③哈尔滨地铁地震P波预警的滤波频带为0.3~10 Hz时,能较好地滤除地震动信号中的地铁环境振动噪声,满足地震警报系统对地震记录信噪比的要求。     

通过塞米马拉金斯克的低当量爆炸研究NORESS台阵的远？…

布设在挪威的小孔径台阵ＤＯＲＥＳＳ是为改进高频段（１～１５Ｈz）信噪比而设计的。 虽然它的主要目的是增强检测和特征化区域距离上的弱地震事件的能力,但还发现这种台阵对于研究远震事件 非常有效的,尤其地用在欧亚大陆。这主要有两方面的原因：（１）由于高Ｑ值路径,欧亚地震和爆炸记录一般有较高的主频,通常在１．５～４．０Ｈz范围内 ,而该区域的噪声水平较低;（２）在此频率范围内,台阵有特别高的信噪比增益１２～１