稀疏约束反褶积方法实验分析与应用研究(英文)

稀疏条件约束下的反褶积方法突破了地震资料有效频带的限制,能够获得较常规反褶积方法更高的分辨率。但这类反褶积方法存在较强的多解性,且对于弱反射有压制作用。柯西约束、修正柯西约束和Huber约束是稀疏反褶积方法常用的约束准则,本文利用模型数据对不同约束准则条件下稀疏约束反褶积恢复反射系数和保护弱反射的能力进行了实验分析。实验结果表明,稀疏约束反褶积的效果取决于约束准则与反射系数概率分布特征的一致程度,修正柯西约束较其它约束准则能够更好地保护弱反射信号。在模型实验的基础上,利用测井数据对碎屑岩地层和碳酸盐岩地层的反射系数概率分布特征进行了统计分析,采用修正柯西约束反褶积方法对实际地震资料进行了实验处理,较大幅度地提高了地震数据分辨率。     

自适应Kalman滤波反褶积的快速实现方法

提出了以二进小波变换为基础的自适应Kalman滤波反褶积(AKFD)新方法,针对该方法的计算复杂程度,提出了一种快速实现方法.二进小波变换的AKFD抛弃了传统预测反褶积对信号平稳性的假设,克服了提高分辨率而信噪比明显降低的问题,具有很好的抗噪性能.在小波域进行的AKFD在压制假反射以及提高分辨率方面比时间域的AKFD好,克服了在时域内进行AKFD抬升低频成分的缺陷.利用二维地震数据的局部平稳性的假设提出了快速实现方法,通过分段求取自适应预测算子,分别于横向及纵向采用样条插值的方法进行插值,来减少求取自适应预测算子的计算量,达到快速实现的目的.经过大量实验表明计算速度提高数百倍,仍能保持原来的计算效果.     

自适应Kalman滤波反褶积的快速实现方法

提出了以二进小波变换为基础的自适应Kalman滤波反褶积(AKFD)新方法，针对该方法的计算复杂程度，提出了一种快速实现方法.二进小波变换的AKFD抛弃了传统预测反褶积对信号平稳性的假设，克服了提高分辨率而信噪比明显降低的问题，具有很好的抗噪性能.在小波域进行的AKFD在压制假反射以及提高分辨率方面比时间域的AKFD好，克服了在时域内进行AKFD抬升低频成分的缺陷.利用二维地震数据的局部平稳性的假设提出了快速实现方法，通过分段求取自适应预测算子，分别于横向及纵向采用样条插值的方法进行插值，来减少求取自适应预测算子的计算量，达到快速实现的目的.经过大量实验表明计算速度提高数百倍，仍能保持原来的计算效果.     

非稳态地震稀疏约束反褶积研究（英文）

传统Robinson褶积模型主要受缚于三种不合理的假设,即白噪反射系数、最小相位地震子波与稳态假设,而现代反射系数反演方法（如稀疏约束反褶积等）均在前两个假设上寻求突破的同时却忽视了一个重要事实：实际地震信号具有典型的非稳态特征,这直接冲击着反射系数反演中地震子波不随时间变化的这一基础性假设。本文首先通过实际反射系数测试证实,非稳态效应造成重要信息无法得到有效展现,且对深层影响尤为严重。为校正非稳态影响,本文从描述非稳态方面具有普适性的非稳态褶积模型出发,借助对数域的衰减曲线指导检测非稳态影响并以此实现对非稳态均衡与校正。与常规不同,本文利用对数域Gabor反褶积仅移除非稳态影响,而将分离震源子波和反射系数的任务交给具有更符合实际条件的稀疏约束反褶积处理,因此结合两种反褶积技术即可有效解决非稳态特征影响,又能避免反射系数和地震子波理想化假设的不利影响。海上地震资料的应用实际表明,校正非稳态影响有助于恢复更丰富的反射系数信息,使得与地质沉积和构造相关的细节特征得到更加清晰的展现。     

基于PSO的地震盲反褶积方法

本文基于地层反射系数非高斯的统计特性,在反褶积输出单位方差约束下,将反褶积输出的负熵表示为非多项式函数,作为盲反褶积的目标函数,然后采用粒子群算法优化目标函数寻找最佳反褶积算子,实现地震信号的盲反褶积.数值模拟和实际资料处理结果表明,与传统反褶积方法相比,本文方法同时适应于最小相位子波及混合相位子波的反褶积,能够更好地从地震数据中估计反射系数,有效拓宽地震资料的频谱,得到高分辨率的地震资料.     

柯西约束盲反褶积技术在井间地震的应用

利用地面三维地震资料将二维井间地震资料推广到井间范围以外。对于提高井间地震的效益,加快其应用十分重要．为了将井间地震二维资料推广到井外三维,需要从地面地震低频信息提取层位、断面的几何信息,反褶积方法是重要的部分．本文给出了盲源反褶积方法的一种具体实现。并结合优化的预条件共轭梯度法以改善算法的稳定性,同时减少计算量．然后对经过高频恢复的地面地震数据与井间地震数据进行联合约束反演,有效地提高了地面地震的频带．并用实际资料的处理给予证实．     

自适应的最小平方反褶积及在地震勘探中的应用

本文给出了一种自适应的最小平方反褶积方法（ALSD法）,其基本原理是用滤波器的输出来修正愿望输出,从而使结果得到改善。从迭代格式来讲,它是极小熵反褶积方法的推广。本文还从理论上讨论了自适应函数的选取方法。通过人工模拟地震记录数据及真实地震剖面计算的结果,显示出ALSD法是一种计算量省且效果好的方法。对小相位子波,滤波效果与最小平方预测反褶积相当;对混合相位子波,仍具有近于小相位时的效果。     

自适应的最小平方反褶积及在地震勘探中的应用

本文给出了一种自适应的最小平方反褶积方法（ALSD法）,其基本原理是用滤波器的输出来修正愿望输出,从而使结果得到改善。从迭代格式来讲,它是极小熵反褶积方法的推广。本文还从理论上讨论了自适应函数的选取方法。通过人工模拟地震记录数据及真实地震剖面计算的结果,显示出ALSD法是一种计算量省且效果好的方法。对小相位子波,滤波效果与最小平方预测反褶积相当;对混合相位子波,仍具有近于小相位时的效果。     

预条件共轭梯度反褶积的改进及其应用

预条件共轭梯度反褶积方法是结合盲反褶积的实现,运用基于Krylov子空间上优化的预条件共轭梯度法,完成反射系数的反演.用该方法处理地震资料时可提高资料频率,展宽有效频率宽度.但由于地震数据对不同频带的信噪比有差异,若直接运用该反褶积处理常伴随分辨率提高的同时出现信噪比显著降低的现象.对于此,本文采取如下方法的改进措施：①在时间域上,当地震数据的振幅较大时,对应的反褶积数据的振幅取值与原地震数据的振幅相等;②在频率域上,当地震数据的频谱幅值大于一定阀值时,对应的反褶积数据的频谱取做原地震数据的频谱.由本文所给的数值算例可以看出,此两项改进方法可取得较好的实用效果.     

气枪震源资料反褶积方法及处理流程研究

气枪震源具有极高的可重复性,可用于地下介质变化的监测。但不同工作条件下气枪震源产生的信号会存在细微差异,反褶积方法能在一定程度上消除由震源变化引起的记录信号变化。为了去除气枪震源子波信号,获取气枪源到台站之间的格林函数,通常需要选取一种恰当的方法对地震波形数据进行反褶积处理。频率域水准反褶积和时间域迭代反褶积是在接收函数等领域已被广泛使用的2种反褶积方法。本文以云南宾川主动源资料为例,对比了利用这2种方法处理气枪震源资料的效果,结果表明：在计算效率方面,频率域水准反褶积方法更具优势;在处理结果的信噪比方面,时间域迭代反褶积方法表现更好,P波初至也更清晰。此外,进一步讨论了在多炮资料的处理过程中反褶积和叠加等操作的顺序问题,最后提出了从气枪震源资料中提取气枪源到台站之间的格林函数的一般流程。     

基于环境噪声测试的隐伏断层场地H/V谱比特征分析

基于四川石棉县安顺场隐伏断层穿越区的60余次环境噪声测试,探讨了隐伏断层对环境噪声H/V谱比特征的影响,并且通过研究区所获卓越频率对其覆盖层厚度进行估算,以覆盖层厚度的变化揭示了隐伏断层的行迹。结果显示:① 在排除可能受河流影响引发的高频区后,隐伏断层带处的H/V谱比曲线多呈现高频、低放大系数和多峰值频率等特点;② 覆盖层厚度在部分强风化区和河流高频区存在5—10 m的差异;③ 环境噪声阵列反演所得部分覆盖层厚度变化较大区域与隐伏断层的形迹吻合。      

相控震源对地震信号信噪比的改善研究

当测区噪声很强,采用组合震源工作仍然不能满足信噪比要求时,为进一步提高地震勘探信噪比,引入能形成定向地震波的相控震源.针对水平层状介质模型,对组合震源、相控震源地震进行了数值模拟,并定量计算了采用4,8,15,20单元的组合与相控震源地震数据的信噪比,同组合地震相比,相控地震使来自不同反射层的反射波信号的信噪比平均提高了154～990 dB.结果表明,相控震源地震得到的反射波信号信噪比高于组合地震,并且随着激震器数目增加,相控震源合成地震记录中的反射波地震数据信噪比明显提高.     

一种基于频率域偏振分析提高三分量地震资料信噪比的方法

三分量地震资料包含着丰富的运动学和动力学信息,各种随机噪声的存在严重降低了资料的信噪比,给有效信息的提取带来了一定的困难.本文在引入多窗谱分析方法的基础上,通过对谱密度矩阵特征问题的求解提取三分量地震记录的偏振参数,实现频率域偏振分析;根据所求得的偏振参数以及随机噪声和有效信号的偏振特性差异,设计相应的自适应滤波器,通过该滤波器的滤波作用,最终实现压制随机噪声的目的.     

The reference spectral noise ratio method to evaluate the seismic response of a site

The seismic response of several sites in the Durban area of South Africa has been investigated using a refined version of the spectral ratio (H/V) generated by cultural seismic noise. Two samples of noise separated by an interval of several minutes for the vertical and the two orthogonal horizontal components were taken at each site. Though the two samples differed noticeably in the time as well as in the frequency domain, when the components are considered separately, the ratios of the horizontal to the vertical spectra were very similar for most of the pairs. This similitude was obvious not only in the frequencies of the peaks, but also in the range of amplifications involved. These observations have been used to introduce a refinement to the Nakamura Method. This refinement consists in using as a reference the H/V spectral ratio of a well-known, hard rock site. All the other soft sites of interest are then compared with this standard reference site. This comparison provides valuable information on the frequencies and amplification factors introduced by the critical soft sediments. This refined method will be referred here as the ‘Reference spectral noise ratio’.This method, is compared to a similar one devised to investigate the response of horizontal layers to longitudinal seismic waves, using the ratio of the spectra generated by long- period waves.     

玉树地震前电离层VLF信号信噪比变化

2010年4月13日23点49分38秒(世界时),青海省玉树县发生了Ms7.1地震.根据法国DEMETER卫星电场探测仪(ICE)实验数据,研究震区上空半径500 km范围内电离层10-20 kHz甚低频(VLF)电场频谱信噪比发现,玉树地震前3个不同频率的地面VLF发射站信号对应的信噪比均出现相同的变化特征,即震前DEMETER卫星1个重访周期内的平均信噪比明显减弱,而2009年相同时段和区域的平均信噪比并未出现相似变化趋势.分析认为,玉树地震孕震期信噪比衰减现象很可能是由地震-电离层耦合所致.     

图像数字去噪处理方法研究及其应用

本文基于地震剖面的数字化图像特征,提出用光栅算子将地震剖面按产状分离成产状相对单一的多幅数字图像剖面。对每一幅产状相对单一的数字图像剖面,用向量分解技术的向量最大特征值对应基向量投影的原理获取有效相干信息的办法实现信噪分离;在结合地质、物探分析的基础上进行最终输出剖面的滤波加权重建,获得信噪比高、波组特征保持好、分辨率相对保证的剖面。实际资料处理结果表明本文提出方法的去噪应用效果显著。     

提高地震数据信噪比的PCA方法

由于地震数据中存在各种各样的噪声,怎样去压制或者滤除这些噪声,以至提高信噪比成为当前地震信号处理中关键步骤.本文根据地震数据中随机噪声干扰和可能存在的工业单频噪声干扰的特点,采用主成分分析技术,即通过正交分解得到数据矩阵的主分量,并利用不同的主分量进行信号重构,从而达到去除单频干扰和随机噪声的目的,有效地提高了地震数据...     

Using velocimeter signal to noise ratio as a surrogate measure of suspended mud concentration

This study examines the relationship between suspended sediment concentration (SSC) and the signal to noise ratio (SNR) recorded by a 6 MHz Nortek Vector velocimeter in a laboratory water tank using four different synthetic and natural mud mixtures and different combinations of the user-set Vector parameters transmit power level and velocity range. For concentrations less than 1500 mg/l (1.5 g/l), a region of linearity between the logarithm of concentration and time-average SNR was found for all sediment types and transmitter power level settings. Within this concentration range, the experimental data was used to develop calibrated equations of the form, log(SSC)=c₁SNR+c₂; R² values for all calibrated equations were greater than 0.98, suggesting that properly calibrated relations can yield accurate time-averaged SSC measurements using Vector measured SNR. An analysis of the general calibration equation indicated that the predicted SSC values are sensitive to changes in the coefficient values for c₁ and c₂. Even small (10%) deviations in coefficient values resulted in 20%-65% changes in the predicted SSC. Variation in c₁ and c₂ values among all four mud mixtures were significant enough that the calibrated equations could not be used interchangeably. This was true even among three samples that had similar particle-size distributions. Translation of raw 32 Hz SNR data to 32 Hz SSC time series produced excessively large variation in the SSC time series. Several smoothing and filtering schemes were examined to reduce the magnitude of these fluctuations to more reasonable levels. Of the methods tested, a two-sided moving average functioned best at removing fine-scale variation while retaining larger-scale trends. A 96-point (3 Hz) averaging window brought 98.6% of the Vector estimated SSC time series values to within ±10% of the time-average physical samples. Impacts of turbulent kinetic energy and sampling volume size on instrument recorded SNR were also empirically examined.     

基于Curvelet变换的地震资料信噪分离技术

在地震资料中,噪声干扰严重影响了有效信号的提取,为此必须进行信噪分离处理.本文提出一种基于Curvelet变换和KL变换相结合的软硬阈值折衷处理方法.首先对地震数据进行Curvelet变换,然后对各尺度系数选取适当阈值压制噪声干扰,再利用KL变换提取数据中的相干有效信号,最后重构得到去噪后的记录.经合成记录和实际地震资料处理实验证明,该方法与小波变换法相比较,更能有效进行信噪分离,提高地震剖面信噪比和分辨率.     

基于频谱特征的可控震源非线性扫描信号设计

可控震源相较于炸药震源具有安全性、经济性、频率和能量可控等优点.针对可控震源线性扫描不能对高频衰减进行有效补偿问题,本文提出了一种非连续独立分频扫描技术,根据单炮记录目的层频谱响应特征,优选扫描信号整体频率范围及不同非连续独立频段成分,根据地质任务要求定量确定不同非连续独立频段最佳扫描时长,达到补偿地层衰减吸收,拓宽目...