多项式Radon变换

Radon变换是数据处理中广泛应用的一种方法技术.本文介绍了次数为“2”的多项式Radon变换.讨论了多项式正反Radon变换的公式、实现方法和有关计算参数的选择.通过理论模型试算,对多项式、线性、抛物线三种Radon变换进行了比较.对实际资料进行了多项式Radon变换处理,给出了消除地震反射记录中线性干扰的算例.     

多项式Radon变换

Radon变换是数据处理中广泛应用的一种方法技术.本文介绍了次数为“2”的多项式Radon变换.讨论了多项式正反Radon变换的公式、实现方法和有关计算参数的选择.通过理论模型试算，对多项式、线性、抛物线三种Radon变换进行了比较.对实际资料进行了多项式Radon变换处理，给出了消除地震反射记录中线性干扰的算例.     

τ-p变换在隧道反射地震超前预报波场分离中应用的数值模拟研究

本文基于二维有限元数值方法,模拟了复杂条件下隧道内的地震全波波场,分析了隧道地震超前预报中的反射记录中的多方向和多波反射波特征,证实了分离前方有效反射波和其它方向的干扰反射波,以及有效反射波的P波、S波分离在预报准确性中的重要性.基于多个数值模型,研究了τ-p变换进行波场分离的有效性和影响因素.研究结果表明:在隧道前方反射层倾向与隧道轴线交角变化较大范围内(90°～45°),τ-p变换都可以有效的分离多方向和多波反射事件,提取主要来自掌子面前方的有效反射波剖面.来自隧道项、底的缓倾界面的具有双曲时距曲线特征的干扰波和S波的高视速度会对P波的波场分离产生较大干扰;而由于S波的低速和强能量特征,其波场分离受具有双曲时距曲线特征的干扰波的视速度影响较小,且不受P波的影响.     

基于改进线性Radon变换的井孔地震上下行波场分离方法

反射波场分离是井孔地震资料处理中极其重要的一个环节,波场分离的质量直接影响成像结果的精度.不管是VSP还是井间地震资料,其反射波时距曲线都近似直线型,根据这一特征,本文提出一种改进的线性Radon变换方法来进行井孔资料的反射波上下行波场分离.该方法基于频率域线性Radon变换,通过引入一个新的变量λ来消除变换算子对频率的依赖性,避免了求取每一频率分量对应的不同变换算子,显著降低了计算成本;文中在求解该方法对应的最小二乘问题时,引入了发展较为成熟的高分辨率Radon变换技术来进一步提高波场分离的精度.采用本文方法进行井孔地震资料的上下行波场分离可以在保证分离精度的前提下有效地提高计算效率.根据上下行波在λ-f域内分布的特殊性,设计简单的滤波算子就可实现上下行波场的分离.最后通过合成数据试算以及实际资料处理（VSP数据和井间地震数据）验证了该方法的可行性和有效性.     

基于多路径Radon变换的地震数据噪声压制和波型分离方法研究

Radon变换是一种稀疏变换,被广泛应用于地震数据处理,其中线性Radon和抛物Radon最为常用.在实际地震数据中,直达波和面波的同相轴形态为线性,反射波为双曲型,单独使用线性Radon或抛物Radon变换时,不能确保所有同相轴在变换域的系数都是稀疏的,影响地震数据处理效果.本文提出的多路径Radon变换联合了线性Radon变换和抛物Radon变换,每个同相轴都有两种不同的变换参数来与积分路径相适应,能够兼顾不同形态的同相轴;然后利用最小二乘稀疏反演方法对不同形态同相轴匹配最佳积分路径,使其自动分离到两个不同的Radon域剖面且保持系数同时稀疏.从多路径Radon域剖面上,能够很容易地识别不同系数所对应的同相轴形态、时间截距以及速度,这些特征有利于提高利用Radon变换方法进行随机噪声压制、面波压制以及波型分离等技术的处理效果,该变换在模型数据和实际数据中的应用结果证明了本文方法有效性.

     

带有多道相关的抛物线Radon变换法分离P-P、P-SV波

因为多波多分量地震勘探中P-P波和P-SV波通常混杂在一起,所以较好地分离P-P波和P-SV波能够提高数据处理和解释的质量.抛物线Radon变换法在分离P-P波和P-SV波时取得了一定效果,但是在离散叠加的计算过程中会带来假频,这些假频会干扰波场分离.本文针对这一问题,将多道相关算法引入抛物线Radon变换,发展了带有多道相关的抛物线Radon变换法.该方法利用叠加信号具有相似性的特点,依据多道相关中衡量多道信号相似性的能量比标准,对叠加过程加以控制,压制变换中出现的假频.本文用该方法对合成地震记录进行了波场分离,取得了较好的效果.     

隧道反射地震超前预报波场分离方法的数值模拟研究

本文以有限元数值模拟方法为依托,依次从波场快照、地震记录、波场分离、工程实例等四个角度论证了地震波传播规律和波场分离特点.模拟了单界面介质条件下地震波在隧道围岩中传播的全波波场.研究了反射波时距曲线的线性相关系数.比较了τ-p变换和F-K变换的滤波特点.结合工程实例,讨论了这两类线性波场分离方法在提取隧道前方反射波中的可行性和准确性,研究结果表明:当隧道前方地层倾角由直立变为缓倾时,反射纵波和横波的时距关系都能很好的视为线性.地层倾角的改变主要影响反射波走时和视速度.因此,应用τ-p变换和F-K变换进行波场分离,提取隧道前方单独的反射纵波和横波是可行和有效的.但对于缓倾地层,线性变换波场分离的结果存在较大的走时和视速度误差.易误滤除反射信号,需进行偏移处理.     

混合域高分辨率抛物Radon变换及在衰减多次波中的应用

高分辨率Radon变换存在计算效率和分辨率不能兼得的困境.时间域算法可以获得很高的分辨率,但计算效率非常低;频率域算法具有良好计算效率,但分辨率不理想.为此发展了混合域高分辨率抛物Radon变换,即对频率域抛物Radon变换引入时变的稀疏权.本文给出了一种新的混合域高分辨率抛物Radon变换实现方法,并将该算法应用于叠前数据衰减多次波.文中给出了Radon变换和衰减多次波的流程.理论和实际数据算例表明本文方法既有较高的分辨率又有很高的计算效率.     

角度域广义Radon变换多参数非迭代线性反演

基于Born近似的线性反演是当前流行的定量化地震成像与反演方法, 然而, 现有线性反演方法存在多种不可避免的问题, 比如迭代计算成本过高, 背景模型依赖, 以及多参数提取不确定/不稳定.为避免这些问题, 本文提出了角度域广义Radon变换(AD-GRT)多参数非迭代反演方法(2D声波双参数介质).AD-GRT是一种地震数据与角度域模型之间的积分变换, 该角度域模型能够保留地震散射数据的完整信息.基于该角度域模型, 地震数据可被精确重建, 即使背景模型是错误的.介质双扰动参数可在角度域模型中准确且稳定提取.为解决传统角度域离散方法存在的幅值震荡和不连续问题, 设计了两种有效的角度域离散单元分裂方法, 实现了平滑连续的角度域幅值提取.为提高AD-GRT反演的分辨率, 考虑了震源子波反滤波.利用三个数值模型验证了AD-GRT在角度域模型反演、数据重建、多参数提取方面的有效性.

     

线性同相轴波场分离的高分辨率τ-p变换法

基于最小二乘τ-p变换和τ-p域模型稀疏分布的假设，本文给出高分辨率τ-p变换的推导及其模型空间域的离散采样公式，同时给出了保振幅线性同相轴波场分离的算法流程.在求解本文给出的高分辨率τ-p正变换时，由于待求解的矩阵不具备最小平方法所具有的Toeplitz结构，故采用Cholesky分解法进行计算.本文模拟了井间地震和阵列声波测井中的Stoneley上下行波的分离算法过程，高分辨率正反τ-p变换且滤波所得结果显示本文算法误差小和保振幅的特点.对于在τ-p域距离很近或时间域同相轴近于水平的线性波场，高分辨率算法的聚焦作用使得所分离波场畸变小，体现本文算法精度高的优点.理论模型试算表明本文给出的高分辨率τ-p变换线性波场分离算法具有稳定性、精度高和保振幅的特点.     

数字化测逸出氡替代模拟测水氡的理论与实践

模拟测水氡方法已有40年历史, 氡浓度异常变化预测地震取得了较好的效果, 在地震短临预报中发挥了重要作用。80年代中期, 人们逐渐认识到自流井中逸出气氡的信息量和异常量远远大于溶解氡, 随即开始对逸出气氡的微动态进行研究, 并在“九五”期间研制出目前国内功能、技术性能指标最佳的数字化测氡仪。然而数字化观测逸出氡能否代替模拟观测水氡存在不同意见, 通过理论上的分析和观测气氡实际震例的研究, 阐明模拟测水氡和测逸出氡的差异和一致性, 认为有逸出氡的井、泉测逸出氡完全可以代替模拟测水氡, 其效果更佳。     

P2000型测氡仪在气氡连续观测中记录的潮汐现象

利用宁波地震台ZK03井的原气氡观测系统,将P2000型测氡仪应用于气氡连续观测试验,记录到较明显的潮汐现象且其波动幅度较大。功率谱估计结果显示,观测数据存在显著的固体潮效应。同时,与同井观测的动水位、同台观测的VS垂直摆NS向记录的潮汐波形进行对比,发现曲线变化趋势基本一致,每天都有两峰两谷,但存在约2h的时间差。P2000型测氡仪具有自动扣除本底污染的功能,其记录到的波形能更真实地反应地下流体中气氡浓度的动态变化过程,可应用于地震流体气氡的连续观测。     

场地钻井台阵观测中斜入射P波和SV波的近似剥离方法

通常认为,成层介质中P波和SV波互相转化、耦合交织而不可以解耦得到单独的P和SV波入射场.针对钻井台阵的两处三分量加速度记录,根据反向方位角将两水平分量分解为径向水平分量和横向水平分量,假设横向水平分量由SH波系组成,竖向分量和径向分水平量由P-SV波系组成.本文提出在频域内解联立方程组的方法,并结合遗传算法-单纯形法混合优化策略,对P-SV耦合场包括SH波系进行了联合剥离反演,最终得到了基岩斜入射P、SV和SH波.最后,通过场地条件差别较大的另一附近钻井台站的联合反演结果,初步验证了其合理性.该项研究对于断层特征和震相特性研究、近地表“软”基岩或土层介质参数研究、场地效应的细致评价具有一定意义.     

漳州龙师井水氡观测恒温脱气方法实验

利用恒温水浴仪可以控制水氡样品的温度保持恒定,在恒温条件下进行脱气观测,可以保证水氡测值的稳定性。为验证该方法是否适用于漳州龙师井（水温年均值97℃）水氡观测,将同一水样,利用恒温水浴仪,将水温分别控制在20.0℃、22.5℃、25.0℃、27.5℃、30.0℃,进行一系列比测实验,结果表明：在25.0℃-27.5℃的恒温条件下,氡浓度测值更为稳定,变化更小,可进一步提高水氡观测的质量和稳定性,说明在龙师井采用恒温脱气方法是可行的。     

洱源FD-105K与FD-125测氡仪对比观测分析

选取2015—2019年洱源水化站FD-105K与FD-125测氡仪对比观测资料,采用一阶差分、F检验、t检验等方法进行对比分析,结果显示:FD-125测氡仪测值总体偏低,且测量精度较低,数据离散程度较高;2套观测数据变化趋势一致性不理想,相关性较低,未通过F检验和t检验。综合分析认为,FD-125测氡仪暂时不能替代FD-105K测氡仪进行观测,需要增加震例对2套仪器的映震效能进行验证。     

聊古一井数字化氡与模拟水氡观测资料的对比评价

数字化氡在聊古一井投入观测已近4年, 与模拟水氡观测相比, 具有采样率高, 数字传输、保存和资料处理快捷方便, 人为观测误差少的优点, 从而使氡的信息量大大增加, 为捕捉地震短临异常信息提供了有利条件。对数字化氡与模拟水氡同期观测资料的对比分析结果表明, 二者的变化趋势、方差及均值变化均不一致, 数字化氡与模拟水氡观测的物理含义不同,是一种新的测项, 尚不能完全替代原有的模拟水氡观测; 数字化氡在反映地震短临异常方面优于模拟水氡; 气水分离装置(脱气装置)是实现氡数字化观测的重要基础环节, 对于获取真实可靠的观测结果具有重要作用。     

氡钍分析仪水氡观测最佳工作状态

中国水氡观测历经50余年,观测仪器老化严重。2011年至今分别引入新生产的3批次64套FD-125型氡钍分析仪。经过仪器测试、地震台站运行以及多次现场实验,发现:该仪器定标器阈值不应按照地震水文地球化学观测技术规范选定的2 V,需选择0.7 V甚至更低阈值,才能保证测值的可靠稳定,保障水氡观测继续发挥防灾减灾作用。     

A technique to improve the empirical mode decomposition in the Hilbert-Huang transform

The Hilbert-based time-frequency analysis has promising capacity to reveal the time-variant behaviors of a system. To admit well-behaved Hilbert transforms, component decomposition of signals must be performed beforehand. This was first systematically implemented by the empirical mode decomposition (EMD) in the Hilbert-Huang transform, which can provide a time-frequency representation of the signals. The EMD, however, has limitations in distinguishing different components in narrowband signals commonly found in free-decay vibration signals. In this study, a technique for decomposing components in narrowband signals based on waves’ beating phenomena is proposed to improve the EMD, in which the time scale structure of the signal is unveiled by the Hilbert transform as a result of wave beating, the order of component extraction is reversed from that in the EMD and the end effect is confined. The proposed technique is verified by performing the component decomposition of a simulated signal and a free decay signal actually measured in an instrumented bridge structure. In addition, the adaptability of the technique to time-variant dynamic systems is demonstrated with a simulated time-variant MDOF system.     

波动方程反问题与广义RADON变换反演的一种关系

本文把波动方程反问题与广义Radon 变换的反演相联系。在假定弱散射条件下,把波动方程反问题转化成广义Radon 变换的反演问题,即如何从一系列关于目标函数在某类子流形上的积分值,去求出目标函数.这种转化提供了一种研究波动方程反问题的途径。     

福州电磁波异常与闽台地震的相关性研究

利用福州电磁波观测资料,对给定时段内、范围内的闽台地区地震进行相关分析,找出福州电磁波异常与地震的相关系数,探讨福州电磁波异常信息的映震效能,为今后利用电磁波观测资料异常信息进行临震预报提供科学依据。