基于典型分解的地震勘探随机噪声模拟方法

随着矿产资源勘探的发展,地震勘探采集环境越来越复杂,接收到的反射地震记录中常常包含大量的干扰,从而造成野外地震资料信噪比低、面貌复杂、有效信息难以分辨,这对提取和利用地震记录中的有效信息造成了障碍。传统数值模拟的记录一般不具有包含各种成因的随机干扰噪声背景,虽然理论记录的处理效果都很好,但却很难处理实际低信噪比的地震资料。截至目前,地震勘探随机噪声模拟方法少有成形理论可以参考,对地震勘探随机噪声特性的认识存在一定的理想化和局限性。许多研究在进行噪声模拟时,添加的是在后续叠加处理时一般都能消除的白噪声,不能接近实际资料的处理。本文基于随机函数的典型分解理论,在用Marmousi模型记录的基础上,根据CMP道集的相干特性计算出可加性随机干扰,这种随机干扰因为与CMP道集记录具有类似的相干性而更接近实际地震资料的干扰背景。此方法可以指导地震勘探的野外观测系统的设计、地震数据的后期处理和解释。     

基于方向可控滤波的地震勘探随机噪声压制

针对地震勘探随机噪声的压制,本文应用拉伸厄米特高斯函数设计出方向可控滤波器.根据时空域上随机噪声的无方向性与有效信号的有向性的区别,通过局部数字特征,对数据进行选择后重组信号.方向选择性的增加,使得滤波过程能与不同方向的轴进行匹配,噪声被压制的同时保持信号的幅度;方向可调性,使得计算效率提高,且所需存储空间减少.仿真实验表明,采用此方法,信号保幅性和去噪效果均比传统的小波算法以及Curvelet变换好,在-5 db信噪比下,本文方法保幅度为92.99%,信噪比提升221.774%,在实际地震信号处理中有明显的抑制噪声、保持有用信号的效果.     

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.     

金属矿山地地区地震勘探随机噪声的波动方程模拟

消减随机噪声是目前陆地地震勘探数据处理的关键问题之一,分析随机噪声的产生机制及特征是对其进行有效压制的先决条件.本文针对中国南方山地金属矿区的勘探环境,根据随机噪声中包含的自然噪声和人文噪声的发声机理分别确定其噪声源函数,以波动方程作为噪声传播模型对山地地区随机噪声进行建模,将随机噪声作为一个综合波场,并且与实际噪声记录进行比较.随机噪声记录作为时空域的二维随机过程,分别对模拟噪声和实际噪声记录的时间域波形(振动图)特征包括频谱、功率谱密度,相空间轨迹图,统计量特征(能量分布,累积分布,均值,方差,峰度,偏度),和空间域波形(波剖面)特征包括波数谱和统计量特征进行比较,对比结果显示在时空域模拟噪声和实际噪声都有基本相同的性质,证明了本文对随机噪声模拟方法的可行性,为进一步研究随机噪声时空域传播特性以及噪声消除奠定理论基础.     

沙漠地区地震勘探随机噪声建模及其在噪声压制中的应用

随机噪声是影响地震勘探有效信号的主要因素,其存在大大降低了地震记录的信噪比.在噪声压制方法不断被改进的同时,对随机噪声特性进行研究,了解噪声的产生机制是对其进行压制的先决条件,目前对噪声的研究主要是特性研究以寻找规律性,对其进行定性定量的分析还比较少.本文根据塔里木沙漠地区实际采集环境,考虑到噪声的连续性给计算带来的不便,假设各类噪声源以点源的形式分布在检波器周围,依据相应理论确定各类噪声源的源函数,其激发的噪声经由波动方程传播,将随机噪声作为各类噪声源共同作用的综合波场,建立随机噪声的理论模型.通过分析不同种噪声对地震记录的影响,选取合适的滤波方法对其进行压制,实验结果表明,通过建立沙漠地区随机噪声的理论模型,为选择有效的滤波方法,提高地震记录信噪比起到理论指导作用.     

压制地震勘探随机噪声的分段时频峰值滤波方法

提高勘探资料信噪比是地震勘探的主要内容之一.本项研究利用短时能量将记录分成能量均衡的若干段,获得减少尺度变换误差的分段时频峰值滤波方法,并运用端点拓展和与地震信号特征匹配的多级时窗参数改进时频峰值滤波精度.理论模型和共炮点资料处理结果表明,分段时频峰值滤波很好地消除了尺度变化误差引起的信号波形阶梯状畸变,能够在压制强随机噪声的同时更好地保留信号特征.对低信噪比勘探资料处理具有较大的应用价值.     

自适应非局部均值地震随机噪声压制(英文)

非局部均值滤波是一种基于图像信息冗余的去噪方法,其认为图像自身的有效结构具有一定的重复性,而随机噪声则不具备这一特点,通过利用图像本身的自相似性来达到压制随机噪声的目的,是一种全局的去噪方法。本文把这一思想引入地震数据随机噪声压制中,针对传统非局部均值滤波计算量过大的问题,文章采用分块非局部均值的方式来减少计算量;针对滤波参数选取会影响非局部均值滤波效果的问题,提出一种简单的自适应滤波参数地震数据分块非局部均值算法。模型和实际数据处理结果表明:相对于传统的去噪算法(如f-x反褶积),该方法在压制随机噪声的同时对有效信号保护地更好,具有更高的保真度,更有利于后续的处理和解释工作。     

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.     

利用历史地震影响烈度的统计特性进行地震区划

本文利用场地影响烈度的统计特性，得到了山西中部四川攀西地区不同平均重视期的烈度区划图，它与新的“中国地震烈度区划图（１９９０）”在 分区形态上大体相近，个别地段有着异，但各有其合理性。     

Statistical analysis of background noise in seismic prospecting

From a conventional viewpoint, seismic‐prospecting background noise is usually regarded as the product of a stationary and Gaussian stochastic process. In this paper, we use statistical methods to investigate the properties of the land‐seismic‐prospecting background noise on stationarity, Gaussianity, power spectral density, and spatial correlation. We use and analyse the passive noise records collected by receiver arrays at different typical geological environments (desert, steppe, and mountainous regions). Differences exist in the statistical properties of the background noise from different geological environments, but we still find some common characteristics. It is shown that the background noise is not strictly stationary and has different stationary properties over different timescales. Most of the noise records appear to be a Gaussian process when examined over a period of about 20 s but are found to be non‐Gaussian when examined over shorter periods of about 1 s. The background noise is a kind of colored noise, and its energy mainly concentrates in the low‐frequency bands. We also find that the spatial correlation of the background noise is weak. The results of this paper provide a scientific understanding about the properties of seismic‐prospecting background noise.     

Curvelet阈值迭代法地震随机噪声压制(英文)

本文将近些年发展起来的多尺度分析技术——Curvelet变换与求解优化反演问题的阈值迭代法相结合,研究了基于Curvelet变换的阈值迭代法在地震数据随机噪声衰减中的应用。充分利用了Curvelet变换对地震数据表示的稀疏性,提出将地震数据随机噪声压制问题转化为基于Curvelet稀疏变换的L1范数最优化问题,并采用前人提出的阈值迭代法求解。通过与常规的中值滤波、FX反褶积和小波阈值法去噪方法对比,理论合成数据和实际数据试算表明,Curvelet阈值迭代法去噪法具有优势,该法不仅能够获得较高的信噪比,而且对有效信号的损失较小。为充分利甩Curvelet的多尺度、多方向特性,提出了在Curvelet阈值迭代法去噪结果的基础上再进行方向控制,进一步提高了数据信噪比。     

Statistical features of the seismic noise-field

We present a preliminary study of the dependence of the statistical features of the soil motion due to seismic noise on the near-surface geology in the frequency range from 1 Hz to ∼ 40 Hz. In detail, we have investigated the 3D average squared soil displacement 〈r²〉 and the distribution function of the displacement flctuations at different geological sites. The anomalous scaling of the average squared soil displacement 〈r²(τ)〉~τ_α, and the Gaussian shape of the probability distribution function of its fluctuations suggest that the soil motion under the influence of the seismic noise is consistent with a persistent fractional Brownian motion (fBm) characterized by a scaling exponent 1.5 < α < 2. Therefore, the seismic noise-field, thought as a stochastic process, shows a markovian character with a memory longer than a pure Brownian motion (α = 1/2). Moreover, a dependence of such persistent behavior of the noise-field dynamics on the near-surface local geology has been found and it is discussed.     

用时频峰值滤波方法消减地震勘探资料中随机噪声的初步研究

时频峰值滤波算法是一种新颖的基于时频分析的信号增强算法,能够有效地消除随机噪声,恢复有效波信息.本文将这种时频分析算法用于消除地震勘探资料中的随机噪声,对淹没于随机噪声下的40道共炮点记录进行时频峰值滤波,恢复出来的共炮点记录可以清楚地表现原始记录同相轴的位置.经过对40道中任选两道（即第21道和第7道）滤波前后的子波形态Wigner\|Ville分布、傅立叶振幅谱等的比较,可知仅在谷值和峰值点误差较大,子波带宽相对误差小于25％.仿真试验表明信噪比可达－7dB,说明该方法可以有效地消减地震资料中的随机噪声.     

强噪声环境条件下的浅层地震勘探方法研究

常规方法产生的地震记录难以在提高记录频率成分的同时提高记录的信噪比.而用Mini-Sosie方法产生的地震记录具有较宽的频率范围;同时,由于激发过程为一持续过程,可通过长时间持续激发产生的记录进行相关叠加后得到较强的信号,在持续激发的过程中,由于随机噪声在随地震波传播的过程相互干涉,可在很大程度上压制随机噪声,从而使得地震记录具有较高的信噪比,这可在一定程度上解决常规地震勘探中提高记录主频而降低记录信-噪比之间的矛盾.     

基于提升算法和百分位数软阈值的小波去噪技术

在地震勘探领域,随机噪声一直是影响地震信号信噪比的主要因素之一,如何从被干扰的地震信号中有效去除随机噪声并保护有用信号具有重要的意义.针对经典小波变换在计算效率方面的缺陷,本文推荐应用提升算法实现第二代小波变换的构建,分析和对比了提升算法(Lifting Scheme)下不同小波变换方法的特性,选取更加符合小波域去噪原理的CDF 9/7双正交小波变换作为基本算法,同时应用了简单、有效的百分位数(Percentiles)软阈值进行信噪分离.通过理论模型处理,本方法可以在去噪能力和保护有用信号之间找到很好的平衡点.实际剖面的处理效果表明,此方法不仅能有效的滤除随机噪声,而且很好地保护有用信号,提高地震数据分析的精确性.     

三参数小波变换自适应阈值压制地震数据高频随机噪声

在有效压制高频随机噪声的基础上, 最大限度保留有效信号一直是地震数据降噪处理中的难点.小波变换阈值降噪因其优秀的降噪效果和较高的计算效率受到地球物理学家们的青睐.在小波变换阈值降噪中, 小波基、阈值函数以及阈值是影响降噪效果的3个关键因素.针对这3个关键因素开展相关研究: (1)采用更加适合地震信号分解的三参数小波作为母小波, 可以更好进行信噪分离; (2)采用改进的阈值函数克服传统硬、软阈值函数的不足, 基于改进阈值函数得到的降噪地震数据不仅波形光滑、连续, 而且基本保持原始信号的特征, 综合了硬阈值和软阈值函数的优点; (3)针对统一阈值过扼杀有效信号这一缺点, 提出自适应阈值, 自适应阈值不单以能量为标准进行有效信号和噪声的识别, 还考虑有效信号小波系数的相关性, 避免有效信号被当成噪声舍弃.最后通过模型试算和实际地震数据验证所提方法的有效性和实用性.