CN102692646B - 一种三维三分量矢量波场分离的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了三维三分量矢量波场分离的方法，所述方法包括：建立正交的O-Z-R-T三维坐标系；检测纵波、快横波以及慢横波的波矢量方向；根据纵波在入射面上的投影矢量的波矢量方向、快横波的波矢量方向建立第一仿射坐标系，将接收坐标系矢量Z、R旋转变换到第一仿射坐标系中从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波；将纵波在R-O-Z平面的投影矢量和T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述第二仿射坐标系中获得纵波和慢横波。本发明能够对纵波P、快横波SV、慢横波SH的矢量波场进行分离。

Description

一种三维三分量矢量波场分离的方法和系统

技术领域

本发明属于地震数据分析领域，具体地说，涉及一种三维三分量矢量波场分离的方法和系统。

背景技术

在三维三分量矢量（3 DIMENSION 3 COMPONENT，3D3C）地震勘探来中，通常需要检波器来接受来自地下介质的地震波，包括纵波P和横波S。在其定义的O-Z-R-T三维正交坐标系中，其Z分量作为垂直分量的纵波P，R分量和T分量作为水平分量接收横波S，即沿X或Y水平方向的横波S中的一横波旋转变换到指向震源-检波器方位的R分量，将另外一横波变换到与震源-检波器方位正交的T分量，该过程可称为RT旋转变换。

当地下介质为各向同性且水平时，由于低速带的存在，可假设纵波P完全被Z分量接收，即纵波P具备真振幅，而RT旋转变换后的横波S能量可以集中到R分量上，与此同时，剩余的噪音分量则集中到T分量上。这种假设使早期的三维三分量地震勘探在岩性油藏、缝洞油气藏、煤炭以及煤层气等复杂储层的发挥了重要作用。

但是，在勘探条件以及勘探目标不断复杂的情况下，三维三分量（3DIMENSION 3 COMPONENT，3D3C）地震勘探的上述这种假设无法满足实际的要求，比如检波器接收的地震波发生“波型泄漏”现象，水平分量R、T与垂直分量Z都接收到纵波P与横波S的部分偏振投影。产生“波型泄漏”现象通常有如下两个原因：

1.纵波P不完全被Z分量接收

当低速带较浅、偏移距较大或者地维存在三维倾斜面时，纵波P会斜交地面出射，从而导致Z、R、T分量上均能接收到纵波P的能量。

2.横波S不完全被R分量接收

当低速带较浅、偏移距较大或者地维存在三维倾斜面时，横波S会斜交地面出射，导致Z、R、T分量上均能接收到横波S的能量，其中，R分量和T分量上接收到的横波S分别称为快横波SV、慢横波SH。当地下介质为各向异性介质如水平对称轴的横观各向同性介质（Horizontal transverseisotropic，HTI），或者倾斜对称轴的横观各向同性介质（Tilted TransverseIsotropic，TTI）时，会有横波分裂现象的产生，即不同含裂隙地层的快、慢横波复合在一起形成复合波，此时快横波SV、慢横波SH分别为横波S复合波在R、T分量上的投影。

可见，压制“波型泄漏”的效应是多分量地震数据处理的一个重要方面，也是难点所在，即如何有效分离纵波P、快横波SV、慢横波SH。

目前发展的算法主要有两大类：一类是基于波场“域”转换的方法，典型的方法有在f-k域滤波、tao-p域滤波等；另一类是基于地震波振动特性（极化特性）不同的滤波方法，例如偏振方向滤波、协方差矩阵特征值分析或解析信号分析极化滤波等。

例如，发明专利（公开号CN1404582A）是基于波动方程上下行波的分解，在Dankbaar.J.W.M.发表于1985年的文章（Geophys.Prosp.33:970-986）方法的基础上，通过波动方程的求散度和旋度的变换，分解涨缩P波和剪切S波；只是该专利技术克服了Dankbarr方法对于浅层低、降速带不适应问题，通过浅层速度结构的求取，校正了浅层各向异性或不均一性对深层纵、横波场分离所产生的误差。

专利（公开号CN101630017A）公开保护的是针对VSP数据的波场分离技术，通过仿射坐标变换实现。针对地面三分量地震勘探数据，该专利提出了一种仿射坐标变换和波场分离的实现方法与技术路线，但是该专利技术只能实现波场的分离，不能实现之后的再合成，无法真正有效地恢复波场的全振幅属性。

专利（公开号CN101251603A）只能对二分量进行处理，忽略了实际采集数据的三分量特征；在不断速度分析和抽道集过程中，速度比模型会破坏该方法的效果；该方法损伤了三分量地震信号所具有的矢量特征，保幅性差，不利于后续的解释与反演。此外，在波型泄漏严重的地区，或地表复杂信噪比较差的地区，尤其是浅层低、降速带厚度较薄的地区，该技术无法实现完全的波场分离。

以上方法都能在一定程度上实现波场分离，获得压制噪声后的地震波数据，但是由于其无法实现完全的波场分离，造成了地震数据分析时精确性不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维三分量矢量波场分离的方法和系统，基于两步仿射坐标系的旋转变换压制“波型泄漏”，对3D3C纵波P、快横波SV、慢横波SH的矢量波场进行分离，提高矢量波场的信噪比。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维三分量矢量波场分离的方法，该方法包括：

建立正交的O-Z-R-T三维坐标系，其中，R-O-Z平面与R-O-T平面正交，Z轴方向与地面垂直向上，所述R轴指向震源方向，O点为地震波地表接收点，T轴方向与所述R轴方向正切；检测纵波的波矢量方向、Z-O-T平面下慢横波的波矢量初始方向、纵波在R-O-Z平面的投影波矢量的波矢量方向和R-O-Z平面下快横波的波矢量方向；

根据所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向建立第一仿射坐标系，将纵波在R-O-Z平面的投影的偏振投影矢量、R-O-Z平面内快横波的偏振投影矢量旋转变换到所述第一仿射坐标系中，从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波；

根据所述R-O-Z平面向所述第一仿射坐标系的旋转变换，获取所述Z轴旋转到所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向的角度，依据所述角度将所述慢横波的波矢量初始方向旋转得到所述慢横波的波矢量参考方向；

根据所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量方向建立第二仿射坐标系，将所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和所述T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波。

进一步地，所述方法包括：根据纵波单位波矢量和横波单位波矢量，对纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波进行分解，获取所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量与纵波单位波矢量平行的部分、快横波与横波单位波矢量平行的部分，分别输出为纵波在R-O-Z平面的投影有效信号分量和快横波的有效信号分量。

进一步地，所述方法包括：根据所述纵波、快横波、慢横波进行振幅分离。

进一步地，输出为纵波在R-O-Z平面的投影有效信号分量和快横波的有效信号分量之前包括：

对所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和所述快横波所在象限的所有波矢量进行叠加，获得纵波单位矢量和快横波单位矢量。

进一步地，输出为纵波在R-O-Z平面的投影有效信号分量和快横波的有效信号分量包括：

将纵波在R-O-Z平面的投影矢量按照平行纵波单位矢量进行分解、快横波按照平行快横波单位矢量进行分解，分别获得纵波在R-O-Z平面的投影有效信号分量和快横波的有效信号分量；

将纵波在R-O-Z平面的投影矢量按照垂直于纵波单位矢量进行分解、快横波按照垂直于快横波单位矢量进行分解，分别获得纵波在R-O-Z平面的投影的噪音分量和快横波的噪音分量。

进一步地，获得纵波单位矢量和快横波单位矢量的步骤包括：

确定纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波所在象限的角平分线矢量；

对纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波所在象限的所有波矢量进行叠加分别得到叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量和叠加后的快横波；

根据叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量、叠加后的快横波以及两者各自所在象限内的角平分线矢量，分别获得纵波单位矢量和快横波单位矢量。

进一步地，根据叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波以及两者各自所在象限内的角平分线矢量分别获得纵波单位矢量和快横波单位矢量的步骤中，包括：

将纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波所在象限的角平分线矢量分别作为初始纵波单位矢量和初始快横波单位矢量；

分别在不同象限内对叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量和叠加后的快横波进行矢量差值和单位化处理，以对初始纵波单位矢量和初始快横波单位矢量进行迭代处理，分别获得纵波单位矢量和快横波单位矢量。

进一步地，根据所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向建立第一仿射坐标系，将纵波在R-O-Z平面的投影的偏振投影矢量、R-O-Z平面内快横波的偏振投影矢量旋转变换到所述第一仿射坐标系中，从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波的步骤包括：

根据所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向确定非正交的第一仿射坐标系；

根据纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波叠加形成的复合矢量与纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波在R轴、Z轴上形成的偏振投影矢量叠加产生同一复合矢量，得到R-O-Z平面到所述第一仿射坐标系的第一仿射坐标张量矩阵；

根据第一仿射张量矩阵，将纵波在R-O-Z平面的投影的偏振投影矢量、R-O-Z平面内快横波的偏振投影矢量从R-O-Z平面旋转变换到到第一仿射坐标系中，从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波。

进一步地，根据所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量建立第二仿射坐标系，将所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述第二仿射坐标系中从而获得纵波和慢横波的步骤包括：

根据所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量方向建立第二仿射坐标系；

根据在第一仿射坐标系下、第二仿射坐标系下慢横波的振幅值相等，得到纵波在R-O-Z平面的投影矢量与T轴上的偏振投影矢量到第二仿射坐标系下的第二仿射坐标张量矩阵；

根据第二仿射坐标张量矩阵，将所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维三分量矢量波场分离的系统，包括：处理设备和存储设备，其中，所述处理设备包括：

配置采样单元，用于建立正交的O-Z-R-T三维坐标系，其中，R-O-Z平面与R-O-T平面正交，Z轴方向与地面垂直向上，所述R轴指向震源方向，O点为地震波地表接收点，T轴方向与所述R轴方向正切；检测纵波的波矢量方向、Z-O-T平面下慢横波的波矢量初始方向、R-O-Z平面下纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向和R-O-Z平面下快横波的波矢量方向，发送至所述存储设备保存；

第一波场分离单元，用于根据所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向建立第一仿射坐标系，将纵波在R-O-Z平面的投影的偏振投影矢量、R-O-Z平面内快横波的偏振投影矢量旋转变换到所述第一仿射坐标系中，从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波，并发送至所述存储设备保存；

参考辅助单元，用于根据所述R-O-Z平面向所述第一仿射坐标系的旋转变换，获取所述Z轴旋转到所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向的角度，依据所述角度将所述慢横波的波矢量初始方向旋转得到所述慢横波的波矢量参考方向，并发送至所述存储设备保存；

第二波场分离单元，用于根据所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量方向建立第二仿射坐标系，将所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和所述T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波。

进一步地，所述系统包括：第三波场分离单元，用于根据纵波单位波矢量和横波单位波矢量，对纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波进行分解，获取所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量与纵波单位波矢量平行的部分、快横波与横波单位波矢量平行的部分，分别输出为纵波在R-O-Z平面的投影矢量的有效信号分量和快横波的有效信号分量。

进一步地，所述系统包括：单位矢量获取单元，对纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波所在象限的所有波矢量进行叠加，获得纵波单位矢量和快横波单位矢量并发送至所述存储设备保存。

进一步地，所述系统包括：振幅分离单元，用于根据所述纵波、快横波、慢横波进行振幅分离。

与现有的方案相比，本发明所获得的技术效果：

(1)基于两步仿射坐标系的旋转变换能够较好实现3D3C地震数据的纵波P、快横波SV、慢横波SH波的矢量波场分离。

(2)利用角平分线上的基矢量与逐点滑动时窗方法计算每个样点的单位波矢量，减少了计算时间，也提高了波矢方向求解的精度。

(3)该方法在仿射坐标系的旋转变压制了噪音分量，提高了矢量波场的信噪比，所以较为适用于较低信噪比的数据处理。

附图说明

图1为本发明实施例的三维三分量矢量波场分离的方法流程图；

图2为本发明实施例的二维坐标系内矢量波场的示意图；

图3为本发明实施例获得纵波单位矢量和快横波单位矢量的流程示意图；

图4为本发明实施例第一次仿射坐标旋转过程示意图；

图5为本发明实施例的三维坐标系内矢量波场的示意图；

图6为本发明实施例第二次仿射坐标旋转处理流程图；

图7(a)为某气田3D3C地震数据中的Z分量原始数据；

图7(b)为某气田3D3C地震数据中的R分量原始数据；

图7(c)为某气田3D3C地震数据中的T分量原始数据；

图7(d)为波场分离后得到的纵波在R-O-Z平面的投影矢量PV；

图7(e)为波场分离后分别得到的纵波P；

图7(f)为波长分离后的快横波SV；

图7(g)为波长分离后的慢横波SH；

图7(h)为O-Z-R平面内从Z分量上分离出的横波波型泄漏；

图7(i)为O-PV-T平面内从PV分量上分离出的横波波型泄漏；

图7(j)为O-Z-R平面内从R分量上分离出的纵波波型泄漏；

图7(k)为O-PV-T平面内从T分量上分离出的纵波波型泄漏

图8为本发明实施例三维三分量矢量波场分离系统结构示意图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明的核心构思在于：基于两步仿射坐标系的旋转变换压制“波型泄漏”，对3D3C纵波P、快横波SV、慢横波SH的矢量波场进行分离，提高了矢量波场的信噪比。本发明中，首先建立了正交的O-Z-R-T三维坐标系，其中，R-O-Z（ROZ）平面与R-O-T（ROT）平面正交，R-O-Z平面为纵波P的入射面，Z轴方向与地面垂直向上，R轴指向震源方向，O点为地震波地表接收点，T轴方向与R轴方向正切，快横波SV、慢横波SH分别为横波S在ROZ平面与ROT平面的投影矢量。

如图1所示，为本发明实施例的三维三分量矢量波场分离的方法流程图，包括：

步骤101、确定ROZ平面中纵波单位矢量和快横波单位矢量。

如图2所示，为本发明实施例的二维坐标系内矢量波场的示意图。在ROZ平面内，Z轴方向与地面垂直向上，R轴指向震源方向，因此R轴方向也可称为径向分量方向，O点为地震波地表接收点。因此，在确定纵波单位矢量Dp和快横波单位矢量Ds时，可以对纵波在ROZ平面的投影矢量PV和快横波SV所在象限的所有波矢量进行叠加。本领域技术人员应当可以理解，建立ROZ平面并不局限于这种特定的方式。

进一步地，如图3所示，为本发明实施例获得纵波单位矢量和快横波单位矢量的流程示意图，通过如下具体步骤来实现：

步骤111、确定纵波在ROZ平面的投影矢量和快横波所在象限的角平分线矢量；

如果所述纵波在ROZ平面的投影矢量的所有波矢量位于一、三象限，取第一象限的角平分线矢量

e_R、e_Z分别为R与Z的基矢量。

如果所述快横波的所有波矢量位于一、三象限，取第一象限的角平分线矢量 $D=1/\sqrt{2}{e}_R+1/\sqrt{2}{e}_Z;$

如果所述快横波的所有波矢量位于二、四象限，取第四象限的角平分线矢量 $D=1/\sqrt{2}{e}_R-1/\sqrt{2}{e}_Z;$

如果所述纵波在ROZ平面的投影矢量的所有波矢量位于二、四象限，取第四象限的角平分线矢量

步骤121、对纵波在ROZ平面的投影矢量和快横波所在象限的所有波矢量进行叠加分别得到叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量和叠加后的快横波；

如果所述纵波在ROZ平面的投影矢量的所有波矢量位于一、三象限，取第一象限的角平分线矢量

把第一象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第一象限内叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量d₁；把第三象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第三象限内叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量d₂；

所述快横波的所有波矢量位于二、四象限，取第四象限的角平分线矢量

把第二象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第二象限内叠加后的快横波d₁；把第四象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第四象限内叠加后的快横波d₂；

如果所述快横波的所有波矢量位于一、三象限，取第一象限的角平分线矢量把第一象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第一象限内叠加后的快横波d₁；把第三象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第三象限内叠加后的快横波d₂；

如果所述纵波在ROZ平面的投影矢量的所有波矢量位于二、四象限，取第四象限的角平分线矢量

把第二象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第二象限内叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量d₁；把第四象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第四象限内叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量d₂。

步骤131、根据叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量、叠加后的快横波，以及其两者各自所在象限内的角平分线矢量，分别获得纵波单位矢量和快横波单位矢量。

进一步地，步骤131可以具体为：

将纵波在ROZ平面的投影矢量和快横波所在象限的角平分线矢量分别作为初始纵波单位矢量和快横波单位矢量；

即：根据纵波在ROZ平面的投影矢量、快横波所在的象限，选择第一象限的角平分线矢量

或第四象限的角平分线矢量

作为初始纵波单位矢量、初始快横波单位矢量。

分别在不同象限内对叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量和快横波进行矢量差值和单位化处理，并对初始纵波单位矢量和快横波单位矢量进行迭代处理，分别获得纵波单位矢量和快横波单位矢量。

即可通过差值和单位化公式：

D_SV or PV=(d₁-d₂)/|d₁-d₂|                         （1）

确定迭代纵波单位矢量或快横波单位矢量D_PV，替换初始纵波单位矢量、初始快横波单位矢量，以在上述对应的象限内，与迭代纵波单位矢量或快横波单位矢量D_PV夹角小于90°全部波矢量叠加得到叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量或快横波d1；以在上述对应的象限内，与迭代纵波单位矢量或快横波单位矢量D_PV夹角大于90°的全部波矢量叠加得到叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量或快横波d2，再次重新根据公式（1）确定一个新的迭代纵波单位矢量或快横波单位矢量D_PV，重复上述迭代过程2-3次即可确定最终的纵波单位矢量Dp和快横波单位矢量Ds。

下面以纵波在ROZ平面的投影矢量的所有波矢量位于一、三象限，快横波的所有波矢量位于二、四象限为例详细如何确定精确的纵波单位矢量Dp和快横波单位矢量Ds。

如果所述纵波在ROZ平面的投影矢量的所有波矢量位于一、三象限，取第一象限的角平分线矢量把第一象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第一象限内叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量d₁；把第三象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第三象限内叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量d₂，然后对第一象限内叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量d₁和第三象限内叠加后的纵波在ROZ平面的投影矢量d₂进行矢量差值和单位化处理公式（1），并对初始纵波单位矢量进行迭代处理，获得精确的纵波单位矢量Dp；

如果所述快横波的所有波矢量位于二、四象限，取第四象限的角平分线矢量

把第二象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第二象限内叠加后的快横波d₁；把第四象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第四象限内叠加后的快横波d₂，然后对第二象限内叠加后的快横波d₁和第四象限内叠加后的快横波d₂进行矢量差值和单位化处理公式（1），并对初始快横波单位矢量进行迭代处理，获得精确的快横波单位矢量Ds。

步骤102、在ROZ平面内进行第一次仿射坐标旋转。

进一步地，在实现第一次仿射坐标变换时，根据纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向、快横波的波矢量方向建立第一仿射坐标系，将纵波在ROZ平面的投影的偏振投影矢量、ROZ平面内快横波的偏振投影矢量旋转变换到第一仿射坐标系中，从而获得纵波在ROZ平面的投影矢量、快横波。

进一步地，如图4所示，为本发明实施例第一次仿射坐标旋转过程示意图，其可以具体包括：

步骤112、根据纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向、快横波的波矢量方向确定非正交的第一仿射坐标系；

纵波在ROZ平面的投影矢量PV的波矢量方向、快横波SV的波矢量方向如图2中PV和SV箭头方向所示，根据这两个方向组成非正交的第一仿射坐标系PV-O-SV。

步骤122、根据纵波在ROZ平面的投影矢量、快横波叠加形成的复合矢量与纵波在ROZ平面的投影矢量、快横波在R轴、Z轴上形成的偏振投影矢量叠加产生同一复合矢量，得到ROZ平面到所述第一仿射坐标系的第一仿射坐标张量矩阵；

具体地，如图2所示，可以根据R轴、Z轴上形成的偏振投影矢量A_R、A_Z叠加形成复合矢量A：

A=A_Re_R+A_ze_Z                           （2）

R轴、Z轴上形成的偏振投影矢量A_R、A_Z由纵波在ROZ平面的投影矢量PV、快横波SV各自在R轴、Z轴上的偏振投影矢量PV_R、PV_Z、SV_R、SV_Z叠加而成：

A_R+A_Z＝(PV_R+SV_R)e_R+(PV_Z+SV_Z)e_Z            （3）；

同时，由于该复合矢量A也可以纵波在ROZ平面的投影矢量和快横波叠加形成：

A=PV+SV                          （4）

因此，根据公式（2）（3）（4）可得到第一仿射坐标张量矩阵：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{PV}\\ \mathrm{SV}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}\cos (e_{\mathrm{PV}},e_Z)& \cos (e_{\mathrm{SV}},e_Z)\\ \cos (e_{\mathrm{PV}},e_R)& \cos (e_{\mathrm{SV}},e_R)\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{A}_Z\\ A_R\end{array}\right]---\left(5\right)$

其中，e_R、e_Z、e_PV、e_SV分别为R轴的基矢量、Z轴的基矢量、纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量的基矢量、快横波量的波矢量的基矢量，（e_PV，e_Z)、（e_SV，e_Z)、（e_PV，e_R）、（e_SV，e_R）分别表示纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向与Z轴的夹角、快横波的波矢量方向与Z轴的夹角、纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向与R轴的夹角、纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向与R轴的夹角。

步骤132、根据第一仿射坐标张量矩阵，将纵波在ROZ平面的投影矢量、ROZ平面内快横波的偏振投影矢量从ROZ平面旋转变换到第一仿射坐标系中，获得纵波在ROZ平面的投影矢量和快横波。

进一步地，本发明实施例的方法中，可以在第一仿射坐标旋转变换得到纵波在ROZ平面的投影矢量PV和快横波SV后，或者在完成第二仿射坐标变换得到纵波和慢横波后，将纵波在ROZ平面的投影矢量PV按照平行纵波单位矢量D_p、快横波按照平行于横波单位矢量D_s进行分解，获得纵波在ROZ平面的投影矢量的有效信号分量PV_t和有效快横波的有效信号分量SV_t。如下所示：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{PV}}_t=D_P\·\mathrm{PV}\\ {\mathrm{SV}}_t=D_S\·\mathrm{SV}\end{array}\right.---\left(6\right)$

进一步地，本发明实施例的方法中，可以在第一仿射坐标旋转变换得到纵波在ROZ平面的投影矢量PV和快横波SV后，或者在完成第二仿射坐标变换得到纵波和慢横波后，将纵波在ROZ平面的投影矢量PV按照垂直于纵波单位矢量D_p、快横波SV分别按照垂直于快横波单位矢量D_s进行分解，获得纵波在ROZ平面的投影矢量的噪音分量PV_n和快横波的噪音分量SV_n。

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{PV}}_n=\mathrm{PV}-{\mathrm{PV}}_t\\ {\mathrm{SV}}_n=\mathrm{SV}-{\mathrm{SV}}_t\end{array}\right.---\left(7\right)$

步骤103、O-Z-R-T三维坐标系下进行第二次仿射坐标旋转。

进一步地，步骤103具体可以根据慢横波的波矢量参考方向、纵波的波矢量方向建立第二仿射坐标系，将纵波在ROZ平面的投影矢量和T轴上的偏振投影矢量旋转变换到第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波。

本实施例中，如图5所示，为本发明实施例的三维坐标系内矢量波场的示意图，三维坐标系下O-Z-R-T三维坐标系中T轴方向与R轴方向正切，因此，T轴方向也可称为切向分量方向。O-Z-R-T三维坐标系中，ROT平面与ROZ平面正交。

进一步地，如图6所示，为本发明实施例第二次仿射坐标旋转处理流程图。其可以具体包括：

步骤113、根据慢横波的波矢量参考方向、纵波的波矢量方向建立第二仿射坐标系；

对于三维空间内的横波来说，地下介质的TTI或者HTI特性会导致横波发生分裂形成横波S分别在O-Z-R面内的快横波SV与O-Z-T面内的慢横波SH，复合波S=SV+SH。

SV=SV_Ze_Z+SV_Re_R,SH=SH_Ze_Z+SH_Te_T         （8）

SV_Ze_Z与SH_Ze_Z是快横波SV和慢横波SH分别在Z分量上的偏振投影即为其波型泄漏。快横波SV在O-Z-R平面内第一步仿射坐标系旋转变换过程中已经得到，所以在第二步仿射坐标系旋转变化过程中需要分离慢横波SH。

如图5所示，因为慢横波SH的振幅SH_Z是其在O-Z-R平面内的唯一投影振幅，所以在O-Z-R平面内第一步仿射坐标系旋转变换过程中，SH_Z已经转移到纵波在ROZ平面的投影矢量PV的波矢量方向上，而慢横波SH也发生了旋转变化，其旋转变换后的矢量为慢横波投影参考矢量SH’，该慢横波投影参考矢量SH’的方向即为慢横波SH的波矢量参考方向。

在三维坐标系O-Z-R-T内，纵波P矢量为

P=P_Ze_Z+P_Re_R+P_Te_T                       (9)

参见图2所示，纵波在ROZ平面的投影矢量PV在ROZ平面下可表示为:

PV=P_Ze_Z+P_Re_R                           (10)

则三维空间内纵波P矢量又可写为：

P=PV+P_Te_T                              (11)

其中，e_T为T方向上的基矢量。

因此，本发明实施例中，以三维空间内纵波P的波矢量方向与慢横波投影参考矢量SH’的波矢量方向即慢横波的波矢量参考方向，建立第二仿射坐标系P-O-SH’。

步骤123、根据在第一仿射坐标系下、第二仿射坐标系下慢横波的振幅值相等，得到纵波在ROZ平面的投影矢量与T轴上的偏振投影矢量到所述第二仿射坐标系下的第二仿射坐标张量矩阵；

慢横波SH在T轴上的偏振投影矢量SH_T为：

SH_T=SH_Te_T                         (12)

SH_T始终正交平面ROZ，慢横波投影参考矢量SH’和慢横波SH两者振幅值相同，只是矢量的波矢量方向变换到了纵波在ROZ平面的投影矢量P的波矢量方向上，因此，可以根据纵波在ROZ平面的投影矢量PV的波矢量方向与T轴构成PV-O-T坐标系，得到PV-O-T坐标系到第二仿射坐标系P-O-SH’的第二仿射坐标张量矩阵。

进一步地，本实施例中第二仿射坐标张量矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}P\\ {\mathrm{SH}}^{,}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}\cos (e_P,e_{\mathrm{PV}})& \cos ({e^{,}}_{\mathrm{SH}},e_{\mathrm{PV}})\\ \cos (e_P,e_T)& \cos ({e^{,}}_{\mathrm{SH}},e_T)\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}\mathrm{PV}\\ S_T\end{array}\right]---\left(13\right)$

其中，S_T表示T轴上的偏振投影矢量，（e_P，e_PV）、（e_P，e_T）分别表示纵波与纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向、T轴的夹角，（e，_SH，e_PV）、（e，_SH，e_T）分别表示慢横波投影的波矢量参考方向与纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向、T轴的夹角，e’_SH表示慢横波投影参考矢量的基矢量。

步骤133、根据第二仿射坐标张量矩阵，将纵波在ROZ平面的投影矢量和T轴上的偏振投影矢量旋转变换到第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波。

由上述公式（10）可得出纵波的波矢量方向与纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向、T轴的夹角分别为（e_P，e_PV）、（e_P，e_T）；慢横波的波矢量参考方向与纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向、T轴的夹角分别为（e，_SH，e_PV）、（e，_SH，e_T）。

进一步地，在本发明的上述实施例中，采用逐点滑动时窗法，即在所述采样点上下各开半个时窗，对整个时窗长度内计算的波矢量应用到时窗中心点上。

进一步地，在本发明的上述实施例中，在获得纵波P、快横波SV、慢横波SH后，可以对其振幅进行分离。

图7(a)、(b)、(c)为某气田3D3C地震数据的Z、R、T分量原始数据，虽然原始数据信噪比很低导致波型泄漏现象难以用肉眼识别，但是它是客观存在的。通过本方法的应用可以帮助我们压制波型泄漏现象。图7(d)、(e)是波场分离后分别得到的纵波在ROZ平面的投影矢量PV与纵波P，可以看出快横波SV与慢横波SH的波型泄漏得到很大程度的压制，特别是在椭圆框标识的位置波形泄漏压制作用更明显。从图7(f)、(g)可以看出在箭头标识的位置，纵波P的初至得到很大程度的压制。图7(h)、(i)分别为Z分量上压制的快横波SV与慢横波SH的波型泄漏。从图7(f)与(h)以及(g)与(i)之间可以看出泄漏的横波波场与纯横波波场之间在同相轴的时距特征上有很强的相似性，同样在7(j)与(k)显示的R、T分量上压制的纵波P波形泄漏与图7(e)的纯纵波波场之间也能够发现同相轴时距特征的相似性。这也说明，本发明的技术方案能够有效分离纵波P、快横波SV、慢横波SH。

如图8所示，为本发明实施例三维三分量矢量波场分离的系统结构示意图。该系统包括：处理设备80和存储设备81，其中，所述处理设备80包括：配置采样单元801、第一波场分离单元802、参考辅助单元803、第二波场分离单元804。

配置采样单元801用于建立正交的O-Z-R-T三维坐标系，其中，ROZ平面与ROT平面正交，Z轴方向与地面垂直向上，所述R轴指向震源方向，O点为地震波地表接收点，T轴方向与所述R轴方向正切；检测纵波的波矢量方向、Z-O-T平面下慢横波的波矢量初始方向、ROZ平面下纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向和ROZ平面下快横波的波矢量方向，发送至所述存储设备86保存；

第一波场分离单元802用于从所述存储设备86获取纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量、所述快横波的波矢量，并根据纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向建立第一仿射坐标系，将ROZ平面内纵波在ROZ平面的投影的偏振投影矢量、ROZ平面内快横波的偏振投影矢量旋转变换到所述第一仿射坐标系中，从而获得纵波在ROZ平面的投影矢量、快横波，并发送至所述存储设备86保存；

参考辅助单元803用于根据所述ROZ平面向第一仿射坐标系的旋转变换，获取Z轴旋转到纵波在ROZ平面的投影矢量的波矢量方向的角度，依据所述角度将由所述存储设备86获取的慢横波的波矢量初始方向旋转得到慢横波的波矢量参考方向，并发送至所述存储设备86保存；

第二波场分离单元804用于由所述存储设备86获取所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量方向并据此建立第二仿射坐标系，将纵波在ROZ平面的投影矢量和所述T轴上的偏振投影矢量旋转变换到第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波并发送至存储设备86保存。

进一步地，本发明实施例系统还可以包括：第三波场分离单元（图中未示出），该第三波场分离单元用于根据纵波单位矢量、快横波单位矢量对从所述存储设备86获取的纵波在ROZ平面的投影矢量、快横波进行分解，获取纵波在ROZ平面的投影矢量、快横波与纵波单位波矢量和横波单位波矢量平行的部分，输出为有效的纵波在ROZ平面的投影矢量的有效信号分量和快横波的有效信号分量。

进一步地，本发明实施例系统还可以包括：单位矢量获取单元（图中未示出），该单位矢量获取单元用于对由所述存储设备86获取的纵波在ROZ平面的投影矢量和快横波所在象限的所有波矢量进行叠加，获得纵波单位矢量和快横波单位矢量并发送至所述存储设备86保存。

进一步地，本发明实施例系统还可以包括：振幅分离单元（图中未示出），用于根据由所述存储设备86获取的纵波、快横波、慢横波进行振幅分离。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (18)

1.一种三维三分量矢量波场分离的方法，其特征在于，包括：

建立正交的O-Z-R-T三维坐标系，其中，R-O-Z平面与R-O-T平面正交，Z轴方向与地面垂直向上，R轴指向震源方向，O点为地震波地表接收点，T轴方向与所述R轴方向正切；检测纵波的波矢量方向、Z-O-T平面下慢横波的波矢量初始方向、纵波在R-O-Z平面的投影波矢量的波矢量方向和R-O-Z平面下快横波的波矢量方向；

根据所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向建立非正交的第一仿射坐标系，将纵波在R-O-Z平面的投影的偏振投影矢量、R-O-Z平面内快横波的偏振投影矢量旋转变换到所述非正交的第一仿射坐标系中，从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波；

根据所述R-O-Z平面向所述非正交的第一仿射坐标系的旋转变换，获取所述Z轴旋转到所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向的角度，依据所述角度将所述慢横波的波矢量初始方向旋转得到所述慢横波的波矢量参考方向；

根据所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量方向建立非正交的第二仿射坐标系，将所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和所述T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述非正交的第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：根据纵波单位波矢量和横波单位波矢量，对纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波进行分解，获取所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量与纵波单位波矢量平行的部分、快横波与横波单位波矢量平行的部分，分别输出为纵波在R-O-Z平面的投影有效信号分量和快横波的有效信号分量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：根据所述纵波、快横波、慢横波进行振幅分离。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，输出为纵波在R-O-Z平面的投影有效信号分量和快横波的有效信号分量之前包括：

对所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和所述快横波所在象限的所有波矢量进行叠加，获得纵波单位矢量和快横波单位矢量。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，输出为纵波在R-O-Z平面的投影有效信号分量和快横波的有效信号分量包括：

将纵波在R-O-Z平面的投影矢量按照平行纵波单位矢量进行分解、快横波按照平行快横波单位矢量进行分解，分别获得纵波在R-O-Z平面的投影有效信号分量和快横波的有效信号分量；

将纵波在R-O-Z平面的投影矢量按照垂直于纵波单位矢量进行分解、快横波按照垂直于快横波单位矢量进行分解，分别获得纵波在R-O-Z平面的投影的噪音分量和快横波的噪音分量。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，获得纵波单位矢量和快横波单位矢量的步骤包括：

确定纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波所在象限的角平分线矢量；

对纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波所在象限的所有波矢量进行叠加分别得到叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量和叠加后的快横波；

根据叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量、叠加后的快横波以及两者各自所在象限内的角平分线矢量，分别获得纵波单位矢量和快横波单位矢量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波以及两者各自所在象限内的角平分线矢量分别获得纵波单位矢量和快横波单位矢量的步骤中，包括：

将纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波所在象限的角平分线矢量分别作为初始纵波单位矢量和初始快横波单位矢量；

分别在不同象限内对叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量和叠加后的快横波进行矢量差值和单位化处理，以对初始纵波单位矢量和初始快横波单位矢量进行迭代处理，分别获得纵波单位矢量和快横波单位矢量。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：

如果所述纵波在R-O-Z平面的投影所有波矢量位于一、三象限，取第一象限的角平分线矢量

e_R、e_Z分别为R与Z的基矢量；把第一象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第一象限内叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量d₁；把第三象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第三象限内叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量d₂，然后对第一象限内叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量d₁和第三象限内叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量d₂进行矢量差值和单位化处理，并对初始纵波单位矢量进行迭代处理，获得纵波单位矢量；

如果所述快横波的所有波矢量位于二、四象限，取第四象限的角平分线矢量

把第二象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第二象限内叠加后的快横波d₁；把第四象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第四象限内叠加后的快横波d₂，然后对第二象限内叠加后的快横波d₁和第四象限内叠加后的快横波d₂进行矢量差值和单位化处理，并对初始快横波单位矢量进行迭代处理，获得快横波单位矢量。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：

如果所述快横波的所有波矢量位于一、三象限，取第一象限的角平分线矢量

把第一象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第一象限内叠加后的快横波d₁；把第三象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第三象限内叠加后的快横波d₂，然后对第一象限内叠加后的快横波d₁和第三象限内叠加后的快横波d₂进行矢量差值和单位化处理，并对初始快横波单位矢量进行迭代处理，获得快横波单位矢量；

如果所述纵波在R-O-Z平面的投影所有波矢量位于二、四象限，取第四象限的角平分线矢量把第二象限内与D夹角小于90°的全部波矢量叠加得到第二象限内叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量d₁；把第四象限内与D夹角大于90°的全部波矢量叠加得到第四象限内叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量d₂，然后对第二象限内叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量d₁和第四象限内叠加后的纵波在R-O-Z平面的投影矢量d₂进行矢量差值和单位化处理，并对初始纵波单位矢量进行迭代处理，获得纵波单位矢量。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向建立非正交的第一仿射坐标系，将纵波在R-O-Z平面的投影的偏振投影矢量、R-O-Z平面内快横波的偏振投影矢量旋转变换到所述非正交的第一仿射坐标系中，从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波的步骤包括：

根据所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向确定非正交的非正交的第一仿射坐标系；

根据纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波叠加形成的复合矢量与纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波在R轴、Z轴上形成的偏振投影矢量叠加产生同一复合矢量，得到R-O-Z平面到所述非正交的第一仿射坐标系的第一仿射坐标张量矩阵；

根据所述第一仿射坐标张量矩阵，将纵波在R-O-Z平面的投影的偏振投影矢量、R-O-Z平面内快横波的偏振投影矢量从R-O-Z平面旋转变换到到非正交的第一仿射坐标系中，从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述复合矢量与纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波，以及纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波在R轴、Z轴上形成的偏振投影矢量如下：

A＝A e_R+A e_Z＝A_R+A_Z，A＝SV+PV＝(PV_R+SV_R)e_R+(PV_Z+SV_Z)e_Z

所述第一仿射坐标张量矩阵如下：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{PV}\\ \mathrm{SV}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}\cos (e_{\mathrm{PV}},e_Z)& \cos (e_{\mathrm{SV}},e_Z)\\ \cos (e_{\mathrm{PV}},e_R)& \cos (e_{\mathrm{SV}},e_R)\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{A}_Z\\ A_R\end{array}\right]$

其中，A表示复合矢量，e_R、e_Z、e_PV、e_SV分别为R轴的基矢量、Z轴的基矢量、纵波在R-O-Z平面的投影矢量的基矢量、快横波波矢量的的基矢量，PV表示纵波在R-O-Z平面的投影矢量，SV表示快横波，PV_R、PV_Z分别为纵波在R-O-Z平面的投影矢量在R轴方向与Z轴的偏振投影，SV_R、SV_Z分别为快横波在R轴与Z轴的偏振投影,A_R、A_Z分别表示复合矢量在R与Z轴的偏振投影，（e_PV，e_Z）、（e_SV，e_Z）、（e_PV，e_R）、（e_SV，e_R）分别表示纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向与Z轴的夹角、快横波的波矢量方向与Z轴的夹角、纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向与R轴的夹角、纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向与R轴的夹角。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量建立非正交的第二仿射坐标系，将所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述非正交的第二仿射坐标系中从而获得纵波和慢横波的步骤包括：

根据所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量方向建立非正交的第二仿射坐标系；

根据在非正交的第一仿射坐标系下、非正交的第二仿射坐标系下慢横波的振幅值相等，得到纵波在R-O-Z平面的投影矢量与T轴上的偏振投影矢量到非正交的第二仿射坐标系下的第二仿射坐标张量矩阵；

根据第二仿射坐标张量矩阵，将所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述非正交的第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，第二仿射坐标张量矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}P\\ {\mathrm{SH}}^{,}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}\cos (e_P,e_{\mathrm{PV}})& \cos ({e^{,}}_{\mathrm{SH}},e_{\mathrm{PV}})\\ \cos (e_P,e_T)& \cos ({e^{,}}_{\mathrm{SH}},e_T)\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}\mathrm{PV}\\ S_T\end{array}\right],$ 其中，P表示纵波，SH’表示慢横波投影参考矢量，PV表示纵波在R-O-Z平面的投影矢量，S_T表示T轴上的偏振投影矢量，（e_P，e_PV）、（e_P，e_T）表示纵波的波矢量方向分别与纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、T轴的夹角，（e’_SH，e_PV）、（e’_SH，e_T）表示慢横波的波矢量参考方向分别与纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、T轴的夹角，e’_SH表示慢横波投影参考矢量的基矢量。

14.如权利要求1-13任一所述的方法，其特征在于，

采用逐点滑动时窗法，即在采样点上下各开半个时窗，对整个时窗长度内计算的波矢量应用到时窗中心点上。

15.一种三维三分量矢量波场分离的系统，其特征在于，包括：处理设备和存储设备，其中，所述处理设备包括：

配置采样单元，用于建立正交的O-Z-R-T三维坐标系，其中，R-O-Z平面与R-O-T平面正交，Z轴方向与地面垂直向上，R轴指向震源方向，O点为地震波地表接收点，T轴方向与所述R轴方向正切；检测纵波的波矢量方向、Z-O-T平面下慢横波的波矢量初始方向、R-O-Z平面下纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向和R-O-Z平面下快横波的波矢量方向，发送至所述存储设备保存；

第一波场分离单元，用于根据所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向、所述快横波的波矢量方向建立非正交的第一仿射坐标系，将纵波在R-O-Z平面的投影的偏振投影矢量、R-O-Z平面内快横波的偏振投影矢量旋转变换到所述非正交的第一仿射坐标系中，从而获得纵波在R-O-Z平面的投影矢量、快横波，并发送至所述存储设备保存；

参考辅助单元，用于根据所述R-O-Z平面向所述非正交的第一仿射坐标系的旋转变换，获取所述Z轴旋转到所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量的波矢量方向的角度，依据所述角度将所述慢横波的波矢量初始方向旋转得到所述慢横波的波矢量参考方向，并发送至所述存储设备保存；

第二波场分离单元，用于根据所述慢横波的波矢量参考方向、所述纵波的波矢量方向建立非正交的第二仿射坐标系，将所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量和所述T轴上的偏振投影矢量旋转变换到所述非正交的第二仿射坐标系中，从而获得纵波和慢横波。

16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，进一步包括：

第三波场分离单元，用于根据纵波单位波矢量和横波单位波矢量，对纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波进行分解，获取所述纵波在R-O-Z平面的投影矢量与纵波单位波矢量平行的部分、快横波与横波单位波矢量平行的部分，分别输出为纵波在R-O-Z平面的投影矢量的有效信号分量和快横波的有效信号分量。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，进一步包括：

单位矢量获取单元，对纵波在R-O-Z平面的投影矢量和快横波所在象限的所有波矢量进行叠加，获得纵波单位矢量和快横波单位矢量并发送至所述存储设备保存。

18.如权利要求15所述的系统，其特征在于，进一步包括：

振幅分离单元，用于根据所述纵波、快横波、慢横波进行振幅分离。

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