CN105182429B - 一种海洋可控源电磁数据海水扰动噪声校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海洋可控源电磁数据海水扰动噪声校正方法。首先，根据海洋可控源电磁数据与海水扰动噪声特性选取适当的小波基，利用小波多分辨率分析原理，根据采样频率与采样时间决定分解级数，然后进行小波分解，利用最高分解级相对应的近似系数，重构出海水扰动噪声估计信号，最后将估计的海水扰动噪声从海洋可控源电磁原始数据中去除，即可以得到校正后的信号。本发明所述方法利用小波最高分解级相对应的近似系数，重构出海水扰动噪声的估计信号，达到校正海洋可控源电磁信号的目的，可以有效提升海洋可控源电磁数据的定性显示分析及定量反演解释效果。

Description

一种海洋可控源电磁数据海水扰动噪声校正方法
技术领域
本发明涉及一种基于小波多分辨率分析的海水扰动噪声校正方法，特别适用于海洋可控源电磁数据的海水扰动噪声校正方法。
背景技术
海洋可控源电磁法(Marine Controlled-Source ElectectroMagnetic Method,MCSEM)是勘察海底油气资源和矿产资源的一种新兴海洋地球物理勘探技术。
海水能够屏蔽空间电磁噪声，有利于应用MCSEM探测海底高阻异常体。但是，MCSEM信号依然会受到随机噪声、空气波及海水扰动噪声的影响，导致信号失真，直接影响电磁数据的定性显示分析及定量反演解释效果。
目前，国内外的MCSEM数据处理方法主要有：基于最小二乘拟合与叠加算法的数据压缩及噪声估计法、基于波场分离理论的空气波去除技术、一阶差分预白及后黑法、Butterworth滤波器法、EMD消噪法、小波模极大值法、小波阈值法等。
但是，以上MCSEM数据处理方法主要针对随机噪声与空气波的去除，不利于消除海浪、暗流等运动产生的感应电磁场，即海水扰动噪声。
发明内容
本发明的目的是针对海水扰动噪声，提供一种基于小波多分辨率分析的海洋可控源电磁数据海水扰动噪声校正方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)根据MCSEM数据与海水扰动噪声特性选取适当的小波基；
(2)利用小波多分辨率分析原理，根据MCSEM数据的采样频率fs与采样时间t决定小波分解级数L；
(3)对MCSEM数据进行L级小波分解，利用尺度L上的近似系数AL，重构出海水扰动噪声的估计信号X；
(4)从MCSEM数据中去除X，即可以得到校正后的信号。
所述步骤(1)具体为选取db8小波基。
所述步骤(2)具体为按照如下公式进行小波分解级数L的确定：
式中，t表示MCSEM数据的采样时间，fs表示MCSEM数据的采样频率，lw表示低通分解滤波器的长度，fix表示向零取整函数。
所述步骤(3)具体为采用db8小波，分解L层，得到L个细节系数D1～DL，与1个近似系数AL，利用AL重构出海水扰动噪声的估计信号X。
所述步骤(4)具体为采用如下公式得到校正后的信号sig1：
sig1＝sig-X
式中，sig表示原信号，X表示利用AL重构出的海水扰动噪声估计信号。
本发明根据小波多分辨率分析原理，对MCSEM数据进行分解，利用小波最高分解级相对应的近似系数重构出海水扰动噪声的估计信号，达到校正MCSEM信号的目的。
附图说明：
图1是本发明一种海洋可控源电磁数据海水扰动噪声校正方法流程图；
图2是本发明的海底地层模型图；
图3是本发明海洋可控源电磁数据理论信号图；
图4是本发明海洋可控源电磁数据模拟噪声信号图；
图5是本发明重构出的海水扰动噪声估计信号图；
图6是本发明校正海水扰动噪声后的信号图。
具体实施方式：
本发明提出的一种海洋可控源电磁数据海水扰动噪声校正方法结合附图及实施例详细说明如下：
本发明方法的技术特点为，根据MCSEM数据特点与海水扰动噪声选取适当的小波基，根据采样频率与采样时间决定分解级数，然后进行小波分解，利用最高分解级相对应的近似系数，重构出海水扰动噪声的估计信号，最后将海水扰动噪声估计信号从MCSEM原始数据中去除，以达到校正MCSEM信号的目的，图1为校正方法流程图。
本发明具体实施例所采用的4层模型如图2所示，采用Kerry Key's等人编写的一维海洋可控源电磁正演代码(Dipole1D)来计算理论响应信号，设定发射机发射频率为0.08Hz，发射机在海底上方50米，沿y轴方向移动，接收点位于发射机航迹正下方，接收机的采样频率fs为10Hz，采样时间t为5h(300min)，共180000个数据点，截取其中第100分钟到第300分钟的数据，计算的理论信号如图3所示，在理论信号上叠加正弦低频信号模拟海水扰动噪声，模拟的噪声信号如图4所示，基于小波多分辨率分析的海水扰动噪声校正方法具体包括如下步骤：
1)根据MCSEM数据与海水扰动类噪声特点选取db8小波基；
2)利用小波多分辨率分析原理，根据公式：
式中，t表示MCSEM数据的采样时间，fs表示MCSEM数据的采样频率，lw表示低通分解滤波器的长度，fix表示向零取整函数，计算得到小波分解级数L为9；
3)对MCSEM数据采用db8小波基，进行9级小波分解，计算得到9尺度上的近似系数A9，利用A9重构出海水扰动噪声的估计信号X，X如图5所示；
4)利用如下公式：
sig1＝sig-X
式中，sig表示原信号，X表示利用AL重构出的海水扰动噪声估计信号，从MCSEM数据中去除海水扰动噪声估计信号，即可以得到校正后的信号sig1，sig1如图6所示。

Claims (1)

1.一种海洋可控源电磁数据海水扰动噪声校正方法，其特征在于：
(1)根据海洋可控源电磁数据与海水扰动噪声特性选取db8作为小波基；
(2)按照如下公式进行小波分解级数L的确定：
<mrow> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mi>f</mi> <mi>i</mi> <mi>x</mi> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>log</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mi>t</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mi>l</mi> <mi>w</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>log</mi> <mn>2</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mn>4</mn> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mrow>
式中，t表示海洋可控源电磁数据的采样时间，fs表示海洋可控源电磁数据的采样频率，lw表示低通分解滤波器的长度，fix表示向零取整函数；
(3)对海洋可控源电磁数据进行L级小波分解，利用尺度L上的近似系数AL，重构出海水扰动噪声的估计信号X；
(4)从海洋可控源电磁数据中去除X，即可以得到校正后的信号。
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