CN106950600A - 一种近地表散射面波的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及勘探地球物理技术领域，具体涉及一种近地表散射面波的去除方法，本发明的去除方法解决了地震勘探中，由于近地表非均匀性诱导所产生的面波噪声，直达波和上行反射波都会受到非均匀体散射波的影响，散射会发生在从体波到面波和从面波到体波的转换中，散射波通常与反射记录相差不大或大于反射记录，本发明借助时频分析技术对实际记录进行了面波去噪，借助方向可调滤波器实现散射面波去除，同时本发明通过联合时频分析与方向可调滤波器去除面波信息，可以有效提高信号的信噪比。

Description

一种近地表散射面波的去除方法
技术领域
本发明涉及勘探地球物理技术领域，具体涉及一种近地表散射面波的去除方法。
背景技术
在陆地勘探中近地表往往具有较强的非均匀性，如鄂尔多斯盆地地表为复杂的黄土和沙漠，非均质性较强。在西部地区，勘探区域向沙漠、砾石、戈壁、山地、黄土塬等复杂地表延伸，复杂区的近地表结构会影响到地震波的激发和接收。面波作为很强的干扰波出现在地震勘探中，大大降低了地震记录的分辨率和信噪比。近地表存在的起伏非均匀性和内部非均质体，会使得地震波传播时发生体波和面波的相互转化，产生的相干噪声导致有效反射信号信噪比降低。地震能量记录包含复杂的波动现象(转换波、多次散射波和衰减)，如果介质中存在不均匀的扰动体，震源激发的信号在传播过程中，任意时刻波前的一点可以看作一个新震源(惠更斯-菲涅尔原理)，此震源会产生二次扰动，形成的新扰动在观测点上相互干涉叠加就产生了散射波。对于表面震源，主要相关噪声包括直接表面波、正向和反向散射以及散射P波转换成的面波。上行体波和近表面非均匀体相互作用，分散成P波、剪切波和表面波。然而与P-面波转换波相比P波和剪切波振幅较小，随距离衰减很快。面波一般频率较低，具有线性时差和更大的振幅，相比反射体波有更慢的衰减。影响面波和散射体波相互转换的因素包括(1)源和接收器深度的影响，(2)散射体数目及散射体的形状的影响，(3)散射体深度及大小等因素的影响等。
根据面波能量强，传播和沿传播距离衰减的速度都较慢的特征，目前国内外常用的方法主要有S变换，F-K滤波，小波变换，径向道变换等。每种方法都是针对面波的一种突出特性对面波进行去除，相应具有一定的局限性，有时单独使用并不能达到最好的去噪效果。因此，实际应用中出现的不同面波具有不同的传播特性，也可将以上方法相互组合共同运用。F-K滤波一个比较简单的面波去噪基本方法，但是在实际流程中应用的效果并不很好，目前主要作为一种参考价值利用。径向道变换技术是将地震道集的振幅值从炮检距—双程旅行时坐标系切换为视速度一双程旅行时坐标系，也可以用于地震处理，消除相干噪声
本发明基于广义S变换与方向可调滤波器联合的近地表散射面波去除方法，能够有效去除散射面波，提高信噪比，为后续地震资料的处理和解释提供强有力的技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种近地表散射面波的去除方法，基于时频分析与方向可调滤波器联合，来解决三维地震勘探中，由于近地表非均匀性诱导所产生的的散射面波噪声。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种近地表散射面波的去除方法，包括以下步骤：
S1.通过匹配追踪时频分析方法对地震记录中的面波进行压制，得到时频图；
S2.对时频图进行频谱分析，确定与面波对应的频率范围；
S3.根据面波在每道地震记录的时频图上的一个大致的分布区域，将地震道变换到时频域，利用掩模函数对时频域的地震信号进行滤波；然后对滤波后的结果进行逆变换，回到时间域，得到了这一道数据进行了面波去噪以后的结果；
S4.通过方向可调滤波器进行散射面波去噪，通过在不同方向上产生模板，然后用不同方向上的模板去卷积图像，得到图像的边缘；计算二维高斯函数在x和y方向的一阶偏导数和任意角度的1阶方向可调滤波函数为进而可以采用方向可调滤波器对含有散射面波的数据D进行去噪处理，数据D在任意角度θ方向上的滤波结果为比较不同角度的去噪结果，选择去噪效果好的作为最终输出结果。
进一步的，所述地震记录记录了多道采样点，每道有多个采样点。
本发明的有益效果是：本发明的去除方法解决了地震勘探中，由于近地表非均匀性诱导所产生的的面波噪声，直达波和上行反射波都会受到非均匀体散射波的影响，散射会发生在从体波到面波和从面波到体波的转换中，散射波通常与反射记录相差不大或大于反射记录，本发明借助时频分析技术对实际记录进行了面波去噪，借助方向可调滤波器实现散射面波去除，同时本发明通过联合时频分析与方向可调滤波器去除面波信息，可以有效提高信号的信噪比。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为实施例中原始数据图；
图3是实施例中面波去噪后的结果图；
图4是实施例中去噪前时频分析图对比图；
图5是实施例中去噪后时频分析图对比图；
图6为近地表散射模型图；
图7为近表面非均匀性的散射效果图；
图8为15°角可调滤波器图；
图9为15°角可调滤波器滤波结果图；
图10为45°角可调滤波器图；
图11为45°角可调滤波器滤波结果图；
图12为80°角可调滤波器图；
图13为80°角可调滤波器滤波结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例
如图1～图7所示，一种近地表散射面波的去除方法，包括以下步骤：
S1.输入地震记录数据，分析原始数据的特征，通过匹配追踪时频分析方法对地震记录中的面波进行压制，得到时频图；
S2.在时频图中确定要进行压制的面波所在的区域，对时频图进行频谱分析，确定与面波对应的频率范围；
S3.根据面波在每道地震记录的时频图上的一个大致的分布区域，将地震道变换到时频域，利用掩模函数对时频域的地震信号进行滤波；然后对滤波后的结果进行逆变换，回到时间域，得到了这一道数据进行了面波去噪以后的结果；
S4.通过方向可调滤波器进行散射面波去噪，通过在不同方向上产生模板，然后用不同方向上的模板去卷积图像，得到图像的边缘；产生的模板分不同阶，不同阶有不同的系数，系数分幅度系数和方向系数，不同方向上的系数相乘再相加得到最终模板；进而检测出图像中不连续的位置，也就是检测出图像梯度变化较大的区域，采用加权平均运算，对于要保留的数据给予较大的权重，而对于不相关的数据给予较小的权重，输出结果。
进一步的，所述地震记录记录了多道采样点，每道有多个采样点。
通过以上流程，能够去除散射面波噪声，图1为本发明的流程图；图2为实施例中原始数据图；图3是实施例中面波去噪后的结果图；图4是实施例中去噪前时频分析图对比图；图5是实施例中去噪后时频分析图对比图可以看出，采用时频分析技术去除地震记录中的面波噪音是可行的，去噪之前的时频图中存在的面波能量团，在去噪之后绝大部分都被去除掉了。图6为近地表散射模型图；图7为近表面非均匀性的散射效果图；图8～13为方向可调滤波器滤波结果图；可以看出采用不同方向的滤波器可以得到不同的结果，选择合适的方向可以提高接收信号的信噪比。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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 (2)

1.一种近地表散射面波的去除方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过匹配追踪时频分析方法对地震记录中的面波进行压制，得到时频图；
S2.对时频图进行频谱分析，确定与面波对应的频率范围；
S3.根据面波在每道地震记录的时频图上的一个大致的分布区域，将地震道变换到时频域，利用掩模函数对时频域的地震信号进行滤波；然后对滤波后的结果进行逆变换，回到时间域，得到了这一道数据进行了面波去噪以后的结果；
S4.通过方向可调滤波器进行散射面波去噪，通过在不同方向上产生模板，然后用不同方向上的模板去卷积图像，得到图像的边缘；计算二维高斯函数在x和y方向的一阶偏导数和任意角度的1阶方向可调滤波函数为进而采用方向可调滤波器对含有散射面波的数据D进行去噪处理，数据D在任意角度θ方向上的滤波结果为比较不同角度的去噪结果，选择去噪效果好的作为最终输出结果。
2.根据权利要求1所述的一种近地表散射面波的去除方法，其特征在于，所述地震记录记录了多道采样点，每道有多个采样点。
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