CN107219555B - 基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法 - Google Patents

基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107219555B
CN107219555B CN201710395695.1A CN201710395695A CN107219555B CN 107219555 B CN107219555 B CN 107219555B CN 201710395695 A CN201710395695 A CN 201710395695A CN 107219555 B CN107219555 B CN 107219555B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency noise
industrial frequency
matrix
strong industrial
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710395695.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107219555A (zh
Inventor
姜弢
汪彦龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201710395695.1A priority Critical patent/CN107219555B/zh
Publication of CN107219555A publication Critical patent/CN107219555A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107219555B publication Critical patent/CN107219555B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. analysis, for interpretation, for correction
    • G01V1/36—Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/30—Noise handling
    • G01V2210/32—Noise reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法，并行震源地震勘探是在勘探区域内不同炮点处布置多个震源，采用近同时激发技术采集资料，可提高地震勘探生产效率和地震资料质量。在人文活动区并行震源激发采集得到的原始地震记录中经常混合了强工频噪声，对于干扰道根据相空间理论构造Hankel矩阵，并对其进行主成分分解与恢复有用信号。经验证，本发明能够实现对并行震源采集得到的地震勘探资料进行有效的强工频噪声压制，与传统的强工频噪声压制方法相比，处理数据快，不需要精确估计强工频噪声的频率，无相位偏移，信号保护性好，能够有效改善并行震源勘探的地震资料质量，降低了并行震源地震勘探资料处理成本。

Description

基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制 方法
技术领域：
本发明涉及一种基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法，该方法用于并行震源地震勘探时强工频噪声的压制。
背景技术：
并行震源地震勘探在采集过程中往往受到强工频噪声的影响，采集得到并行地震资料中常混有强工频噪声，因此得到的地震资料品质不高，进而影响了后期地震资料解释和偏移成像质量。而关于并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法的文献尚少见，目前其他领域对强工频噪声抑制的方法主要有频域法和时域法两大类，频域法如陷波法，小波滤波法等都在频率域进行工频压制，虽然该类方法简单，方便，但当有用信号频率和工频的频率互相混叠时，这类方法会对有用信号造成一定程度的损害，同时也会产生一定的相移。时域法如正余弦逼近法，工频回归相减法，自适应滤波法等是将工频噪声表示为以振幅，频率，相位为变量的函数，再通过正余弦函数逼近法来估计强工频噪声，但这类方法需要对强工频噪声频率进行精确估计，同时这类方法对多个工频谐波存在时的情况需要多次处理，从而算法效率较低。可见，上述两类方法都不适应于并行震源地震勘探资料强工频噪声的压制。
发明内容：
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法。
本发明的主要思想是：
并行震源地震勘探技术提高了地震资料的质量和工作效率，但采集得到的地震资料往往受到强工频噪声的影响，这样获得的地震资料经常影响了后期地震资料解释和偏移成像质量，本发明是通过将干扰道信号根据相空间理论构造Hankel矩阵，并对其进行主成分分解与有效信号的恢复，从而实现了并行震源地震勘探资料强工频噪声的压制。
本发明是通过以下技术方案实现的：
基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法，包括以下步骤：
a、对并行地震勘探资料进行频谱分析，根据强工频噪声在频谱中幅值异常突出和频带窄，且频带在50Hz附近的特点，识别含有强工频噪声的干扰道。若干扰道只有一道，记干扰道信号为xi(l)，其中i为并行地震勘探资料单炮地震记录的道号，l为采样点序号，l＝1,2,···,N，N为干扰道信号的采样点数，执行一次步骤b～g；若干绕道为多个，对每一干扰道信号重复执行步骤b～g；
b、根据相空间重构理论，对xi(l)构造Hankel矩阵
其中xi(l)为含有强工频噪声的干扰道，i为并行地震勘探资料单炮地震记录的道号，l为采样点序号，l＝1,2,···,N，N为干扰道信号的采样点数，该矩阵的行数记为m，列数记为n，若N为偶数，则令m＝N/2，n＝N/2，若N为奇数，则令m＝(N/2)+1，n＝(N/2)+1；
c、计算Hi的协方差矩阵Γi，如公式
Hi T为Hi的转置矩阵，“·”表示矩阵乘法；
d、利用奇异值分解法，计算协方差矩阵Γi的特征值矩阵Λi和特征向量矩阵Ri，则存在公式
Γi＝Ri·Λi·Ri T (3)
其中Λi为由大到小排列的特征值矩阵，Ri为各个特征值对应的特征向量矩阵，Ri T为Ri的转置矩阵，且满足Ri T·Ri＝Ri·Ri T＝Ei，Ei为单位矩阵；
e、Hi经线性映射，得到主成分矩阵
Φi＝Ri T·Hi (4)
f、设强工频基波和其主要谐波的数目为r，将Φi第一至第2r行所有元素置0，则得到重构的主成分矩阵Φ'i，令
Yi＝Ri·Φi' (5)
则Yi为压制工频干扰后的Hankel矩阵，其具体形式记为
g、定义xi'(l)＝[yi(1),yi(2),···,yi(N)]，则xi'(l)即为对应xi(l)的压制强工频噪声后的信号。
有益效果：
本发明涉及基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法，并行震源地震勘探是在勘探区域内不同炮点处布置多个震源，采用近同时激发技术采集资料，可提高地震勘探生产效率和地震资料质量。在人文活动区并行震源激发采集得到的原始地震记录中经常混合了强工频噪声。本发明所述的强工频噪声表现为噪声幅值较大，在地震资料上可见强烈的周期性干扰，有用信号被部分或全部淹没，造成地震资料特别是深部地震资料质量的大幅度下降，严重影响了后期地震资料解释和成像质量。针对该问题，本发明提出了基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法，对于干扰道根据相空间理论构造Hankel矩阵，并对其进行主成分分解与恢复有用信号。经验证，本发明公开的基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法能够实现对并行震源采集得到的地震勘探资料进行有效的强工频噪声压制，与传统的强工频噪声压制方法相比，该算法处理数据快，不需要精确估计强工频噪声的频率，无相位偏移，信号保护性好，能够有效改善并行震源勘探的地震资料质量，降低了并行震源地震勘探资料处理成本，
附图说明：
图1原始单道记录
图2压制强工频噪声后单道记录
具体实施方式：
下面结合附图和实施例做进一步的详细说明：
在本例中使用两个震源为一组的方法进行激发，雷克子波主频为50Hz，记录时间为1.2S，采样率为1000，在单炮记录的任意单道含频率为50Hz,振幅为1.2，相位为1.23的余弦信号，构成干扰道信号。
基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法，包括以下步骤：
a、对并行地震勘探资料进行频谱分析，根据强工频噪声在频谱中幅值异常突出和频带窄，且频带在50Hz附近的特点，识别含有强工频噪声的干扰道。若干扰道只有一道，记干扰道信号为xi(l)，其中i为并行地震勘探资料单炮地震记录的道号，l为采样点序号，l＝1,2,···,N，N为干扰道信号的采样点数，执行一次步骤b～g；若干绕道为多个，对每一干扰道信号重复执行步骤b～g，本例中干扰道为x10(l)，l＝1,2,···,1201，N＝1201；
b、根据相空间重构理论，对x10(l)构造Hankel矩阵
其中xi(l)为含有强工频噪声的干扰道，i为并行地震勘探资料单炮地震记录的道号，l为采样点序号，l＝1,2,···,N，N为干扰道信号的采样点数，该矩阵的行数记为m，列数记为n，若N为偶数，则令m＝N/2，n＝N/2，若N为奇数，则令m＝(N/2)+1，n＝(N/2)+1，本例中干扰道为x10(l)，l＝1,2,···,1201，N＝1201，m＝601，n＝601；
c、计算Hi的协方差矩阵Γi，如公式
Hi T为Hi的转置矩阵，“·”表示矩阵乘法，本例中n＝601；
d、利用奇异值分解法，计算协方差矩阵Γ10的特征值矩阵Λ10和特征向量矩阵R10，则存在公式
Γ10＝R10·Λ10·R10 T (3)
其中Λ10为由大到小排列的特征值矩阵，R10为各个特征值对应的特征向量矩阵，R10 T为R10的转置矩阵，且满足R10 T·R10＝R10·R10 T＝E10，E10为单位矩阵；
e、H10经线性映射，得到主成分矩阵
Φ10＝R10 T·H10 (4)
f、设强工频基波和其主要谐波的数目为r，将Φi第一至第2r行所有元素置0，则得到重构的主成分矩阵Φ'i，本例中r＝1，将Φi第一至第2行所有元素置0，令
Y10＝R10·Φ10' (5)
则Y10为压制工频干扰后的Hankel矩阵，其具体形式记为
g、定义x10'(l)＝[y10(1),y10(2),···,y10(N)]，则x10'(l)即为对应x10(l)的压制强工频噪声后的信号。

Claims (2)

1.基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、对并行地震勘探资料进行频谱分析，根据强工频噪声在频谱中幅值异常突出和频带窄，且频带在50Hz附近的特点，识别含有强工频噪声的干扰道；
b、根据相空间重构理论，对xi(l)构造Hankel矩阵
其中xi(l)为含有强工频噪声的干扰道，i为并行地震勘探资料单炮地震记录的道号，l为采样点序号，l＝1,2,…,N，N为干扰道信号的采样点数，该矩阵的行数记为m，列数记为n，若N为偶数，则令m＝N/2，n＝N/2，若N为奇数，则令m＝(N/2)+1，n＝(N/2)+1；
c、计算Hi的协方差矩阵Γi，如公式
Hi T为Hi的转置矩阵，“·”表示矩阵乘法；
d、利用奇异值分解法，计算协方差矩阵Γi的特征值矩阵Λi和特征向量矩阵Ri，则存在公式
Γi＝Ri·Λi·Ri T (3)
其中Λi为由大到小排列的特征值矩阵，Ri为各个特征值对应的特征向量矩阵，Ri T为Ri的转置矩阵，且满足Ri T·Ri＝Ri·Ri T＝Ei，Ei为单位矩阵；
e、Hi经线性映射，得到主成分矩阵
Φi＝Ri T·Hi (4)
f、设强工频基波和其主要谐波的数目为r，将Φi第一至第2r行所有元素置0，则得到重构的主成分矩阵Φ'i，令
Yi＝Ri·Φi' (5)
则Yi为压制工频干扰后的Hankel矩阵，其具体形式记为
g、定义xi'(l)＝[yi(1),yi(2),…,yi(N)]，则xi'(l)即为对应xi(l)的压制强工频噪声后的信号。
2.按照权利要求1所述的基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法，其特征在于，a步骤所述的识别含有强工频噪声的干扰道有两种情况：若干扰道只有一道，记干扰道信号为xi(l)，其中i为并行地震勘探资料单炮地震记录的道号，l为采样点序号，l＝1,2,…,N，N为干扰道信号的采样点数，执行一次步骤b～g；若干绕道为多个，对每一干扰道信号重复执行步骤b～g。
CN201710395695.1A 2017-05-31 2017-05-31 基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法 Active CN107219555B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710395695.1A CN107219555B (zh) 2017-05-31 2017-05-31 基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710395695.1A CN107219555B (zh) 2017-05-31 2017-05-31 基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107219555A CN107219555A (zh) 2017-09-29
CN107219555B true CN107219555B (zh) 2018-09-14

Family

ID=59947019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710395695.1A Active CN107219555B (zh) 2017-05-31 2017-05-31 基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107219555B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108732624A (zh) * 2018-05-29 2018-11-02 吉林大学 一种基于pca-emd的并行震源地震数据随机噪声压制方法
CN108957550B (zh) * 2018-06-28 2020-01-03 吉林大学 基于svd-ica的tsp强工业电干扰压制方法
CN108957552B (zh) * 2018-07-17 2020-01-03 吉林大学 基于ss-pca的地震数据海浪噪声压制方法
CN112147692B (zh) * 2019-06-28 2022-08-05 中国石油化工股份有限公司 用于海洋地震资料的二次震源衰减方法
CN111290024B (zh) * 2020-03-05 2021-05-04 吉林大学 一种svd自适应地震数据噪声压制方法
CN111854930B (zh) * 2020-07-21 2022-10-14 长春理工大学 一种基于先验预估的振动信号工频干扰压制方法
CN112577752B (zh) * 2020-12-25 2021-11-02 吉林大学 在城市复杂噪声环境中用地震检波器测量汽车转速的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9904101D0 (en) * 1998-06-09 1999-04-14 Geco As Subsurface structure identification method
CN102854533B (zh) * 2011-07-01 2016-02-03 中国石油化工股份有限公司 一种基于波场分离原理提高地震资料信噪比的去噪方法
US20150153476A1 (en) * 2012-01-12 2015-06-04 Schlumberger Technology Corporation Method for constrained history matching coupled with optimization
US9417349B1 (en) * 2013-02-13 2016-08-16 Ihs Global Inc. Picking faults in a seismic volume using a cost function
CN103344989B (zh) * 2013-07-11 2015-09-30 吉林大学 可控震源地震记录中脉冲噪声干扰的分析方法
CN104360393A (zh) * 2014-10-20 2015-02-18 李闯 一种地震数据重建方法
CN106154330B (zh) * 2016-06-20 2018-02-16 吉林大学 电磁式可控震源抛物线Radon变换压制并行震源串扰噪声方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107219555A (zh) 2017-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107219555B (zh) 基于主成分分析的并行震源地震勘探资料强工频噪声压制方法
Moreau et al. Improving ambient noise correlation functions with an SVD-based Wiener filter
CN104459809B (zh) 一种基于独立成分分析的全波核磁共振信号噪声滤除方法
Baig et al. Denoising seismic noise cross correlations
CN102221708B (zh) 基于分数阶傅里叶变换的随机噪声压制方法
CN105549076B (zh) 一种基于交替方向法和全变分理论的地震数据处理方法
CN109164483A (zh) 多分量地震数据矢量去噪方法及多分量地震数据矢量去噪装置
Warden et al. Curvelet-based seismoelectric data processing
CN107179550B (zh) 一种数据驱动的地震信号零相位反褶积方法
CN106646637A (zh) 一种去除核磁信号中尖峰噪声的方法
CN104849756A (zh) 一种提高地震数据分辨率增强有效弱信号能量的方法
CN104345341A (zh) 一种基于区域约束的分频段能量地震面波处理方法
Iqbal et al. Automated SVD filtering of time-frequency distribution for enhancing the SNR of microseismic/microquake events
CN109885903A (zh) 一种基于模型的地面核磁共振信号尖峰噪声去除方法
CN110320555A (zh) 一种地震数据重建方法
CN102262243B (zh) 一种滤波法可控震源地震数据谐波干扰压制方法
CN104216010A (zh) 利用可控震源谐波提高地震数据质量的方法
CN106680874A (zh) 基于波形形态特征稀疏化建模的谐波噪声压制方法
CN108828670A (zh) 一种地震数据降噪方法
CN110208856A (zh) 一种基于流形分区2d-vmd的沙漠复杂噪声压制方法
Duchesne et al. Did you smooth your well logs the right way for seismic interpretation?
Rekapalli et al. A short note on the application of Singular Spectrum Analysis for Geophysical Data processing
Safarkhani et al. Improving C 1 and C 3 empirical Green’s functions from ambient seismic noise in NW Iran using RMS ratio stacking method
CN113158830A (zh) 一种剩余重力异常场分离方法
Lyubushin et al. Properties of GPS noise at Japan islands before and after Tohoku mega-earthquake

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant