CN107797147A - 一种地震初至异常值快速剔除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地震初至异常值快速剔除方法。该方法包括：A.输入原始初至数据；B.绘制有效初至集中趋势曲线，获取第一初至数据；C.对第一初至数据进行分类和排序以获取第一初至序列；D.获取第二初至序列；E.根据第二初至序列中连续的两两相邻初至之差获取初至差序列，并根据初至差序列平均值和标准差及其倍数系数值获取第一奇异值编辑阈值范围；F.确定第二编辑阈值范围和编辑迭代次数；G.根据第二编辑阈值范围和编辑迭代次数对第一初至数据进行筛选，获取第二初至数据。该方法能够提高初至异常值剔除速度，且有效初至损失低，能够在保证初至冗余度的情况下提高初至异常值剔除效率。

Description

一种地震初至异常值快速剔除方法
技术领域
本发明涉及地震资料处理技术领域，特别涉及一种地震初至异常值快速剔除方法和设备。
背景技术
在地震资料处理过程中，通常可以利用初至的属性解决地震数据的静校正问题。当地震发生后，由于各种地震波的传播速度不同，传播到观测点的时间也就有先后。地震观测点最先接收到的波就可以称为初至波。利用初至波的折射静校正方法或层析静校正方法可以反演出相对精确的近地表模型，解决静校正问题。地震波到达某个观测点时，在观测点上的检波器检测到质点振动的时刻就可以称为波的初至时间，简称初至。
而初至的拾取精度，直接影响折射或层析反演的结果。初至拾取一直是地震勘探中的一个基础而又非常重要的问题。初至拾取是地表低速带静校正的基础，特别是在地表速度较为复杂的地区，这种静校正更为重要，也更为复杂。初至拾取工作一直伴随着地震资料的处理历程，准确拾取地震波走时还是地震层析成像方法中计算速度的重要依据。迄今为止，许多专家学者以及专业领域的开发者都针对初至自动拾取开展了大量的工作，目前地震资料采集数据越来越大，地震处理项目涉及的初至数据越来越多。
为了提高初至拾取的精度，首要的任务是去除异常的初至。现有技术中去除异常初至的方法包括：在共激发点道集中对初至进行曲线拟合，如果拟合值与初至相差较大，则认为是异常初至并进行去除。目前虽然已有用于初至自动拾取的软件，而且初至自动拾取效果越来越好，精度越来越高，但不可避免仍然需要人工对自动拾取过程中产生的奇异值进行编辑操作。由于现有技术中专门针对初至奇异值编辑操作的功能一般比较简单，加之这些功能一般与地震数据联动，仍然需要进行大量的手工初至拾取修改工作，加之手工拾取初至获取静校正量的周期较长，导致在进行大量地震资料处理过程中初至数据获取效率较低。
发明内容
本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种地震初至异常值快速剔除方法，能够提高初至异常值剔除速度，且有效初至损失低，能够在保证初至冗余度的情况下提高初至异常值剔除效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。
本发明实施例提供了一种地震初至异常值快速剔除方法，其包括以下步骤：
A.输入原始初至数据；
B.根据炮检距-初至坐标系集中显示原始初至数据，绘制有效初至集中趋势曲线，并根据第一奇异值编辑阈值对原始初至数据进行筛选获取第一初至数据；
C.对第一初至数据进行分类和排序以获取第一初至序列；
D.根据校正参数对第一初至序列中的初至值进行校正，以获取第二初至序列；
E.根据第二初至序列中连续的两两相邻初至之差获取初至差序列，并根据初至差序列平均值和标准差及其倍数系数值获取第一奇异值编辑阈值范围；
F.根据第一奇异值编辑阈值范围进行编辑调整测试，确定第二编辑阈值范围和编辑迭代次数；
G.根据第二编辑阈值范围和编辑迭代次数对第一初至数据进行筛选，获取第二初至数据。
优选地，上述步骤B包括：
对初至数据进行按炮检距整体范围或者分段范围进行线性动校处理或者摆平显示，利用人机交互模块绘制有效初至集中趋势曲线，根据预设初始奇异值编辑阈值进行首次奇异值编辑，识别有效初至集中区域和奇异值点分布区域以获取经过筛选的第一初至数据，并对超过阈值的初至数据设置编辑标记和对应的计数器。
优选地，上述步骤C包括：
根据共炮点集、共接收点集和共炮检距集中一个或多个对第一初至数据进行分类，并对所获取的每一类中的初至值排序以获取第一初至序列。
优选地，上述校正参数表示为ki，并通过以下的方式获取：
kx＝axi/dx；
kz＝azi/dx；
其中，dx为标准道道距且dx＞0，axi为实际道距，azi为实际炮检点高程差，dx为标准道距，i＝1，2，3…n，n为所拾取的初至值的数量。
优选地，上述步骤D包括：
采用线性差值或者多项式拟合根据校正参数计算第一初至序列中的初至值的模拟最大逼近值，以获取第二初至序列。
优选地，上述方法包括：循环执行步骤D、步骤E、以及步骤F，直至处理完第一初至序列中的所有初至值。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
在资料信噪比不是很低的工区，在保证自动拾取效果较好的情况下，能避开传统长时间加载地震数据的时间，直接针对初至数据体操作，利用初至数据在不同数据集中的表现特征，进行相关值的统计计算分析，独立于地震数据的加载和关联处理，初至显示集中，操作简洁，处理速度快，最大程度缩短了初至编辑拾取的时间；利用本发明进行奇异值编辑剔除，大幅减小了删除奇异值的操作的过程，特别是为手工拾取初至减少了绝大部分操作步骤，提高了初至异常值剔除速度，缩短了地震资料处理中有效初至数据获取时间；而且，采用本发明的方法进行初至异常值剔除后，有效初至损失很低；针对大量的地震数据的采集分析，通过本发明自动快速编辑初至，能够在保证初至有冗余度的情况下，以更短的实际获得与纯手工拾取初至几乎一致的静校正量，提高了初至数据自动编辑效率，加快了静校正量的获取速度，缩短了处理时间，在地震资料快速处理或者常规地震资料处理中具有很好的适用性。
附图说明
图1是根据本发明一实施例提供的一种地震初至异常值快速剔除方法的流程图。
图2a是根据本发明实施例的方法中根据共炮点集对初至数据进行分类并按照接收顺序排列的显示效果示意图。
图2b是根据本发明实施例的方法中二维测线初至奇异值自动分类和排列结显示效果意图。
图3a是根据本发明实施例的方法中根据炮检距-初至坐标系集中显示原始初至数据的显示效果示意图。
图3b是根据本发明实施例的方法中绘制有效初至集中趋势曲线进行首次奇异值编辑的显示效果示意图。
图3c是根据本发明实施例的方法中对通过三维单炮的第一初至数据按照接收线进行分类和排序的显示效果示意图。
图3d是根据本发明实施例的方法中原始初至数据与第二初至数据叠加显示效果示意图。
图3e是对通过手工拾取的初至数据利用初至层析静校正量校正之后的InLine方向叠加剖面。
图3f是对根据本发明实施例的方法获取第二初至数据利用初至层析静校正量校正之后的InLine方向叠加剖面。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明实施例提供的方法在自动拾取初至数据的基础之上，针对所拾取的初至数据体，一方面能够实现初至奇异值的最大程度自动剔除，尽量保留真实初至，从而大大减少手工初至拾取修改的工作；另一方面，能够直接利用初至剔除编辑结果进行反演求取近地表速度厚度模型，进而在较短的周期内获得与手工拾取初至基本一致的地震数据处理静校正量。
如图1所示，根据本发明一实施例提供的一种地震初至异常值快速剔除方法包括如下步骤：
步骤101：输入原始初至数据
具体地，可以采用其他系统提供的地震数据接口通过初至自动拾取模块或者其他专业初至自动拾取模块进行初至拾取，并将自动拾取的初至结果存入地震数据道头或者指定外部初至格式，获得原始初至数据。例如，可以在对已经加在观测系统的地震数据进行预处理之后，利用自动拾取初至模块获得包括一定正确数量的初至集合S(ti)(i＝1，2，3…n)，其中，ti为拾取之后的初至值，单位ms，n为所拾取的初至值的数量。
步骤102：根据炮检距-初至坐标系集中显示原始初至数据，绘制有效初至集中趋势曲线，并根据第一奇异值编辑阈值对原始初至数据进行筛选获取第一初至数据
该步骤具体包括对初至数据进行按炮检距整体范围或者分段范围进行线性动校处理或者摆平显示(如图3a所示)，利用人机交互模块绘制有效初至集中趋势曲线，根据预设初始奇异值编辑阈值进行首次奇异值编辑(如图3b所示)，识别有效初至集中区域和奇异值点分布区域以获取经过筛选的第一初至数据，并对超过阈值的初至数据设置编辑标记和对应的计数器。其中，编辑计算奇异值包括但不限于利用点到曲线的距离控制或者通过人机交互模块进行选择排除。
步骤103：对第一初至数据进行分类和排序以获取第一初至序列
具体地，包括对筛选之后获取的第一初至数据按一定规则(例如，根据共炮点集、共接收点集和共炮检距集中一个或多个轮流选择)进行分类，并按照该规则确定的顺序(例如，桩号和炮检距序轮流选择)进行初至值排列，从而准确核查每个初至点的炮检距值和炮检点高程值。其中，排序算法可以包括但不限于利用公开的任意排序算法。图3c的实施例示出了对通过重庆地区某三维单炮所获取的第一初至数据按接收线进行分类和排序的显示效果示意图，其中，左半部分为整体显示效果示意图，右半部分为局部放大显示效果示意图。
图2a的实施例示示出了根据本发明实施例的根据共炮点集对初至数据进行分类并按照接收顺序排列的结果示意图。图2b示出了根据本发明实施例的二维测线初至奇异值自动分类和排列结果示意图。
步骤104：根据校正参数对第一初至序列中的初至值进行校正，获取第二初至序列
其中，对因地震道或者地表条件起伏变化的初至进行标准道校正，可以根据每个初至点的炮检距值和炮检点高程值获取每个初至值的起伏地表校正参数。并根据炮检距、炮检高程等关键影响因素，并采用线性差值、多项式拟合等方法计算对实际初至校正直至最大程度逼近。例如，实际道距为axi，实际炮检点高程差为azi，设一个标准道距为dx(dx＞0)，初至的校正参数ki可以通过以下的方式获取：
kx＝axi/dx
kz＝azi/dx
步骤105：根据第二初至序列中连续的两两相邻初至之差获取初至差序列，并根据初至差序列平均值和标准差及其倍数系数值获取第一奇异值编辑阈值范围
具体地，可以求取第二初至序列中连续的两两相邻地震道的初至之差，获取初至差序列，并求取初至差序列的平均值和标准差，再求取平均值与标准差的倍数系数；根据初至与奇异初至倍数系数值的分布范围，确定整个初至数据体编辑奇异值的阈值参考值。例如，获取初至差序列Δtki，(i＝1，2，3……，n-1)作为新序列。求取新序列值的平均值Δtka、标准差Δtks，再求取平均值与标准差的系数关系C，观察正确初至和奇异初至的C值分布范围，确定整个初至数据体编辑奇异值的阈值大小的范围。计算公式如下；
C＝Δtka/Δtks
步骤106：根据第一奇异值编辑阈值范围进行编辑调整测试，确定第二编辑阈值范围和编辑迭代次数
例如，在第一奇异值编辑阈值范围选取一个较大(例如，大于倍数系数平均值)的平均值与标准差的倍数系数kC作为奇异值排除容差，记为kC(k≥1)，可以利用每个初至差值与平均值的偏离距离dki与给定的筛选排除容差kC作比较，判断逻辑结果记为Bi，判定计算公式为：
dki＝|Δtki-Δtka|
Bi＝[(dki-kC)＞0]
如果Bi为真，就可以视该差值对应的初至值为奇异点，从而做删除标记。可以根据编辑结果进行阈值范围设置和确定编辑迭代次数，以最大程度筛选出奇异值而保留有效初至为标准。
步骤107：根据第二编辑阈值范围和编辑迭代次数对第一初至数据进行筛选，获取第二初至数据
具体地，可以根据编辑迭代次数采用第二编辑阈值范围中的编辑阈值对第一初至数据进行编辑标记，筛选出没有编辑标记的初至数据体以获取第二初至数据。如图3d所示，其中浅色区域为输入的原始初至数据，深色区域为通过本发明实施例所获取的第二初至数据。
在进一步的实施例中，可以根据需要对有编辑标记的奇异值和无编辑标记的有效值进行后续分类处理，也可直接将奇异值置零，存盘输出以备后续过程使用。
通过图3a-d示出的采用本发明实施例的方法对重庆某三维地震资料初至数据快速剔除编辑的处理过程可以看出，利用本发明进行奇异值编辑剔除，大幅减小了手工删除奇异值的操作的过程，提高了初至异常值剔除速度。并且，采用本发明的方法进行初至异常值剔除后，有效初至损失很低，通过本发明的快速剔除方法与通过较长时间进行手工拾取初至形成的静校正量几乎没有差异。如图3e和图3f所示，本发明和人工拾取初至分别获得的初至层析静校正量叠加剖面效果基本保持一致，不存在明显构造细节差异。因此，针对大量的地震数据的采集分析，通过本发明自动快速编辑初至，能够在保证初至有冗余度的情况下，以更短的实际获得与纯手工拾取初至几乎一致的静校正量，在地震资料快速处理或者常规地震资料处理中具有很好的适用性。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种地震初至异常值快速剔除方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A.输入原始初至数据；
B.根据炮检距-初至坐标系集中显示原始初至数据，绘制有效初至集中趋势曲线，并根据第一奇异值编辑阈值对原始初至数据进行筛选获取第一初至数据；
C.对第一初至数据进行分类和排序以获取第一初至序列；
D.根据校正参数对第一初至序列中的初至值进行校正，以获取第二初至序列；
E.根据第二初至序列中连续的两两相邻初至之差获取初至差序列，并根据初至差序列平均值和标准差及其倍数系数值获取第一奇异值编辑阈值范围；
F.根据第一奇异值编辑阈值范围进行编辑调整测试，确定第二编辑阈值范围和编辑迭代次数；
G.根据第二编辑阈值范围和编辑迭代次数对第一初至数据进行筛选，获取第二初至数据。
2.根据权利要求1所述的地震初至异常值快速剔除方法，其特征是，所述步骤B包括：
对初至数据进行按炮检距整体范围或者分段范围进行线性动校处理或者摆平显示，利用人机交互模块绘制有效初至集中趋势曲线，根据预设初始奇异值编辑阈值进行首次奇异值编辑，识别有效初至集中区域和奇异值点分布区域以获取经过筛选的第一初至数据，并对超过阈值的初至数据设置编辑标记和对应的计数器。
3.根据权利要求1所述的地震初至异常值快速剔除方法，其特征是，所述步骤C包括：
根据共炮点集、共接收点集和共炮检距集中一个或多个对第一初至数据进行分类，并对所获取的每一类中的初至值排序以获取第一初至序列。
4.根据权利要求1所述的地震初至异常值快速剔除方法，其特征是，所述校正参数表示为ki，并通过以下的方式获取：
kx＝axi/dx；
kz＝azi/dx；
<mrow> <msub> <mi>k</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>;</mo> </mrow>
其中，dx为标准道道距且dx＞0，axi为实际道距，azi为实际炮检点高程差，dx为标准道距，i＝1，2，3…n，n为所拾取的初至值的数量。
5.根据权利要求4所述的地震初至异常值快速剔除方法，其特征是，所述步骤D包括：
采用线性差值或者多项式拟合根据校正参数计算第一初至序列中的初至值的模拟最大逼近值，以获取第二初至序列。
6.根据权利要求1所述的地震初至异常值快速剔除方法，其特征是，所述方法包括：循环执行步骤D、步骤E、以及步骤F，直至处理完第一初至序列中的所有初至值。
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