CN107807393A - 基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法，属于石油地球物理勘探领域。本发明突破常规干涉法需要多个台站集的限制，可以对单个台站集进行初至波增强，使初至波的增强更加稳定有效。本发明主要包括如下步骤：地震数据预处理、截取目标折射波记录、互相关产生虚拟道、虚拟道叠加、压制子波旁瓣、卷积得到超级虚折射道、超级虚折射道叠加、判断是否得到增强及验证可靠性。本发明通过使用相邻虚拟道叠加的方法，实现了单台站集初至波的增强；避开了常规干涉法需要多个台站和炮的联合，在保持叠加次数不变的情况下能够减少互相关次数，具有更高的计算效率；从理论和实际效果可看出，可以对单台站集情况下的低信噪比初至波进行增强。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法，属于石油地球物理勘探技术领域。
背景技术
在地震勘查中，初至拾取的精度直接影响地下速度建模精度，它与初至波的信噪比密切相关，提高初至信噪比是地震勘探的重要研究内容。通常，近偏移距由于接近震源，地震信号信噪比较高；而随着偏移距的增加，初至波的能量衰减较大，在噪声水平一定的情况下，远偏移距初至波的信噪比较低，这在噪声强烈的环境(比如海洋地震勘探)中问题尤为突出。一般的初至波增强方法在信噪比较高情况下的处理效果较好，如基于滤波方法的可控震源记录初至波增强方法(王新全等，2011)、基于阈值法的小波去噪算法(李海东等，2009)等。然而当信噪比较低时，上述方法的处理效果都不理想，需要一种可以在低信噪比情况下恢复地震波初至的方法。地震干涉法基于大量地震数据的同相叠加，引入初至波增强后显示了其在弱信号增强方面的巨大优势。
针对共台站集数据，地震干涉法初至增强技术利用远偏记录波形与近偏记录波形的相干性，通过将近偏记录数据在远偏同相叠加来增强远偏记录初至波。常规干涉法最早由Dong等(2006)提出，这种方法得到的只是某个虚源点激发、各检波点接收的数据，而无法得到真实源点激发、各检波点接收的数据。为解决此问题，Mallinson等(2011)提出了超级虚折射干涉法(SVRI)，该方法在形成叠加虚拟道的基础上，将叠加虚拟道与对应近道作卷积和同相叠加来对初至波进行增强。之后，在SVRI的基础上产生了逆虚折射干涉法(乔宝平等，2014)、折射波反向干涉法(安圣培等，2015)等。宋龙龙等(2017)也在折射波干涉法的基础上提出了一种改进型超级虚折射干涉法，通过滑动时空窗口和相干道叠加的联合使用，达到了对复杂地下界面结构初至折射波增强的目的，使干涉法的稳定性得到了进一步提高。
然而，上述地震干涉初至增强法都是建立在多炮和多台站的多次覆盖采集的前提下，无法对单台站集(一个台站记录的所有炮的数据)或单炮集(一个炮所激发地震波被所有台站记录的数据)进行初至波增强。对于共台站集数据，当台站间距较大时，地震观测系统的覆盖次数较低，同一炮数据仅能被少数几个台站接收到，甚至存在只被一个台站接收的可能。此时，常规超级虚折射干涉法因叠加次数降低而难以获得高质量的相位信息，因而难以实现初至波的相干叠加增强。因此，有必要找寻求一种初至波增强方法，对单个台站集进行初至增强，提高单台站集初至波的信噪比。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种相邻互相关道集叠加增强相位提取精度的方法，该方法突破常规干涉法需要多个台站集或多个炮集的限制，可以对单个台站集进行初至波增强，使地震数据初至波的增强更加灵活有效。
本发明所述的基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法，包括如下步骤：
步骤一：地震数据预处理：地震数据重排为共台站集，其中各地震道代表不同炮检距处炮点的地震记录，并去除影响互相关效果的干扰；
步骤二：截取目标折射波记录：以粗略估计的初至时间为参考，以高斯函数作为窗口函数，构建时间窗口，将时间窗口施加于原始地震记录获得目标折射波记录，高斯函数f(t)的表达式如下：
其中，a为常数，e为自然常数，b为高斯系数，t为满足时间采样间隔条件下的一系列时间值；t0为粗略估计的初至时间；控制高斯系数b获取恰当时窗来截取折射波记录；
步骤三：互相关产生虚拟道：把时窗截取后的远偏折射波记录与近偏折射波记录作互相关即得到虚拟道；
假设参与互相关的两道记为第i道和第j道，那么此互相关过程的表达式为：
其中，τ是延迟时间，和分别是第i道和第j道的折射波记录，ψi,j(τ)是两道互相关之后的虚拟道记录；
步骤四：虚拟道叠加：基于局部层状近似，提出一种相邻虚拟道叠加的方法来增强虚拟道信噪比和计算精度，从而更加准确地由近道数据生成远道数据，即局部层状近似下将目标虚拟道和相邻虚拟道进行叠加，生成叠加虚拟道；
目标虚拟道由所选两道的折射波记录经互相关后产生，相邻虚拟道则由与所选道同侧等距相邻道的折射波经互相关后产生，然后将目标虚拟道与相邻虚拟道进行叠加，假设目标虚拟道对应于第i道和第j道的折射波互相关，则叠加虚拟道的具体表达式可以描述为：
其中，m为整数，代表分别生成目标虚拟道和相邻虚拟道的近道序号间隔；M为相邻虚拟道总数，由于相邻虚拟道对称分布的特征，故M总为偶数；ψi,j(t)表示目标虚拟道，相邻虚拟道ψi-m,j-m(t)由第i-m道和第j-m道的折射波记录经互相关后产生，默认向右为偏移距增大的方向，则当m＞0时，ψi-m,j-m(t)表示与第i道和第j道左相邻的折射波记录经互相关后产生的结果，当m＜0时，ψi-m,j-m(t)表示与第i道和第j道右相邻的折射波记录经互相关后产生的结果，当m＝0时，ψi-m,j-m(t)表示目标虚拟道；
步骤五：压制子波旁瓣：对步骤四获取的叠加虚拟道施加高斯窗口，窗口中心位于叠加道的最强振幅处，压制子波旁瓣，窗口函数采用公式(1)中的高斯函数；
步骤六：卷积得到超级虚折射道：对压缩旁瓣后的虚拟道与原始对应近道记录做卷积，具体表达式为：
其中，τ是时间延迟，通过卷积操作，得到的φ(x)为偏移距x处的超级虚折射道；
步骤七：超级虚折射道叠加：通过步骤六得到若干不同偏移距的超级虚折射道，再将其中相同偏移距下对应的超级虚折射道进行叠加，从而重构出在该偏移距处增强后的超级虚折射初至波，其具体表达式为：
其中，N为所选择的近偏移距道数；叠加后的偏移距x处的折射波记录φstack(x)是由近偏移距的折射波记录与对应的虚拟道卷积并叠加后获得；
步骤八：判断是否得到增强及验证可靠性：抽取部分虚拟道、叠加虚拟道、超级虚折射道和超级虚折射初至波的数据进行验证，判断步骤七所得的初至波是否得到增强，如果没有，通过修改时间窗口长度、相邻虚拟道叠加数量等参数重复步骤二～步骤七操作，直到初至波信噪比得到显著改善。
优选地，所述步骤一中，针对单个台站集进行初至波增强，避免了常规干涉法需要多个台站和炮的联合；根据互易性原理，该方法也适用于对单个炮集进行初至波增强。
优选地，所述步骤三中，由于互相关函数描述的是两个信号的相似程度，因此互相关系数最大值时刻反映了不同偏移距的初至波形之间的时间差值；时间差信息将被用于校正近道初至波形的相位，使其与远道初至波对齐。
优选地，所述步骤四中，相邻虚拟道叠加次数λ随相邻虚拟道总数M的变化规律如下：
当M＝0时，m的值取0，此时无相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道只有ψi,j(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝0+1＝1 (6)
当M＝2时，m的值取-1，0，+1，此时左右两侧各有一个相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道有ψi-1,j-1(t)、ψi,j(t)、ψi+1,j+1(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝2+1＝3 (7)
当M＝4时，m的值取-2，-1，0，+1，+2，此时左右两侧各有两个相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道有ψi-2,j-2(t)、ψi-1,j-1(t)、ψi,j(t)、ψi+1,j+1(t)、ψi+2,j+2(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝4+1＝5 (8)
依次类推，由于相邻虚拟道数量总是以2的整数倍的形式出现，故可以得出虚拟道叠加次数λ随M的变化规律为：
λ＝M+1 (9)。
本发明的有益效果是：
(1)单台站集初至波的增强：相对于常规初至波增强方法的优势是：通过使用相邻虚拟道叠加方法，本发明可以在不使用多个台站集的情况下对初至波进行增强，突破了传统思维的限制，实现了单台站集初至波的增强；
(2)更高的计算效率：在计算效率方面，由于使用单个台站集进行初至波的加强，避开了常规干涉法需要多个台站和炮的联合，在保持叠加次数不变的情况下减少了互相关次数。因此，本文的单台站集初至波增强方法相比于常规干涉法具有更高的计算效率；
(3)非常突出的理论和实际效果：对于信噪比较高的数据，常规方法也能对初至波进行增强，但对于信噪比较低的数据，常规方法增强的效果较差，因此，为了更好的体现地震干涉法单台站集初至波增强的效果，理论数据和实际数据都采用信噪比较低的记录，测试相邻虚拟道叠加方法的可行性，通过对理论数据和实际数据使用相邻虚拟道叠加方法后取得的效果可以看出，该方法可以对单台站集情况下的低信噪比初至波进行增强。
附图说明
图1是基于地震干涉法的单台站集初至波增强的流程图。
图2是相邻虚拟道叠加方法的示意图。
图3(a)是本发明的理论两层速度模型图。
图3(b)是两层速度模型下通过伪谱法得到的原始单台站集记录图。
图3(c)是加入一定程度的随机噪声后的低信噪比地震记录图。
图3(d)是通过对单台站集记录使用常规干涉法后得到的初至波的示意图。
图3(e)是通过使用相邻虚拟道叠加方法后得到的初至波的示意图。
图4(a)是对时窗截取后的数据抽取不同道作互相关得到目标虚拟道和其相邻虚拟道的示意图。
图4(b)是图4(a)得到的虚拟道叠加后得到的叠加虚拟道与未叠加目标虚拟道的对比图。
图5(a)是横向距离为25.36km处的原始未加噪地震道记录示意图。
图5(b)是对单台站集记录使用常规干涉法后得到的叠加虚拟道再与对应近道记录作卷积之后的结果图。
图5(c)是对单台站集记录使用相邻虚拟道叠加方法后得到的叠加虚拟道再与对应近道记录作卷积之后的结果图。
图6(a)是南海某广角OBS实际共台站集地震资料图。
图6(b)是从图6(a)中选取的用于增强的地震数据示意图。
图6(c)是对图6(b)中的数据使用常规干涉法后得到的初至波的示意图。
图6(d)是对图6(b)中的数据使用相邻虚拟道叠加方法后得到的初至波的示意图。
图7(a)是对时窗截取后的数据抽取不同道作互相关得到目标虚拟道和其相邻虚拟道的示意图。
图7(b)是由图7(a)得到的虚拟道叠加后得到的叠加虚拟道与未叠加目标虚拟道的对比图。
图8(a)是对单台站集记录使用常规干涉法后得到的叠加虚拟道再与对应近道记录作卷积之后的结果图。
图8(b)是对单台站集记录使用相邻虚拟道叠加方法后得到的叠加虚拟道再与对应近道记录作卷积之后的结果图。
具体实施方式
为了使本发明的特点、优势更加明显，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述：
本发明所述的基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法，包括如下步骤：
步骤一：地震数据预处理。如数据重排为共台站集，其中各地震道代表不同炮检距处炮点的地震记录，并去除影响互相关效果的干扰。
步骤二：截取目标折射波记录选取施加时空窗口的方法。以高斯函数作为窗口函数，构建时间窗口，表达式如下：
其中，a为常数，e为自然常数，b为高斯系数，t为满足时间采样间隔条件下的一系列时间值，t0为粗略估计的初至时间。通过控制高斯系数获取恰当时窗来截取折射波记录。
步骤三：把时窗截取后的初至波两两作互相关，即得到虚拟道。若参与互相关的两道记为第i道和第j道，那么此互相关过程的表达式为
其中，τ是延迟时间，和分别是第i道和第j道的折射波记录，ψi,j(τ)是两道互相关之后的虚拟道记录。为了避免一些低信噪比的初至波数据参与到互相关、卷积运算中对初至波增强产生一定的影响，因此，选取部分信噪比较高的地震道记录参与互相关、卷积运算中对初至波进行增强。
步骤四：对上述步骤三中的目标虚拟道与相邻虚拟道进行叠加，生成叠加虚拟道，叠加后虚拟道的具体表达式可以描述为：
其中，m为整数，代表分别生成目标虚拟道和相邻虚拟道的近道序号间隔，M为相邻虚拟道总数，由于相邻虚拟道对称分布的特征，故M总为偶数；目标虚拟道表示为ψi,j(t)，相邻虚拟道ψi-m,j-m(t)由第i-m道和第j-m道的折射波记录经互相关后产生，默认向右为偏移距增大的方向，则当m＞0时，ψi-m,j-m(t)表示与第i道和第j道左相邻的折射波记录经互相关后产生的结果，当m＜0时，ψi-m,j-m(t)表示与第i道和第j道右相邻的折射波记录经互相关后产生的结果，当m＝0时，ψi-m,j-m(t)表示目标虚拟道。
公式(3)中的相邻虚拟道叠加次数λ随相邻虚拟道总数M的变化规律如下：
当M＝0时，m的值取0，此时无相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道只有ψi,j(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝0+1＝1 (4)
当M＝2时，m的值取-1，0，+1，此时左右两侧各有一个相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道有ψi-1,j-1(t)、ψi,j(t)、ψi+1,j+1(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝2+1＝3 (5)
当M＝4时，m的值取-2，-1，0，+1，+2，此时左右两侧各有两个相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道有ψi-2,j-2(t)、ψi-1,j-1(t)、ψi,j(t)、ψi+1,j+1(t)、ψi+2,j+2(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝4+1＝5 (6)
依次类推，由于相邻虚拟道数量总是以2的整数倍的形式出现，故可以得出虚拟道叠加次数λ随M的变化规律为：
λ＝M+1 (7)。
图2为相邻虚拟道叠加方法的示意图。其中R为检波点所在位置，由于针对的是单台站集初至波的增强，故设置的检波点的数量为1个。Sn-1、Sn、Sn+1为其中三个相邻炮点的位置，Sm-1、Sm、Sm+1为另外三个相邻炮点的位置，由虚拟道叠加次数λ随M的变化规律可知，虚拟道叠加次数为3次。通过将图2中的三个虚拟道进行叠加，得到的结果作为炮点Sm和Sn在检波点R产生的虚拟道的结果。当然，由λ随M的变化规律可知，针对虚拟道叠加次数多于3次的情况，同样也可以通过上述相邻虚拟道叠加规律进行叠加加强。
步骤五：对步骤四获取的叠加虚拟道施加高斯窗口，窗口中心位于叠加道的最强振幅处，这样可以压制子波旁瓣，窗口函数采用公式(1)中的高斯函数。
步骤六：对压缩旁瓣后的虚拟道与原始对应近道记录做卷积，具体表达式为：
其中，τ是时间延迟，通过卷积操作，得到的φ(x)为偏移距x处的超级虚折射道。
步骤七：通过步骤六得到若干不同偏移距的超级虚折射道，再将其中相同偏移距下对应的超级虚折射道进行叠加，从而重构出在该偏移距处增强后的超级虚折射初至波，其具体表达式为：
其中，N为所选择的近偏移距道数；叠加后的偏移距x处的折射波记录φstack(x)是由近偏移距的折射波记录与对应的虚拟道卷积并叠加后获得。
步骤八：抽取部分虚拟道、叠加虚拟道、超级虚折射道和超级虚折射初至波的数据进行验证，判断步骤七所得的初至波是否得到增强，如果没有，通过修改时间窗口长度、相邻虚拟道叠加数量等参数重复步骤二～步骤七操作，直到初至波信噪比得到显著改善。
下面通过具体的实施例对本发明的效果及可靠性作进一步说明。
实施例1：合成地震记录。
图3(a)为理论两层速度模型，其中上层速度为2500m/s，下层速度为4000m/s，共设置若干炮点和一个检波点。图3(b)是在图3(a)的两层速度模型下通过伪谱法得到的原始单台站集记录，该记录的炮间距为80m，模型空间大小为42km×3km，时间采样间隔为2.25ms，将雷克子波作为震源，雷克子波的主频为5Hz。图3(c)是加入一定程度的随机噪声后的地震记录，从图3(c)中可以看出初至波的信噪比较低。使用常规干涉法和相邻虚拟道叠加方法后得到的初至波分别如图3(d)、3(e)所示，为了避免一些低信噪比的初至波数据参与到互相关、卷积运算中对初至波增强产生一定的影响，近偏移距初至波的数量统一选取为60炮。常规干涉法没有相邻虚拟道叠加，而相邻虚拟道叠加方法的虚拟道叠加次数为11次。从图3(d)、3(e)中可以看出，相邻虚拟道叠加方法得到的初至波形清晰，初至波形前的干扰较小。而使用常规干涉法得到的初至波形较混乱，初至波形前的干扰较大。
对常规方法和相邻虚拟道叠加方法的结果进行分析。图4(a)是对时窗截取后的数据抽取不同道作互相关得到目标虚拟道和其相邻虚拟道。其中第6道是目标虚拟道，其余10道是其相邻虚拟道，水平虚线对应的时间是相邻虚拟道叠加方法得到的叠加虚拟道峰值的时间。图4(b)是由图4(a)得到的虚拟道叠加后得到的叠加虚拟道与未叠加目标虚拟道的对比图。其中虚曲线是未叠加目标虚拟道，实曲线是叠加后目标虚拟道。可以看出，由于单台站集记录只存在一个检波点的原因，常规干涉法的目标虚拟道没有其他检波点参与叠加，从而使得目标虚拟道的信噪比较低。通过将目标虚拟道与其相邻虚拟道叠加后，目标虚拟道峰值较突出，干扰噪声被有效的压制。同样将两种方法下得到的超级虚折射道和重构出的超级虚折射初至波进行分析，如图5所示。图5(a)是横向距离为25.36km处的原始未加噪地震道记录，其中箭头指向初至波波峰的位置。图5(b)是对单台站集记录使用常规干涉法后得到的叠加虚拟道再与对应近道记录作卷积之后的结果。其中灰色细曲线是常规方法下得到的超级虚折射道排齐后的结果，黑色粗曲线是超级虚折射道叠加后的结果，箭头指向常规方法增强后初至波波峰的位置；图5(c)是对单台站集记录使用相邻虚拟道叠加方法后得到的叠加虚拟道再与对应近道记录作卷积之后的结果。其中灰色细曲线是该方法下的超级虚折射道排齐后的结果，黑色粗曲线是超级虚折射道叠加后的结果，同样箭头指向相邻虚拟道叠加方法增强后初至波波峰的位置。通过将两种方法下得到的远道地震记录与对应原始未加噪地震道记录作对比，可以发现，相邻虚拟道叠加方法不仅能使初至波的精度得到保障，而且初至波形前的噪声也明显减少，说明该方法在满足成像效果的同时也能够保持很好的精确度。
实施例2：实际地震记录。
图6(a)是南海某广角OBS实际单台站集地震记录，采取共接收点道集的排列方式，该记录的炮间距为125m。图6(b)是从图6(a)中选取的用于增强的地震数据。从图6(b)中可以看出，初至波的信噪比较低，在远偏移距处初至波形几乎不可见。首先对该记录使用常规干涉法进行增强，结果如图6(c)，近偏移距初至波的数量选取为40炮，图6(c)显示的结果明显不能满足增强的要求。因此，对图6(b)中的记录使用相邻虚拟道叠加的方法来增强虚拟道信噪比和计算精度，虚拟道叠加次数为11次，同样选取40炮近偏移距初至波，得到的结果如图6(d)所示。相比之下，使用相邻虚拟道叠加方法后的初至波清晰可见，初至波形前的噪声干扰明显减少。
抽取部分虚拟道，并将叠加后虚拟道与叠加前虚拟道相比较。图7(a)是对时窗截取后的数据抽取不同道作互相关得到目标虚拟道和其相邻虚拟道。其中第6道是目标虚拟道，其余10道是其相邻虚拟道，水平虚线对应的时间是相邻虚拟道叠加方法得到的叠加虚拟道峰值的时间；图7(b)是由图7(a)得到的虚拟道叠加后得到的叠加道与未叠加目标虚拟道的对比图。其中虚曲线是未叠加目标虚拟道，实曲线是叠加后目标虚拟道。从图7(a)、7(b)中可以看出，相邻虚拟道叠加的方法中，相邻虚拟道的参与使得叠加后的目标虚拟道峰值突出，干扰噪声被有效的压制。而常规方法由于既没有其他检波点的叠加，也没有相邻虚拟道参与叠加，使得目标虚拟道的峰值不尖锐，干扰噪声对初至波的影响较大。图8是对比两种方法下偏移距为16.84km处的地震初至波增强效果。图8(a)是对单台站集记录使用常规干涉法后得到的叠加虚拟道再与对应近道记录作卷积之后的结果。其中灰色细曲线是常规方法下的超级虚折射道排齐后的结果，黑色粗曲线是超级虚折射道叠加后的结果；图8(b)是对单台站集记录使用相邻虚拟道叠加方法后得到的叠加虚拟道再与对应近道记录作卷积之后的结果。其中灰色细曲线是该方法下的超级虚折射道排齐后的结果，黑色粗曲线是超级虚折射道叠加后的结果。通过将两种方法下得到的远道地震记录进行对比可以发现，相比于常规干涉法，使用相邻虚拟道叠加方法后初至波记录的信噪比得到一定的改善。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。
Claims (4)
1.基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：地震数据预处理：地震数据重排为共台站集，其中各地震道代表不同炮检距处炮点的地震记录，并去除影响互相关效果的干扰；
步骤二：截取目标折射波记录：以粗略估计的初至时间为参考，以高斯函数作为窗口函数，构建时间窗口，将时间窗口施加于原始地震记录获得目标折射波记录，高斯函数f(t)的表达式如下：
<mrow>
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<mrow>
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<mn>1</mn>
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</mrow>
</mrow>
其中，a为常数，e为自然常数，b为高斯系数，t为满足时间采样间隔条件下的一系列时间值；t0为粗略估计的初至时间；控制高斯系数b获取恰当时窗来截取折射波记录；
步骤三：互相关产生虚拟道：把时窗截取后的远偏折射波记录与近偏折射波记录作互相关即得到虚拟道；
假设参与互相关的两道记为第i道和第j道，那么此互相关过程的表达式为：
其中，τ是延迟时间，和分别是第i道和第j道的折射波记录，ψi,j(τ)是两道互相关之后的虚拟道记录；
步骤四：虚拟道叠加：基于局部层状近似，提出一种相邻虚拟道叠加的方法来增强虚拟道信噪比和计算精度，从而更加准确地由近道数据生成远道数据，即局部层状近似下将目标虚拟道和相邻虚拟道进行叠加，生成叠加虚拟道；
目标虚拟道由所选两道的折射波记录经互相关后产生，相邻虚拟道则由与所选道同侧等距相邻道的折射波经互相关后产生，然后将目标虚拟道与相邻虚拟道进行叠加，假设目标虚拟道对应于第i道和第j道的折射波互相关，则叠加虚拟道的具体表达式可以描述为：
<mrow>
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<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，m为整数，代表分别生成目标虚拟道和相邻虚拟道的近道序号间隔；M为相邻虚拟道总数，由于相邻虚拟道对称分布的特征，故M总为偶数；ψi,j(t)表示目标虚拟道，相邻虚拟道ψi-m,j-m(t)由第i-m道和第j-m道的折射波记录经互相关后产生，默认向右为偏移距增大的方向，则当m＞0时，ψi-m,j-m(t)表示与第i道和第j道左相邻的折射波记录经互相关后产生的结果，当m＜0时，ψi-m,j-m(t)表示与第i道和第j道右相邻的折射波记录经互相关后产生的结果，当m＝0时，ψi-m,j-m(t)表示目标虚拟道；
步骤五：压制子波旁瓣：对步骤四获取的叠加虚拟道施加高斯窗口，窗口中心位于叠加道的最强振幅处，压制子波旁瓣，窗口函数采用公式(1)中的高斯函数；
步骤六：卷积得到超级虚折射道：对压缩旁瓣后的虚拟道与原始对应近道记录做卷积，具体表达式为：
其中，τ是时间延迟，通过卷积操作，得到的φ(x)为偏移距x处的超级虚折射道；
步骤七：超级虚折射道叠加：通过步骤六得到若干不同偏移距的超级虚折射道，再将其中相同偏移距下对应的超级虚折射道进行叠加，从而重构出在该偏移距处增强后的超级虚折射初至波，其具体表达式为：
<mrow>
<msup>
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<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>a</mi>
<mi>c</mi>
<mi>k</mi>
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<mrow>
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<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，N为所选择的近偏移距道数；叠加后的偏移距x处的折射波记录φstack(x)是由近偏移距的折射波记录与对应的虚拟道卷积并叠加后获得；
步骤八：判断是否得到增强及验证可靠性：抽取部分虚拟道、叠加虚拟道、超级虚折射道和超级虚折射初至波的数据进行验证，判断步骤七所得的初至波是否得到增强，如果没有，通过修改时间窗口长度、相邻虚拟道叠加数量等参数重复步骤二～步骤七操作，直到初至波信噪比得到显著改善。
2.根据权利要求1所述的基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法，其特征在于，所述步骤一中，针对单个台站集进行初至波增强，避免了常规干涉法需要多个台站和炮的联合；根据互易性原理，该方法也适用于对单个炮集进行初至波增强。
3.根据权利要求1所述的基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法，其特征在于，所述步骤三中，由于互相关函数描述的是两个信号的相似程度，因此互相关系数最大值时刻反映了不同偏移距的初至波形之间的时间差值；时间差信息将被用于校正近道初至波形的相位，使其与远道初至波对齐。
4.根据权利要求1所述的基于地震干涉法的单台站集初至波增强方法，其特征在于，所述步骤四中，相邻虚拟道叠加次数λ随相邻虚拟道总数M的变化规律如下：
当M＝0时，m的值取0，此时无相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道只有ψi,j(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝0+1＝1 (6)
当M＝2时，m的值取-1，0，+1，此时左右两侧各有一个相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道有ψi-1,j-1(t)、ψi,j(t)、ψi+1,j+1(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝2+1＝3 (7)
当M＝4时，m的值取-2，-1，0，+1，+2，此时左右两侧各有两个相邻虚拟道参与叠加，参与叠加的虚拟道有ψi-2,j-2(t)、ψi-1,j-1(t)、ψi,j(t)、ψi+1,j+1(t)、ψi+2,j+2(t)，则虚拟道叠加次数λ满足：
λ＝4+1＝5 (8)
依次类推，由于相邻虚拟道数量总是以2的整数倍的形式出现，故可以得出虚拟道叠加次数λ随M的变化规律为：
λ＝M+1 (9)。
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