CN107861156A - 绕射波的提取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绕射波的提取方法及装置，该方法包括：获取地震波的瞬时相位；对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息；根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波。本发明的方法中，能够得到地质异常体位置和对应的均方根速度，得到的绕射波信息更加全面，能够根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，使得提取得到的绕射波的左支和绕射波的右支保留了原有的极性，也就是能够恢复绕射波的极性反转特征，获得了高保真的绕射波，以根据绕射波的极性反转特征确定地质异常体的种类，缓解了现有的方法中，获得的绕射波信息不够全面，并且存在严重的失真，无法区分地质异常体种类的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及地震勘探的技术领域，尤其是涉及一种绕射波的提取方法及装置。
背景技术
地震波在传播的过程中，遇到地质不连续点(如断点、地层尖灭点、裂缝、陷落柱等)时，会形成新震源，以球面波的形式继续向前传播，形成绕射波或散射波。因此，利用绕射波勘探技术，可实现地质异常体的高分辨率探测。而在煤炭、石油等矿产资源开采过程中，对地质异常体的准确预测可有效提高矿产资源采收率，降低突水、瓦斯突出、顶板塌落等危害。故绕射波提取技术在地质异常体准确定位和高分辨成像方面具有重要的研究意义。
平面波分解是常用的绕射波分离技术之一。当震源为平面波震源时，反射波也会以平面波的形式传播，而绕射波依然具有球面波传播特征，针对这一特点，构建平面波分解滤波器对反射波进行滤波。因此，平面波分解本质上是通过压制反射波，突出绕射波的方式达到绕射波分离的目的。该方法的精度依赖于反射波局部倾角值的预测，分离后的绕射波包含噪音等干扰，且未提供绕射点的准确位置。
而利用绕射波的运动学和动力学特征(如绕射波走时曲线的双曲特征、振幅衰减规律等)对绕射点进行定位，难以区分散射体(如裂缝等)和绕射体(如断层等)，无法恢复绕射波的极性反转特征和衰减规律。
综上，现有的绕射波的提取方法中，获得的绕射波信息不够全面，并且，存在严重的失真，无法区分地质异常体的种类。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绕射波的提取方法及装置，以缓解现有的绕射波提取方法中，获得的绕射波信息不够全面，并且存在严重的失真，无法区分地质异常体种类的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种绕射波的提取方法，所述方法包括：
获取地震波的瞬时相位，所述瞬时相位为所述地震波的属性数据；
对所述瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息，其中，所述定位信息包括所述地质异常体位置和所述地质异常体位置处的均方根速度；
根据所述定位信息分别提取所述绕射波的左支和所述绕射波的右支，得到所述绕射波。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，获取地震波的瞬时相位包括：
获取零偏移距道集数据；
采用中值滤波方法对所述零偏移距道集数据进行处理，得到地震波的零偏移距道集数据；
对所述地震波的零偏移距道集数据进行希尔伯特变换，得到所述地震波的零偏移距道集数据的正交道集；
根据所述地震波的零偏移距道集数据和所述正交道集确定所述地震波的瞬时相位。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，对所述瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息包括：
对所述瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和所述多个极大能量值对应的扫描速度，其中，所述瞬时相位中包括多个采样点；
在所述多个极大能量值中确定最大能量值，其中，所述最大能量值为所述多个极大能量值中最大的一个；
根据所述最大能量值确定所述最大能量值对应的定位信息；
将所述最大能量值对应的定位信息作为所述地质异常体的定位信息。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，对所述瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和所述多个极大能量值对应的扫描速度包括：
在所述瞬时相位中确定目标采样点，其中，所述目标采样点为所述瞬时相位中多个采样点中的任一个；
通过修正移动顶点拉东变换公式计算所述目标采样点的极大能量值和所述极大能量值对应的扫描速度，所述修正移动顶点拉东变换公式为：
，
vmin表示最小扫描速度，vmax表示最大扫描速度，x表示所述目标采样点的位置，t表示所述目标采样点的时间，xi表示叠加采样点的位置，M+N+1表示时窗内的最大道数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据所述最大能量值确定所述最大能量值对应的定位信息包括：
根据所述最大能量值确定目标信息，其中，所述目标信息包括：目标道号，目标时间，目标扫描速度，所述目标道号为所述最大能量值所在位置对应的列，所述目标时间为所述最大能量值所在位置对应的行，所述目标扫描速度为所述最大能量值对应的扫描速度；
将所述目标信息作为所述最大能量值对应的定位信息。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，根据所述定位信息分别提取所述绕射波的左支和所述绕射波的右支，得到所述绕射波包括：
根据所述定位信息对所述地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据；
在频率域内，对所述绕射波左边数据和所述绕射波右边数据进行高阶拉东变换，得到所述绕射波左边数据对应的左共轭解和所述绕射波右边数据对应的右共轭解，其中，所述左共轭解和所述右共轭解中包含反射波信息和绕射波信息；
在时域内，根据所述定位信息分别提取所述左共轭解和所述右共轭解中的绕射波，得到左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解；
在频率域内，将所述左支绕射波共轭解和所述右支绕射波共轭解分别进行高阶拉东反变换，得到绕射波左支数据和绕射波右支数据；
在时域内，将所述绕射波左支数据和绕射波右支数据进行合并，得到时域内的绕射波数据；
将所述时域内的绕射波数据进行反部分动校正，得到具有双曲特征的绕射波。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，根据所述定位信息对所述地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据包括：
根据所述定位信息确定包含所述绕射波信息的目标时窗；
在所述目标时窗内根据所述目标扫描速度对所述地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波数据；
根据所述目标道号将所述具有抛物特征的绕射波数据分为所述具有抛物特征的绕射波左边数据和所述具有抛物特征的绕射波右边数据。
第二方面，本发明实施例还提供了一种绕射波的提取装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取地震波的瞬时相位，所述瞬时相位为所述地震波的属性数据；
修正移动顶点拉东变换模块，用于对所述瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息，其中，所述定位信息包括所述地质异常体位置和所述地质异常体位置处的均方根速度；
提取模块，用于根据所述定位信息分别提取所述绕射波的左支和所述绕射波的右支，得到所述绕射波。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述获取模块包括：
获取单元，用于获取零偏移距道集数据；
处理单元，用于采用中值滤波方法对所述零偏移距道集数据进行处理，得到地震波的零偏移距道集数据；
希尔伯特变换单元，用于对所述地震波的零偏移距道集数据进行希尔伯特变换，得到所述地震波的零偏移距道集数据的正交道集；
第一确定单元，用于根据所述地震波的零偏移距道集数据和所述正交道集确定所述地震波的瞬时相位。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述修正移动顶点拉东变换模块包括：
修正移动顶点拉东变换单元，用于对所述瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和所述多个极大能量值对应的扫描速度，其中，所述瞬时相位中包括多个采样点；
第二确定单元，用于在所述多个极大能量值中确定最大能量值，其中，所述最大能量值为所述多个极大能量值中最大的一个；
第三确定单元，用于根据所述最大能量值确定所述最大能量值对应的定位信息；
设定单元，用于将所述最大能量值对应的定位信息作为所述地质异常体的定位信息。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种绕射波的提取方法及装置，该方法包括：获取地震波的瞬时相位，瞬时相位为地震波的属性数据；对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息，其中，定位信息包括地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度；根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波。
现有的绕射波的提取方法中，一种是通过平面波分解技术进行绕射波分离，分离得到的绕射波包含噪音干扰，且未提供绕射点的准确位置，另一种是利用绕射波的运动学和动力学特征对绕射点进行定位，然后对绕射波进行提取，该方法难以区分散射体和绕射体，提取得到的绕射波无法保留极性反转的特征。与现有的绕射波提取方法相比，本发明的绕射波提取方法中，先获取地震波的瞬时相位，然后，对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度(即定位信息)，最后，根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波。本发明中的绕射波的提取方法，能够对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度，得到的绕射波信息更加全面，并且，能够根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，使得提取得到的绕射波的左支和绕射波的右支保留了原有的极性，也就是能够恢复绕射波的极性反转特征，获得了高保真的绕射波，从而，能够根据绕射波的极性反转特征确定地质异常体的种类，缓解了现有的绕射波提取方法中，获得的绕射波信息不够全面，并且存在严重的失真，无法区分地质异常体种类的技术问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种绕射波的提取方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的获取地震波的瞬时相位的方法流程图；
图3(a)为本发明实施例提供的地质模型的示意图；
图3(b)为本发明实施例提供的地震波的零偏移距道集数据的示意图；
图3(c)为本发明实施例提供的提取得到的绕射波的结果的示意图；
图4为本发明实施例提供的对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息的方法流程图；
图5为本发明实施例提供的根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波的方法流程图；
图6为本发明实施例提供的一种绕射波的提取装置的结构框图。
图标：
11-获取模块；12-修正移动顶点拉东变换模块；13-提取模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种绕射波的提取方法进行详细介绍。
实施例一：
一种绕射波的提取方法，参考图1，该方法包括：
S102、获取地震波的瞬时相位，瞬时相位为地震波的属性数据；
在本发明实施例中，瞬时相位是地震波的属性数据，具体的，瞬时相位用θ(x,t)表示。
下面对绕射波进行简单介绍：对于绕射波，根据地质异常体的种类可以分为两类。一类是针对散射体(比如裂缝等)引起的没有极性反转的绕射波；另一类是针对绕射体(如断层等)引起的具有极性反转的绕射波。所谓极性反转，是指一个具有双曲特征的绕射波，在该绕射波的顶点(即双曲线的顶点)左侧的数据为负，在该绕射波的顶点右侧的数据为正。也就是具有极性反转的绕射波中，该绕射波的顶点左侧的数据为负，右侧的数据为正。没有极性反转的绕射波中，绕射波的顶点两侧的数据符号相同。
S104、对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息，其中，定位信息包括地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度；
在得到瞬时相位后，对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，移动顶点拉东变换(apex-shifted Radon transform，简称ASRT)为已有技术，本发明在现有的移动顶点拉东变换的基础上进行了修正，得到了修正移动顶点拉东变换，下文中再对修正移动顶点拉东变换进行详细介绍。
对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换后，就能够得到地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度。该地质异常体位置即为绕射波的顶点位置。在地震勘探中，均方根速度是指该点以上的层速度的综合速度；而层速度是指每个地层的速度。
S106、根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波。
在得到定位信息后，就能够根据定位信息提取绕射波的左支和绕射波的右支，从而得到完整的绕射波。
现有的绕射波的提取方法中，一种是通过平面波分解技术进行绕射波分离，分离得到的绕射波包含噪音干扰，且未提供绕射点的准确位置，另一种是利用绕射波的运动学和动力学特征对绕射点进行定位，然后对绕射波进行提取，该方法难以区分散射体和绕射体，提取得到的绕射波无法保留极性反转的特征。与现有的绕射波提取方法相比，本发明的绕射波提取方法中，先获取地震波的瞬时相位，然后，对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度(即定位信息)，最后，根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波。本发明中的绕射波的提取方法，能够对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度，得到的绕射波信息更加全面，并且，能够根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，使得提取得到的绕射波的左支和绕射波的右支保留了原有的极性，也就是能够恢复绕射波的极性反转特征，获得了高保真的绕射波，从而，能够根据绕射波的极性反转特征确定地质异常体的种类，缓解了现有的绕射波提取方法中，获得的绕射波信息不够全面，并且存在严重的失真，无法区分地质异常体种类的技术问题。
获取地震波的瞬时相位的方式有多种，在一个可选地实施方式中，参考图2，获取地震波的瞬时相位包括以下步骤：
S201、获取零偏移距道集数据；
具体的，在采集地震波数据时，将偏移距设置为零，得到的数据即为零偏移距道集。
S202、采用中值滤波方法对零偏移距道集数据进行处理，得到地震波的零偏移距道集数据；
在进行零偏移距道集数据的采集时，可能会受到外界噪音干扰，得到的零偏移距道集数据中包含噪音的部分。采用中值滤波方法对对零偏移距道集数据进行处理，就能得到地震波的零偏移距道集数据。
将地震波的零偏移距道集置于地质模型(如图3(a)所示)中，S为散射体，L为绕射体，就能得到如图3(b)所示的地震波的零偏移距道集数据的示意图，在图3(b)中，横轴表示x坐标(即位置坐标)，纵轴表示时间坐标t。
S203、对地震波的零偏移距道集数据进行希尔伯特变换，得到地震波的零偏移距道集数据的正交道集；
在得到地震波的零偏移距道集数据后，对地震波的零偏移距道集数据进行希尔伯特变换(即Hilbert变换)，就能得到地震波的零偏移距道集数据的正交道集。希尔伯特变换为现有技术，在此不再进行赘述。
S204、根据地震波的零偏移距道集数据和正交道集确定地震波的瞬时相位。
在得到正交道集后，根据地震波的零偏移距道集数据和正交道集确定地震波的瞬时相位。具体的，根据公式θ(x,t)＝arctan(d(x,t)/d*(x,t))求得瞬时相位θ(x,t)，其中，d*(x,t)表示正交道集，d(x,t)表示地震波的零偏移距道集数据。
对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息的方式有多种，在一个可选地的实施例中，参考图4，对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息包括以下步骤：
S401、对瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和多个极大能量值对应的扫描速度，其中，瞬时相位中包括多个采样点；
在得到瞬时相位后，对对瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换。也就是将每个采样点都视为绕射波的顶点(即双曲线的顶点)，根据修正移动顶点拉东变换公式计算每个采样点的极大能量值和极大能量值对应的扫描速度。该极大能量值为沿着双曲线积分的极大能量值。
S402、在多个极大能量值中确定最大能量值，其中，最大能量值为多个极大能量值中最大的一个；
S403、根据最大能量值确定最大能量值对应的定位信息；
在得到最大能量值后，就能够根据最大能量值确定最大能量值对应的定位信息。
S404、将最大能量值对应的定位信息作为地质异常体的定位信息。
在得到最大能量值后，该最大能量值对应的定位信息即为地质异常体的定位信息。
可选地，对瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和多个极大能量值对应的扫描速度包括：
(1)在瞬时相位中确定目标采样点，其中，目标采样点为瞬时相位中多个采样点中的任一个；
在瞬时相位中确定一个目标采样点(x，t)，该目标采样点为瞬时相位中多个采样点中的任一个。
(2)通过修正移动顶点拉东变换公式计算目标采样点的极大能量值和极大能量值对应的扫描速度，修正移动顶点拉东变换公式为：
vmin表示最小扫描速度，vmax表示最大扫描速度，x表示目标采样点的位置，t表示目标采样点的时间，xi表示叠加采样点的位置，M+N+1表示时窗内的最大道数。
具体的，一个扫描速度对应一条双曲线(如图3(b)所示，该双曲线也就是时间t和位置x之间的对应关系)，扫描速度和双曲线之间的关系为：其中，v表示扫描速度。将目标采样点作为双曲线顶点，设置一个扫描速度，就能够得到一条双曲线，落入该双曲线上的其它采样点作为叠加采样点，也就能得知叠加采样点的位置xi，最小扫描速度和最大扫描速度为设定值，那么，就能够计算得到与该扫描速度对应的能量值；然后，改变一个扫描速度，就能够确定另外一条双曲线，落入该双曲线上的其它采样点作为叠加采样点，也就能得知叠加采样点的位置xi，那么，就能够计算得到与改变后的扫描速度相对应的能量值，在多个能量值中，确定极大能量值max_E(x,t)和极大能量值对应的扫描速度。所以，就得到了该目标采样点的极大能量值和极大能量值对应的扫描速度。
需要说明的是，修正移动顶点拉东变换公式是将目标采样点的左边的-M到0个叠加采样点进行叠加求和，同时将目标采样点的右边的1到N个叠加采样点进行叠加求和，分为左右两部分是为了避免常规的移动顶点拉东变换在存在极性反转的情况下，叠加结果为零现象。
可选地，根据最大能量值确定最大能量值对应的定位信息包括：
(1)根据最大能量值确定目标信息，其中，目标信息包括：目标道号，目标时间，目标扫描速度，目标道号为最大能量值所在位置对应的列，目标时间为最大能量值所在位置对应的行，目标扫描速度为最大能量值对应的扫描速度；
在得到最大能量值后，比如该最大能量值为max_E(x,t)，根据该最大能量值对应的位置x确定目标信息，如图3(b)所示，如果x已知，那么，便可以根据x确定目标时间，也能根据x确定目标道号。具体的，在野外采集数据时，无法对每一个位置都进行数据采集，一般每间隔10m设置一个数据采集点，数据采集点位置处为一道，所以，位置x除以10得到的道号即为目标道号，max_E(x,t)可以看作为二维数组，目标道号为最大能量值所在位置对应的列，目标时间为最大能量值所在位置对应的行，目标扫描速度为最大能量值对应的扫描速度，该目标扫描速度即为地质异常体位置处的均方根速度。
需要说明的是，上述间隔距离10m即为道间距，该道间距的大小并不是固定的，可以人为设定，一般是根据施工要求和地质条件而选择。
(2)将目标信息作为最大能量值对应的定位信息。
在得到目标信息后，就能够将目标信息作为最大能量值对应的定位信息，且最大能量值对应的定位信息作为地质异常体的定位信息。也就是将目标道号，目标时间作为地质异常体位置，将目标扫描速度作为地质异常体位置处的均方根速度。
可选地，参考图5，根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波包括：
S501、根据定位信息对地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据；
具体的，该部分内容即为波场恢复的过程。因为绕射波具有双曲特征，只能在时域内做频率恢复，但是在时域内做频率恢复双曲特征的绕射波恢复是不保幅的，损失较大，恢复的效果差。为了得到更好的绕射波，需要将具有双曲特征的绕射波转化为具有抛物特征的绕射波，而抛物特征的绕射波恢复能够达到保幅的效果，这样，最终提取的绕射波就能够保留绕射波的振幅衰减特征。
根据定位信息对地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，就能够得到具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据。
所谓的部分动校正是在动校正的基础上得到的，对于一个已知的双曲线，可以得到该双曲线的曲率，所谓动校正，就是以该双曲线的曲率将双曲线拉成一条直线。而部分动校正是指赋予一个比该双曲线的曲率小的任意值，以该数值进行校正，也就是不把该双曲线拉到水平位置。
可选地，根据定位信息对地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据包括：
(1)根据定位信息确定包含绕射波信息的目标时窗；
在得到定位信息后，先根据定位信息确定包含绕射波信息的目标时窗。也就是，已知定位信息(即目标道号和目标时间，也就是绕射波顶点)，就能够根据该定位信息确定含绕射波信息的目标时窗。
(2)在目标时窗内根据目标扫描速度对地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波数据；
在得到目标时窗后，就能够根据目标扫描速度对地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正。具体公式为：其中，t_nmo(x)表示部分动校正后的旅行时，t(x)表示部分动校正前的旅行时，t0表示目标时间，max_v表示目标扫描速度。
通过可知，vc比目标扫描速度大，那么，对应的曲率(曲率为扫描速度平方的倒数)就会比双曲线本身的曲率小，进行的校正即为部分动校正。
(3)根据目标道号将具有抛物特征的绕射波数据分为具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据。
在得到具有抛物特征的绕射波数据后，根据目标道号将具有抛物特征的绕射波数据分为两部分，这两部分数据分别位于目标道号的两侧，得到的即为具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据。
S502、在频率域内，对绕射波左边数据和绕射波右边数据进行高阶拉东变换，得到绕射波左边数据对应的左共轭解和绕射波右边数据对应的右共轭解，其中，左共轭解和右共轭解中包含反射波信息和绕射波信息；
在得到绕射波左边数据和绕射波右边数据后，分别将绕射波左边数据和绕射波右边数据进行傅立叶变换，就能够得到频率域内的绕射波左边数据和绕射波右边数据。
在频率域内，对绕射波左边数据和绕射波右边数据进行高阶拉东变换。具体的，高阶拉东变换的公式为：d_ω＝(L0,L1,L2)(m0,m1,m2)'＝Lm，其中，d_ω表示频率域内的地震波数据， xi表示偏移距，ω表示频率，qk表示扫描曲率，它的大小等于扫描速度平方的倒数，p0、p1、p2表示单位正交多项式集中的前三项，为已知量，在高阶拉东变换的公式中，L＝(L0,L1,L2)，m＝(m0,m1,m2)'，也就是说，现在已知频率域内的地震波数据和L，那么，就能够根据共轭梯度法求得共轭解m。通过频率域内的绕射波左边数据和L，就能够求得绕射波左边数据对应的左共轭解；通过频率域内的绕射波右边数据和L，就能够求得绕射波右边数据对应的右共轭解，求得的左共轭解和右共轭解分别是频率域内的共轭解。
S503、在时域内，根据定位信息分别提取左共轭解和右共轭解中的绕射波，得到左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解；
在求得频率域内的左共轭解和频率域内的右共轭解后，分别对频率域内的左共轭解和频率域内的右共轭解进行傅立叶反变换，这样，频率域内的左共轭解和频率域内的右共轭解就能转换为时域内的左共轭解和时域内的右共轭解。
在时域内，根据定位信息分别提取左共轭解和右共轭解中的绕射波。具体的，在时域内，绕射波会呈现剪刀状，根据这个特征就能够在左共轭解中提取左支绕射波共轭解，在右共轭解中提取右支绕射波共轭解，提取得到的左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解为时域内的绕射波共轭解。
S504、在频率域内，将左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解分别进行高阶拉东反变换，得到绕射波左支数据和绕射波右支数据；
在得到时域内的左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解后，分别对时域内的左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解进行傅立叶变换，这样，时域内的左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解就转换为频域内的左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解。
在得到频率域内的左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解后，将左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解分别进行高阶拉东反变换。具体的，高阶拉东反变换的公式为：d_ω＝(L0,L1,L2)(m0,m1,m2)'＝Lm，其中，d_ω表示频率域内的地震波数据， xi表示偏移距，ω表示频率，qk表示扫描曲率，它的大小等于扫描速度平方的倒数，p0、p1、p2表示单位正交多项式集中的前三项，为已知量，在高阶拉东反变换的公式中，L＝(L0,L1,L2)，m＝(m0,m1,m2)'，也就是说，现在已知频率域内的左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解，也就是已知m和L，那么，就能够求解得到频率域内的地震波数据d_ω，也就是能够得到频率域内的绕射波左支数据和绕射波右支数据。
S505、在时域内，将绕射波左支数据和绕射波右支数据进行合并，得到时域内的绕射波数据；
在得到频率域内的绕射波左支数据和绕射波右支数据后，对频率域内的绕射波左支数据和绕射波右支数据分别进行傅立叶反变换，这样，频率域内的绕射波左支数据和绕射波右支数据就转换为时域内的绕射波左支数据和绕射波右支数据。
在得到时域内的绕射波左支数据和绕射波右支数据后，将绕射波左支数据和绕射波右支数据进行合并，就能够得到时域内的绕射波数据。
S506、将时域内的绕射波数据进行反部分动校正，得到具有双曲特征的绕射波。
该时域内的绕射波数据具有的是抛物特征，然后，将该时域内的绕射波数据进行反部分动校正，就能够得到具有双曲特征的绕射波。具体的，该反部分动校正是为了消除之前的部分动校正。
另外，在得到具有双曲特征的绕射波后，用原来的地震波的零偏移距道集数据减去提取出的具有双曲特征的绕射波(作为下一次提取时的输入数据)，再进行下一次的绕射波提取，直至满足预设迭代条件，再停止绕射波的提取。预设迭代条件包括迭代次数到达上限或叠加能量小于预设能量。
如图3(c)所示，即为提取得到的绕射波的结果。通过图3(c)可知，400ms位置处的绕射波是模型中散射体产生绕射波，没有发生极性反转，因为图3(c)中400ms位置处的双曲线左支和右支都呈现白色，通过色标可以得到，双曲线左支和右支都为正数，代表没有发生极性反转。在图3(b)中，700ms位置处水平的同相轴为反射波，并没有图3(c)中体现，也就是最终提取得到的只有绕射波，图3(b)中700ms位置处水平的反射波并没有被提取。在图3(c)中，700ms位置处具有双曲特征的是具有极性反转的绕射波，也就是，700ms位置处的绕射波是模型中绕射体产生的绕射波，因为，图3(c)中700ms位置处的双曲线左支呈现黑色，双曲线右支呈现白色，通过色标可以得到，双曲线的左支为负数，双曲线的右支为争渡，代表存在极性反转，也就是700ms位置处的绕射波是绕射体产生的。
通过上述的描述可知：
本发明中的绕射波的提取方法是通过利用绕射波走时曲线的双曲特征，对绕射点(即地质异常体)进行准确定位，并且可对绕射波场进行提取，尤其是适用于极性反转情况下的绕射波提取，并提供对应的均方根速度速度，最终可获得高保真的绕射波，并可实现地质异常体的高分辨率成像(也就是能够区分地质异常体的种类)。对地质不连续体(如断点、地层尖灭点，裂缝等)的准确定位和成像，有助于提高矿产资源的开采效率、降低煤炭开采过程中的地质灾害。
综上，本发明中的绕射波的提取方法不仅可以提供绕射点(即地质异常体)的准确位置和相应均方根速度，还可还原绕射波的振幅衰减特征，并适用于极性反转情况下的绕射波提取。
实施例二：
一种绕射波的提取装置，参考图6，该装置包括：
获取模块11，用于获取地震波的瞬时相位，瞬时相位为地震波的属性数据；
修正移动顶点拉东变换模块12，用于对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息，其中，定位信息包括地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度；
提取模块13，用于根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波。
本发明的绕射波提取装置中，先获取地震波的瞬时相位，然后，对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度(即定位信息)，最后，根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，得到绕射波。本发明中的绕射波的提取方法，能够对瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体位置和地质异常体位置处的均方根速度，得到的绕射波信息更加全面，并且，能够根据定位信息分别提取绕射波的左支和绕射波的右支，使得提取得到的绕射波的左支和绕射波的右支保留了原有的极性，也就是能够恢复绕射波的极性反转特征，获得了高保真的绕射波，从而，能够根据绕射波的极性反转特征确定地质异常体的种类，缓解了现有的绕射波提取方法中，获得的绕射波信息不够全面，并且存在严重的失真，无法区分地质异常体种类的技术问题。
可选地，获取模块包括：
获取单元，用于获取零偏移距道集数据；
处理单元，用于采用中值滤波方法对零偏移距道集数据进行处理，得到地震波的零偏移距道集数据；
希尔伯特变换单元，用于对地震波的零偏移距道集数据进行希尔伯特变换，得到地震波的零偏移距道集数据的正交道集；
第一确定单元，用于根据地震波的零偏移距道集数据和正交道集确定地震波的瞬时相位。
可选地，修正移动顶点拉东变换模块包括：
修正移动顶点拉东变换单元，用于对瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和多个极大能量值对应的扫描速度，其中，瞬时相位中包括多个采样点；
第二确定单元，用于在多个极大能量值中确定最大能量值，其中，最大能量值为多个极大能量值中最大的一个；
第三确定单元，用于根据最大能量值确定最大能量值对应的定位信息；
设定单元，用于将最大能量值对应的定位信息作为地质异常体的定位信息。
可选地，修正移动顶点拉东变换单元包括：
第一确定子单元，用于在瞬时相位中确定目标采样点，其中，目标采样点为瞬时相位中多个采样点中的任一个；
计算单元，用于通过修正移动顶点拉东变换公式计算目标采样点的极大能量值和极大能量值对应的扫描速度，修正移动顶点拉东变换公式为：
vmin表示最小扫描速度，vmax表示最大扫描速度，x表示目标采样点的位置，t表示目标采样点的时间，xi表示叠加采样点的位置，M+N+1表示时窗内的最大道数。
可选地，第三确定单元包括：
第二确定子单元，用于根据最大能量值确定目标信息，其中，目标信息包括：目标道号，目标时间，目标扫描速度，目标道号为最大能量值所在位置对应的列，目标时间为最大能量值所在位置对应的行，目标扫描速度为最大能量值对应的扫描速度；
设定子单元，用于将目标信息作为最大能量值对应的定位信息。
可选地，提取模块包括：
部分动校正单元，用于根据定位信息对地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据；
高阶拉东变换单元，用于在频率域内，对绕射波左边数据和绕射波右边数据进行高阶拉东变换，得到绕射波左边数据对应的左共轭解和绕射波右边数据对应的右共轭解，其中，左共轭解和右共轭解中包含反射波信息和绕射波信息；
提取单元，用于在时域内，根据定位信息分别提取左共轭解和右共轭解中的绕射波，得到左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解；
高阶拉东反变换单元，用于在频率域内，将左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解分别进行高阶拉东反变换，得到绕射波左支数据和绕射波右支数据；
合并单元，用于在时域内，将绕射波左支数据和绕射波右支数据进行合并，得到时域内的绕射波数据；
反部分动校正单元，用于将时域内的绕射波数据进行反部分动校正，得到具有双曲特征的绕射波。
可选地，部分动校正单元包括：
第三确定子单元，用于根据定位信息确定包含绕射波信息的目标时窗；
部分动校正子单元，用于在目标时窗内根据目标扫描速度对地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波数据；
分割单元，用于根据目标道号将具有抛物特征的绕射波数据分为具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据。
本发明实施例所提供的一种绕射波的提取方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种绕射波的提取方法，其特征在于，所述方法包括：
获取地震波的瞬时相位，所述瞬时相位为所述地震波的属性数据；
对所述瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息，其中，所述定位信息包括所述地质异常体位置和所述地质异常体位置处的均方根速度；
根据所述定位信息分别提取所述绕射波的左支和所述绕射波的右支，得到所述绕射波。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取地震波的瞬时相位包括：
获取零偏移距道集数据；
采用中值滤波方法对所述零偏移距道集数据进行处理，得到地震波的零偏移距道集数据；
对所述地震波的零偏移距道集数据进行希尔伯特变换，得到所述地震波的零偏移距道集数据的正交道集；
根据所述地震波的零偏移距道集数据和所述正交道集确定所述地震波的瞬时相位。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息包括：
对所述瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和所述多个极大能量值对应的扫描速度，其中，所述瞬时相位中包括多个采样点；
在所述多个极大能量值中确定最大能量值，其中，所述最大能量值为所述多个极大能量值中最大的一个；
根据所述最大能量值确定所述最大能量值对应的定位信息；
将所述最大能量值对应的定位信息作为所述地质异常体的定位信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和所述多个极大能量值对应的扫描速度包括：
在所述瞬时相位中确定目标采样点，其中，所述目标采样点为所述瞬时相位中多个采样点中的任一个；
通过修正移动顶点拉东变换公式计算所述目标采样点的极大能量值和所述极大能量值对应的扫描速度，所述修正移动顶点拉东变换公式为：
<mrow>
<mi>max</mi>
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<mo>|</mo>
<mo>}</mo>
<mo>,</mo>
</mrow>
vmin表示最小扫描速度，vmax表示最大扫描速度，x表示所述目标采样点的位置，t表示所述目标采样点的时间，xi表示叠加采样点的位置，M+N+1表示时窗内的最大道数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述最大能量值确定所述最大能量值对应的定位信息包括：
根据所述最大能量值确定目标信息，其中，所述目标信息包括：目标道号，目标时间，目标扫描速度，所述目标道号为所述最大能量值所在位置对应的列，所述目标时间为所述最大能量值所在位置对应的行，所述目标扫描速度为所述最大能量值对应的扫描速度；
将所述目标信息作为所述最大能量值对应的定位信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述定位信息分别提取所述绕射波的左支和所述绕射波的右支，得到所述绕射波包括：
根据所述定位信息对所述地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据；
在频率域内，对所述绕射波左边数据和所述绕射波右边数据进行高阶拉东变换，得到所述绕射波左边数据对应的左共轭解和所述绕射波右边数据对应的右共轭解，其中，所述左共轭解和所述右共轭解中包含反射波信息和绕射波信息；
在时域内，根据所述定位信息分别提取所述左共轭解和所述右共轭解中的绕射波，得到左支绕射波共轭解和右支绕射波共轭解；
在频率域内，将所述左支绕射波共轭解和所述右支绕射波共轭解分别进行高阶拉东反变换，得到绕射波左支数据和绕射波右支数据；
在时域内，将所述绕射波左支数据和绕射波右支数据进行合并，得到时域内的绕射波数据；
将所述时域内的绕射波数据进行反部分动校正，得到具有双曲特征的绕射波。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述定位信息对所述地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波左边数据和具有抛物特征的绕射波右边数据包括：
根据所述定位信息确定包含所述绕射波信息的目标时窗；
在所述目标时窗内根据所述目标扫描速度对所述地震波的零偏移距道集数据进行部分动校正，得到具有抛物特征的绕射波数据；
根据所述目标道号将所述具有抛物特征的绕射波数据分为所述具有抛物特征的绕射波左边数据和所述具有抛物特征的绕射波右边数据。
8.一种绕射波的提取装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取地震波的瞬时相位，所述瞬时相位为所述地震波的属性数据；
修正移动顶点拉东变换模块，用于对所述瞬时相位进行修正移动顶点拉东变换，得到地质异常体的定位信息，其中，所述定位信息包括所述地质异常体位置和所述地质异常体位置处的均方根速度；
提取模块，用于根据所述定位信息分别提取所述绕射波的左支和所述绕射波的右支，得到所述绕射波。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
获取单元，用于获取零偏移距道集数据；
处理单元，用于采用中值滤波方法对所述零偏移距道集数据进行处理，得到地震波的零偏移距道集数据；
希尔伯特变换单元，用于对所述地震波的零偏移距道集数据进行希尔伯特变换，得到所述地震波的零偏移距道集数据的正交道集；
第一确定单元，用于根据所述地震波的零偏移距道集数据和所述正交道集确定所述地震波的瞬时相位。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述修正移动顶点拉东变换模块包括：
修正移动顶点拉东变换单元，用于对所述瞬时相位中的每个采样点进行修正移动顶点拉东变换，得到多个极大能量值和所述多个极大能量值对应的扫描速度，其中，所述瞬时相位中包括多个采样点；
第二确定单元，用于在所述多个极大能量值中确定最大能量值，其中，所述最大能量值为所述多个极大能量值中最大的一个；
第三确定单元，用于根据所述最大能量值确定所述最大能量值对应的定位信息；
设定单元，用于将所述最大能量值对应的定位信息作为所述地质异常体的定位信息。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
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