CN111736222A - 单炮数据信噪比确定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单炮数据信噪比确定方法及装置，其中该方法包括：获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；根据修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；对反射信号数据和噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；根据反射信号数据能量和噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。该方法通过将反射信号数据和噪声数据分离，提高了得到的单炮数据信噪比的准确度，适用于地震数据采集施工过程中单炮数据信噪比的定量评价，为地震数据采集提供质量控制依据，减少不必要的地震采集工程的投资浪费。

Description

单炮数据信噪比确定方法及装置
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种单炮数据信噪比确定方法及装置。
背景技术
在油气地球物理勘探数据采集中，衡量单炮数据品质的关键是单炮数据信噪比，而单炮数据信噪比准确计算一直业界研究的难题。目前计算单炮数据信噪比的方法有频谱计算、功率谱计算和互相关法，但频谱计算法很难选择一个合适的频率阈值，功率谱计算法求取信号与随机噪声的比值比较有效，互相关法无法解决噪声为相关干扰的问题等。由于受单炮数据中的面波、浅层折射、随机噪声等多种噪声影响，这些算法都有各自的适用范围和局限性，由此导致对单炮数据的质量评价不准，无法准确地计算单炮数据信噪比，也导致在地震采集技术设计中覆盖次数选择的随意性很大，也常带来不必要的地震采集工程的投资浪费。
发明内容
本发明实施例提供一种单炮数据信噪比确定方法，用以提高单炮数据信噪比的准确度，该方法包括：
将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；
根据所述修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；
对所述反射信号数据和所述噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；
根据所述反射信号数据能量和所述噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。
本发明实施例还提供一种单炮数据信噪比确定装置，用以提高单炮数据信噪比的准确度，该装置包括：
数据修正模块，用于将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；
数据分离模块，用于根据所述修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；
能量计算模块，用于对所述反射信号数据和所述噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；
单炮数据信噪比确定模块，用于根据所述反射信号数据能量和所述噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述单炮数据信噪比确定方法。
本发明实施例也提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述单炮数据信噪比确定方法的计算机程序。
本发明实施例中，通过将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；根据修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；对反射信号数据和噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；根据反射信号数据能量和噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。通过将反射信号数据和噪声数据分离，提高了得到的单炮数据信噪比的准确度，适用于地震数据采集施工过程中单炮数据信噪比的定量评价，为地震数据采集提供质量控制依据，减少不必要的地震采集工程的投资浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例中单炮数据信噪比确定方法的示意图。
图2为本发明具体实施例中步骤102的具体实施方法示意图。
图3为本发明一具体应用实施中炮数据信噪比确定方法示意图。
图4为本发明一具体应用实施中3个单炮数据的异常振幅剔除前后示意图。
图5为本发明一具体应用实施中反射波与噪声的区域确定示意图。
图6为本发明一具体应用实施中得到的反射信号数据和噪声数据示意图。
图7为本发明一具体应用实施中反射信号振幅谱和噪声振幅谱的示意图。
图8为本发明一具体应用实施中3个单炮数据的单炮数据信噪比示意图。
图9为本发明实施例中单炮数据信噪比确定装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
本发明实施例提供了一种单炮数据信噪比确定方法，用以提高单炮数据信噪比的准确度，如图1所示，该方法包括：
步骤101：将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；
步骤102：根据修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；
步骤103：对反射信号数据和噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；
步骤104：根据反射信号数据能量和噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。
由图1所示流程可以得知，本发明实施例中，通过将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；根据修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；对反射信号数据和噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；根据反射信号数据能量和噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。通过将反射信号数据和噪声数据分离，提高了得到的单炮数据信噪比的准确度，适用于地震数据采集施工过程中单炮数据信噪比的定量评价，为地震数据采集提供质量控制依据，减少不必要的地震采集工程的投资浪费。
具体实施时，首先获取地震资料中的单炮数据，将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据。具体实施时，对获取的单炮数据中的单道异常振幅进行压制，得到修正后的单炮数据。具体实施例中，利用地震资料处理软件对单炮数据中的瞬时脉冲、外界强干扰、设备短路等导致的单道异常振幅进行压制。
接着，根据修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据，具体实施时，如图2所示，包括：
步骤201：对修正后的单炮数据进行F-K变换，利用反射波与噪声在速度和频率上的差异确定反射信号区域和噪声区域，使用F-K滤波得到时间空间域的反射信号数据；
步骤202：用修正后的单炮数据减去反射信号数据，得到噪声数据。
分离得到反射信号数据和噪声数据后，对反射信号数据和噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量。其中，振幅谱是一个波或波列的振幅随频率的变化关系。具体实施时，将反射信号数据和噪声数据通过傅里叶变换得到的幅值，就是振幅谱，对反射信号数据和噪声数据分别处理得到反射信号数据的振幅谱和噪声数据的振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量。具体实施时，按照如下公式进行计算：
Figure BDA0002530342730000041
其中，S表示反射信号数据能量或噪声数据能量；f(x)表示振幅谱中振幅随频率变化的函数；a表示振幅谱中对应区域的频率的下界限；b表示振幅谱中对应区域的上界限；dx表示频率离散点的微分，xi表示频率离散点的横坐标频率，xi＝a,…,b；yi表示频率离散点的纵坐标振幅值。
其中，f(x)是振幅随频率变化的函数。如果f(x)是离散函数，具体是指不同频率位置对应的振幅值的离散点。
利用反射信号数据的振幅谱，代入上述公式(1)计算得到反射信号数据能量Ss，以及利用噪声数据的振幅谱，代入上述公式(1)计算得到噪声数据能量Sn后，根据反射信号数据能量和噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。具体实施时，按照如下公式，确定单炮数据信噪比：
Figure BDA0002530342730000042
其中，SNS表示单炮数据信噪比；Ss表示反射信号数据能量；Sn表示噪声数据能量。
下面给出一具体实例说明本发明实施例如何确定单炮数据信噪比。本例应用于具体的单炮数据处理，主要利用反射波与噪声在速度和频率上的差异，将二者分离，从而实现单炮数据信噪比定量分析，满足地震数据采集的现场评价和地震采集工程设计的需求。
方法步骤如图3所示，具体实现情况如下：
单炮数据的异常振幅去除：利用地震资料处理软件对单炮数据中的瞬时脉冲、强干扰、设备短路等导致的单道异常振幅进行压制。这里选择如图4所示的3个单炮是异常振幅剔除前后的数据作为具体示例。
单炮数据的反射信号和噪声分离：对异常振幅剔除后的单炮数据做F-K变换，利用反射波与噪声在速度和频率上的差异根据频率波数谱确定反射信号区域和噪声区域，如图5所示，图中左半部分为单炮数据显示，右半部分是单炮数据的FK谱，根据反射波的速度确定出反射波和噪声区域，例如两边的阴影部分为噪声区域，中间的高亮部分为反射信号区域。
利用F-K滤波得到时间空间域的反射信号数据，用异常振幅剔除后的单炮数据减去反射信号数据，得到噪声数据，如图6所示，是反射信号的单炮数据和噪声的单炮数据，左边为噪音数据，右边为反射信号数据。
单炮数据的信噪比计算：对反射信号数据和噪声数据分别做振幅谱的转换处理，如图7所示，为反射信号振幅谱和噪声振幅谱，横坐标为频率，单位Hz；纵坐标为振幅值。提取频谱中每个采样点的频率振幅对，利用公式(1)分别求取反射信号数据能量和噪声数据能量。
将反射信号数据能量与噪声数据能量代入公式(2)得到单炮数据信噪比，具体结果如图8所示，图8为3个单炮数据信噪比的结果显示图，横坐标为单炮序号(文件号)，纵坐标为信噪比，单位为分贝。
上述具体应用的实施仅为举例，其余实施方式不再一一赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种单炮数据信噪比确定装置，由于单炮数据信噪比确定装置所解决问题的原理与单炮数据信噪比确定方法相似，因此单炮数据信噪比确定装置的实施可以参见单炮数据信噪比确定方法的实施，重复之处不再赘述，具体结构如图9所示，包括：
数据修正模块901，用于将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；
数据分离模块902，用于根据修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；
能量计算模块903，用于对反射信号数据和噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；
单炮数据信噪比确定模块904，用于根据反射信号数据能量和噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。
具体实施例中，数据修正模块901具体用于：对获取的单炮数据中的单道异常振幅进行压制，得到修正后的单炮数据。
具体实施例中，数据分离模块902具体用于：
对修正后的单炮数据进行F-K变换，利用反射波与噪声在速度和频率上的差异确定反射信号区域和噪声区域，使用F-K滤波得到时间空间域的反射信号数据；
用修正后的单炮数据减去反射信号数据，得到噪声数据。
具体实施时，能量计算模块903具体用于：
按照如下公式，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量：
Figure BDA0002530342730000061
其中，S表示反射信号数据能量或噪声数据能量；f(x)表示振幅谱中振幅随频率变化的函数；a表示振幅谱中对应区域的频率的下界限；b表示振幅谱中对应区域的上界限；dx表示频率离散点的微分，xi表示频率离散点的横坐标频率，xi＝a,…,b；yi表示频率离散点的纵坐标振幅值。
具体实施例中，单炮数据信噪比确定模块904具体用于：
按照如下公式，根据所述反射信号数据能量和所述噪声数据能量，确定单炮数据信噪比：
Figure BDA0002530342730000062
其中，SNS表示单炮数据信噪比；Ss表示反射信号数据能量；Sn表示噪声数据能量。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述单炮数据信噪比确定方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有执行上述单炮数据信噪比确定方法的计算机程序。
综上所述，本发明实施例提供的单炮数据信噪比确定方法及装置具有如下优点：
通过将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；根据修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；对反射信号数据和噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；根据反射信号数据能量和噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。通过将反射信号数据和噪声数据分离，提高了得到的单炮数据信噪比的准确度，适用于地震数据采集施工过程中单炮数据信噪比的定量评价，为地震数据采集提供质量控制依据，减少不必要的地震采集工程的投资浪费。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种单炮数据信噪比确定方法，其特征在于，包括：
将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；
根据所述修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；
对所述反射信号数据和所述噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；
根据所述反射信号数据能量和所述噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据，包括：
对获取的单炮数据中的单道异常振幅进行压制，得到修正后的单炮数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据，包括：
对所述修正后的单炮数据进行F-K变换，利用反射波与噪声在速度和频率上的差异确定反射信号区域和噪声区域，使用F-K滤波得到时间空间域的反射信号数据；
用所述修正后的单炮数据减去反射信号数据，得到噪声数据。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下公式，根据得到的振幅谱，计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量：
Figure FDA0002530342720000011
其中，S表示反射信号数据能量或噪声数据能量；f(x)表示振幅谱中振幅随频率变化的函数；a表示振幅谱中对应区域的频率的下界限；b表示振幅谱中对应区域的上界限；dx表示频率离散点的微分，xi表示频率离散点的横坐标频率，xi＝a,…,b；yi表示频率离散点的纵坐标振幅值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下公式，根据所述反射信号数据能量和所述噪声数据能量，确定单炮数据信噪比：
Figure FDA0002530342720000012
其中，SNS表示单炮数据信噪比；Ss表示反射信号数据能量；Sn表示噪声数据能量。
6.一种单炮数据信噪比确定装置，其特征在于，包括：
数据修正模块，用于将获取的单炮数据进行异常振幅剔除，得到修正后的单炮数据；
数据分离模块，用于根据所述修正后的单炮数据，分离得到反射信号数据和噪声数据；
能量计算模块，用于对所述反射信号数据和所述噪声数据分别处理得到振幅谱，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量；
单炮数据信噪比确定模块，用于根据所述反射信号数据能量和所述噪声数据能量，确定单炮数据信噪比。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据修正模块具体用于：
对获取的单炮数据中的单道异常振幅进行压制，得到修正后的单炮数据。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据分离模块具体用于：
对所述修正后的单炮数据进行F-K变换，利用反射波与噪声在速度和频率上的差异确定反射信号区域和噪声区域，使用F-K滤波得到时间空间域的反射信号数据；
用所述修正后的单炮数据减去反射信号数据，得到噪声数据。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述能量计算模块具体用于：
按照如下公式，根据得到的振幅谱计算得到反射信号数据能量和噪声数据能量：
Figure FDA0002530342720000021
其中，S表示反射信号数据能量或噪声数据能量；f(x)表示振幅谱中振幅随频率变化的函数；a表示振幅谱中对应区域的频率的下界限；b表示振幅谱中对应区域的上界限；dx表示频率离散点的微分，xi表示频率离散点的横坐标频率，xi＝a,…,b；yi表示频率离散点的纵坐标振幅值。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，单炮数据信噪比确定模块具体用于：
按照如下公式，根据所述反射信号数据能量和所述噪声数据能量，确定单炮数据信噪比：
Figure FDA0002530342720000031
其中，SNS表示单炮数据信噪比；Ss表示反射信号数据能量；Sn表示噪声数据能量。
11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一所述方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至5任一所述方法的计算机程序。
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