CN113945969B - 不连续地质体检测方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种不连续地质体检测方法、装置及电子设备，获取待处理区域的地震波场共偏移距数据；基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；其中，局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定；基于绕射波数据，确定待处理区域的成像结果。本发明中，从理论出发确定局部倾角场的估算值，降低了实际数据对局部倾角场的干扰，提高了对绕射波的分离效果，从而提高了不连续地质体检测的质量。
Description
技术领域
本发明涉及地震数据处理技术领域，尤其是涉及一种射波成像方法、装置及电子设备。
背景技术
相关技术中，通常依赖于地震数据来估计局部倾角，然后基于局部倾角对地震波场共偏移距数据中的绕射波进行分离。然而，该方式得到的局部倾角受数据质量影响较大，算法稳定性较差，对绕射波分离的效果较差，导致不连续地质体检测质量较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种射波成像方法、装置及电子设备，以提高对绕射波的分离效果，提高不连续地质体检测的质量。
第一方面，本发明实施例提供了一种不连续地质体检测方法，包括：获取待处理区域的地震波场共偏移距数据；基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定；基于绕射波数据，确定待处理区域的成像结果。
进一步地，上述局部倾角场的估算值通过以下方式确定：基于局部平面波方程，确定地震波场数据的偏导算子；基于预先确定的滤波原理，确定偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数；基于偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数，确定局部倾角场的估算值。
进一步地，基于预先确定的滤波原理，确定偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数的步骤，包括：基于有限脉冲响应滤波器，分别计算偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数。
进一步地，上述偏导算子的频率响应函数包括x方向偏导算子的频响函数以及y方向偏导算子的频响函数；希尔伯特的频率响应函数包括y方向的希尔伯特变换的频响函数以及x方向的希尔伯特变换的响应函数；局部倾角场包括多个设定频率的局部倾角；基于偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数，确定局部倾角场的估算值的步骤，包括：将x方向偏导算子的频响函数的傅里叶逆变换参数以及y方向偏导算子的频响函数的傅里叶逆变换参数之商，确定为局部倾角场在设定频率的局部倾角；基于偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数之间的关系，将x方向的希尔伯特变换的响应函数与y方向的希尔伯特变换的频响函数之商确定为局部倾角的估算值。
进一步地，基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定地震波场共偏移距数据中的绕射波数据的步骤，包括：基于局部倾角场的估算值，生成平面波分解算子；基于平面波分解算子及地震波场共偏移距数据，得到绕射波数据。
第二方面，本发明实施例还提供一种不连续地质体检测装置，包括：数据获取模块，用于获取待处理区域的地震波场共偏移距数据；绕射波确定模块，用于基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定；成像模块，用于基于绕射波数据，确定待处理区域的成像结果。
进一步地，上述装置还包括局部倾角场确定模块；局部倾角场确定模块用于：基于局部平面波方程，确定地震波场数据的偏导算子；基于预先确定的滤波原理，确定偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数；基于偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数，确定局部倾角场的估算值。
进一步地，上述绕射波确定模块还用于：基于局部倾角场的估算值，生成平面波分解算子；基于平面波分解算子及地震波场共偏移距数据，得到绕射波数据。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以实现上述不连续地质体检测方法。
第四方面，本发明实施例还提供机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有机器可执行指令，机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述不连续地质体检测方法。
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不连续地质体检测方法、装置及电子设备，获取待处理区域的地震波场共偏移距数据；基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；其中，局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定；基于绕射波数据，确定待处理区域的成像结果。该方法中，从理论出发确定局部倾角场的估算值，降低了实际数据对局部倾角场的干扰，提高了对绕射波的分离效果，从而提高了不连续地质体检测的质量。
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不连续地质体检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种不连续地质体检测方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种不连续地质体检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
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。
地下不连续地质体，如空洞、断层、裂缝等，往往和矿产资源分布具有紧密的关系，对非均匀不连续地质体的精确定位，可有效提高勘探成功率，降低成本，避免可能发生的地质灾害，规避风险。绕射波是小尺度地质体的地震响应，包含了小尺度地质体的构造信息，可以用来精确定位非均匀不连续地质体，提供更强的地下空间照明度。但相对反射波而言，绕射波在传播过程中衰减较快，能量较弱，容易被强能量的反射波掩盖。因此，需要将绕射波从反射波中分离，以增强绕射响应，从而进行绕射波高精度成像，对小尺度地质体精确定位。
现有方法中，传统的局部倾角估计方法依赖于数据本身，受数据质量影响较大，算法稳定性较差，特别是对于含噪音的低信噪比数据，绕射波分离结果不理想。
基于此，本发明实施例提供的一种不连续地质体检测方法、装置以及电子设备，可以应用于各种地震数据处理场景。
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不连续地质体检测方法进行详细介绍。
本发明实施例提供了一种不连续地质体检测方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S100，获取待处理区域的地震波场共偏移距数据。
步骤S102，基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定。
在实现过程中，上述局部倾角场的估算值可以通过以下方式确定：首先基于局部平面波方程，确定地震波场数据的偏导算子；然后基于预先确定的滤波原理，确定偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数；最后基于偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数，确定局部倾角场的估算值。
具体而言，可以基于有限脉冲响应滤波器，分别计算偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数。
上述偏导算子的频率响应函数可以包括x方向偏导算子的频响函数以及y方向偏导算子的频响函数；希尔伯特的频率响应函数可以包括y方向的希尔伯特变换的频响函数以及x方向的希尔伯特变换的响应函数；局部倾角场包括多个设定频率的局部倾角。
在确定局部倾角的估算值的时，可以将x方向偏导算子的频响函数的傅里叶逆变换参数以及y方向偏导算子的频响函数的傅里叶逆变换参数之商，确定为局部倾角场在设定频率的局部倾角，该过程是首先基于局部平面波方程，得到由x方向偏导算子及y方向偏导算子表示的局部倾角后，再基于傅里叶逆变换与频响函数、以及偏导算子之间的关系，进行替换；然后基于偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数之间的关系，将x方向的希尔伯特变换的响应函数与y方向的希尔伯特变换的频响函数之商确定为局部倾角的估算值，这里采用了一定的估算过程。
在得到局部倾角场的估算值之后，可以基于局部倾角场的估算值，生成平面波分解算子；然后基于平面波分解算子及地震波场共偏移距数据，得到绕射波数据。
步骤S104，基于绕射波数据，确定待处理区域的成像结果。
具体而言，可以对绕射波数据进行数据偏移等处理，最后获得地下不连续地质体成像结果，即上述待处理区域的成像结果。
本发明实施例提供了一种不连续地质体检测方法，获取待处理区域的地震波场共偏移距数据；基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；其中，局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定；基于绕射波数据，确定待处理区域的成像结果。该方法中，从理论出发确定局部倾角场的估算值，降低了实际数据对局部倾角场的干扰，提高了对绕射波的分离效果，从而提高了不连续地质体检测的质量。
本发明提出了另一种不连续地质体检测方法，该方法在图1所示的方法基础上实现。该方法涉及地震勘探的高分辨率成像的技术领域。该方法从平面波方程出发，利用有限脉冲响应滤波器，推导了偏导算子和Hilbert变换的频率响应函数，获得准确的局部倾角场，为地下不连续地质体精确成像奠定基础。
如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S200，获取待处理区域的地震波场共偏移距数据。
步骤S202，基于局部平面波方程获得局部倾角场表达式。
局部平面波方程为：
其中S为地震波场数据，t为时间，x表示空间方向，σ为局部倾角场。局部倾角可以表示为：
步骤S204，利用有限脉冲响应滤波器，计算偏导算子的频率响应函数。
偏导算子的高阶频率响应函数可以表示为:
其中z表示对信号采用z变换形式表示的符号，k表示对函数展开时保留前k项。
步骤S206，利用有限脉冲响应滤波器，计算Hilbert变换的频率响应函数。
Hilbert变换的高阶频率响应函数可以表示为：
其中z表示对信号采用z变换形式表示的符号，k表示对函数展开时保留前k项。
步骤S208，结合偏导算子和Hilbert变换的频率响应函数得到局部倾角表达式。
其中，FFT-1表示傅里叶逆变换，
是偏导数在x方向上的频响函数，
是偏导数在y方向上的频响函数，c为不依赖于时间和空间的样间隔，取cx＝cy,H(x)为x方向的Hilbert变换的频响函数，H(y)为y方向的Hilbert变换的频响函数，Hx和Hy分别是二维Hilbert变换在x方向和y方向上的分量。
步骤S210，将局部倾角场用于共偏移距地震数据绕射波数据分离，并通过数据偏移获得地下不连续地质体成像结果。
R＝C(σ)S
其中，C表示平面波分解算子，R为滤波后的绕射波数据。
I＝MR
其中，I为地下不连续地质体成像结果，M表示偏移算子。
由于上述方法从数学公式本身出发，避免了传统的数据驱动方式，在数据处理方面具有较好的鲁棒性和稳定性，达到对地下不连续地质体成像的目的，定位地下空间中的异常构造，降低事故风险。
对应于上述方法实施例，本发明实施例还提供一种不连续地质体检测装置，如图3所示，该装置包括：
数据获取模块300，用于获取待处理区域的地震波场共偏移距数据；
绕射波确定模块302，用于基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定；
成像模块304，用于基于绕射波数据，确定待处理区域的成像结果。
进一步地，上述装置还包括局部倾角场确定模块；局部倾角场确定模块用于：基于局部平面波方程，确定地震波场数据的偏导算子；基于预先确定的滤波原理，确定偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数；基于偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数，确定局部倾角场的估算值。
进一步地，上述绕射波确定模块还用于：基于局部倾角场的估算值，生成平面波分解算子；基于平面波分解算子及地震波场共偏移距数据，得到绕射波数据。
本发明实施例提供的不连续地质体检测装置，与上述实施例提供的不连续地质体检测方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种电子设备，参见图4所示，该电子设备包括处理器130和存储器131，该存储器131存储有能够被处理器130执行的机器可执行指令，该处理器130执行机器可执行指令以实现上述不连续地质体检测方法。
进一步地，图4所示的电子设备还包括总线132和通信接口133，处理器130、通信接口133和存储器131通过总线132连接。
其中，存储器131可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口133(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线132可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器130中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器130可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器131，处理器130读取存储器131中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，该机器可执行指令促使处理器实现上述不连续地质体检测方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的不连续地质体检测方法及装置和电子设备的计算机程序产品，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。
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 (7)
1.一种不连续地质体检测方法，其特征在于，包括：
获取待处理区域的地震波场共偏移距数据；
基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定所述地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；所述局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定；
基于所述绕射波数据，确定所述待处理区域的成像结果；
所述局部倾角场的估算值通过以下方式确定：
基于局部平面波方程，确定地震波场数据的偏导算子；
基于预先确定的滤波原理，确定所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数；
基于所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数，确定局部倾角场的估算值；
基于预先确定的滤波原理，确定所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数的步骤，包括：
基于有限脉冲响应滤波器，分别计算所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏导算子的频率响应函数包括x方向偏导算子的频响函数以及y方向偏导算子的频响函数；
所述希尔伯特的频率响应函数包括y方向的希尔伯特变换的频响函数以及x方向的希尔伯特变换的响应函数；所述局部倾角场包括多个设定频率的局部倾角；
基于所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数，确定局部倾角场的估算值的步骤，包括：
将所述x方向偏导算子的频响函数的傅里叶逆变换参数以及所述y方向偏导算子的频响函数的傅里叶逆变换参数之商，确定为所述局部倾角场在设定频率的局部倾角；
基于所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数之间的关系，将所述x方向的希尔伯特变换的响应函数与所述y方向的希尔伯特变换的频响函数之商确定为所述局部倾角的估算值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定所述地震波场共偏移距数据中的绕射波数据的步骤，包括：
基于局部倾角场的估算值，生成平面波分解算子；
基于所述平面波分解算子及所述地震波场共偏移距数据，得到绕射波数据。
4.一种不连续地质体检测装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取待处理区域的地震波场共偏移距数据；
绕射波确定模块，用于基于预先确定的局部倾角场的估算值，确定所述地震波场共偏移距数据中的绕射波数据；所述局部倾角场的估算值基于局部平面波方程以及预先确定的滤波原理确定；
成像模块，用于基于所述绕射波数据，确定所述待处理区域的成像结果；
所述装置还包括局部倾角场确定模块；所述局部倾角场确定模块用于：
基于局部平面波方程，确定地震波场数据的偏导算子；
基于预先确定的滤波原理，确定所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数；
基于所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数，确定局部倾角场的估算值；
所述局部倾角场确定模块还用于：基于有限脉冲响应滤波器，分别计算所述偏导算子的频率响应函数，以及希尔伯特变换的频率响应函数。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述绕射波确定模块还用于：
基于局部倾角场的估算值，生成平面波分解算子；
基于所述平面波分解算子及所述地震波场共偏移距数据，得到绕射波数据。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至3任一项所述的方法。
7.一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计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至3任一项所述的方法。
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