JP3973113B2 - 楕円波の識別方法とその装置および地震探査システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多軸の受信機によって受信された電波の複数の軸に沿って測定された成分の組み合わされた処理によって、物質媒体で伝搬する電波の中から楕円波を識別することができるろ波方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明による方法は、種々の分野で用途を見いだすことができる。本発明は、地層に適用されたディスターバンス（変動）に応じて地層によって放射される波が３軸ジオホンすなわち"トリホン"のような地面に設置された受信機によって受信される地球物理学的な探査、および、地震探査に特に適用することができる。
【０００３】
特に、地震探査において、表面波のような波は深く浸透しないことがよく分かっている。従って、それらは地球物理学的な探査にとって有効な情報は提供せず、ノイズと考慮される。それらのエネルギーは、有効な信号のエネルギーと比較して往々にして高い。従って表面波はろ波しなければならない。
【０００４】
２つのタイプの表面波は弾性を有する一様な半無限媒体の表面に沿って伝搬する。２つのタイプの波とは、粒子の動きが伝搬平面に残るレイリ（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）波と粒子の動きが伝搬平面に直角なラブ（Ｌｏｖｅ）波とである。レイリ波としての粒子の動きは三角関数（レトログレード、反時計）方向をカバーする楕円に追随する（以下、この波を楕円波という。）。楕円の軸線は垂直方向であり、主軸と第２の軸との間の比は媒体の弾性パラメータに依存するが、１．４乃至１．９の範囲内になる。
【０００５】
地層は、その表面の近くでウエザー層と称される低速度層（以下、この低速度層をウエザー層という。）を有し、この低速度層でフロア上の反射とこの低速度層の上部との間でいくつかの周波数について正干渉によって形成された（疑似レイリ波と称される）案内波（以下、この案内波を疑似レイリ波という。）が形成される。またこれらの案内波は、源と受信機を含む垂直方向の平面において伝搬する楕円波である。これらの波のいくつかについては粒子の動きは、レイリ波の特性として反時計回り（レトログレード）であり、他の波に関しては時計回り（プログレード）である。
【０００６】
基本軸の比はウエザー層の厚さ、および、この層と下層との間の速度コントラストによって変化する。レイリ波とウエザー層の種々の案内波モードによって形成された全体は非常に分散的であり、明らかな速度は、周波数で変化し、広い範囲をカバーすることができる。その結果、表面波はサイズモグラム（地震動記録）の大きな部分をカバーし、それによって大きなエネルギーによる有効な情報を隠す。これらの波のすべては伝搬平面に含まれる。それらは楕円形であり、一般に直線的に極性化される直接、および、反射波から識別される。その基本軸は垂直方向、および、水平方向に接近している。
【０００７】
本体波と同様に、表面波は過渡的である。疑似レイリ波モードの各々によるディスターバンスは、その特定の速度で受信点を通過する。作用、および、反作用の原理によって、ディスターバンスの時間積分はゼロであり、要するに、１つの点で記録されたディスターバンスはゼロ領域の小さい波である。
【０００８】
これらを合計するためにレイリタイプの表面波は、認識基準を利用できるときに容易に配置することができる基本部分と、本体波とは異なり、認識基準を与える楕円部分と、受信点に対応するトレースでそれらの持続時間が１つまたはいくつかの振動に制限される過渡部分と、時間ウインドウで制限された周波数定数を有する分散部分とを有する。
さらに詳細には表面波については次の書類において示されている。
【０００９】
１９５３年トルストイＩ．、ウスディンＥ．(Tolstoy I.,Usdin E.)による"層状に形成された弾性液体媒体の分散性特性：レイ理論"地球物理学第１８巻８４４乃至８７０ページまたは１９９６年ムーニーＨ．、ボルトＢ．(Mooney H., Bolt B.)による"１つの表面層において第１の３つのレイリモードの分散特性"に記載されている。
【００１０】
従来のろ波方法は、直列の相互接続されているジオホンの"ストリング"を地震受信機として使用し、その各信号を重ねることから成る。さらに有効には、表面波の最も長い波長に等しい距離または少なくとも２つのトレースの間の距離に等しい距離をカバーしなければならない。これは、数十メートルのケーブル、大きなスペースと重量、および、大きな位置決め、および、メインテナンス作業を必要とする。このろ波タイプは、表面波と反射信号との間の明らかな水平方向の速度差に基づいて位置決めの方向にのみ有効である。３Ｄにおいて使用可能な等方性の地面のフィルタの製造は実際に実施するには重すぎる。
【００１１】
地面フィルタを使用した後にサイズモグラム（地震動記録）に残る表面波をろ波する他の公知の方法は、ある時間制限の後、すなわち、表面波の到着から、ジオホンによってピックアップされたものを無音とするか、ローカットフィルタを使用することによってある値以下のすべての周波数を削除することによることから成る。これらのフィルタは分離された周波数領域への記録の分解、および、ノイズのある周波数領域の削除に基づいている。
【００１２】
複数の軸線の地震受信機を使用し、少なくとも２つの直交軸線に沿って信号を処理して表面波の識別を行うことができる公知の地震探査方法がある。
【００１３】
例としての米国特許第ＵＳ−Ａ−４，４５８，３４１号は、レイリ波を検出するに適した処理装置と関連する２軸または３軸のピックアップによって地層からくる地震信号を受信する地震探査方法を示している。信号ピックアップの半径方向Ｘ、および、垂直方向Ｖ成分は、この処理装置のろ波、エンベロープ検出、および、比較回路に提供することができ、この処理装置は、その特別の特徴からレイリ波の受信ウインドウを決定して受信信号からの減算を制御することができる。
【００１４】
米国特許第４，９３５，９０５号は、地層からくる波を受けるために２軸または３軸ジオホンを使用する地震探査方法を示す。ピックアップされる種々の成分は極座標で表される。レイリ波の成分は、平均値方法を適用することによってこれらの成分から得られ減算することができる。
【００１５】
複数軸のジオホンによって表面波をろ波する方法は、１９９５年グラスゴーの５７回ＥＡＥＧ会議の"拡張アブストラクト"で示されている。
【００１６】
また特許第ＦＲ−Ａ−２，６４８，５６７号は、電波分析技術を必要とする、例えば脳波の分析に適用される信号デジタル処理方法を示している。
【００１７】
混合時間周波数ろ波：
周波数ろ波は、表面波（１５Ｈｚまでの最も低い周波数あるいはそれ以下の周波数）の周波数成分のフーリエドメインにおける削除、および、保存した周波数領域からの信号の再構成が続くトレースの高周波分解である。勿論これらの時間または周波数領域のノイズの削除は、これらの領域に属する有効な信号部分の削除を招く。削除すべきノイズから認識される領域と信号を引き出すことが望ましい場合残りの部分との間で重複を制限するために、２つの二次元の時間周波数分解を実行することは公知である。
【００１８】
本発明による方法は、"ウェーブレット解析"と称される"時間−周波数"信号分析を使用し、その場合、信号は、幾何学数列によってサイズが変化するウェーブレットの配列によって信号が分析され、各ウェーブレットは、その長さの部分と等しいステップでトレースに沿って解釈される。この技術は、例えば、１９８４／１９８５年グーピロードＰ．とグロスマンＡ．とモーレットＪ．（Goupillaud P., Grossmann A., Morlet J.）による地質探査第２３巻の８５乃至１０２ページの"地震信号分析におけるサイクルオクターブ、および、関連変換"に示されている。
【００１９】
ウェーブレット変換の分析信号は、ゼロ平均値の信号である。例えば、リッカーインパルス
【００２０】
【数１】

を使用することができる。
【００２１】
ウェーブレット変換において、信号は一定の形状を有する。ウェーブレット変換による時間・周波数分解はディスクリート（サンプル）オペレーションである。与えられた寸法に関して、信号はせいぜい１つの期間（サイクル）に等しい一定のステップでシフトされる。信号のサイズは変化する。２（多くても、すなわち、１オクターブ）までの一定の幾何学的な比例によってスケール係数Ｅを変化することにより拡張または圧縮される。時間Ｔでのサンプル、および、ウェーブレット変換のスケール係数Ｅは、時間Ｔの中心のスケール係数Ｅのウェーブレットによるトレースの結果である。
【００２２】
もしｈ（ｔ）がウェーブレットのベースで、ａがウェーブレットのスケール係数で、ｂによって変位されるとき、
【００２３】
【数２】

ここで、ａは、スケール係数またはパラメータであり、ｂは時間トランスレーションパラメータである。信号s(t)のウェーブレット変換は次のように表される。
【００２４】
【数３】

逆ウェーブレット変換は、係数の範囲内について、対応するウェーブレットによるウェーブレット変換の各項の積の合計である。
【００２５】
【数４】

【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、（例えば地層のような）物質媒体で伝搬する他の波から少なくとも１つの伝搬平面で伝搬する楕円波を識別することができる。それは、少なくとも２つの直交方向の波の成分に関する少なくとも１つの受信機（前記地層と結合されたジオホンまたは加速度計のような１つまたはいくつかの検出器を有する）による検出を含む。
【００２７】
さらに、本方法は、受信された波に応じて受信機によって生じた信号のウェーブレット変換の決定、および、その各振幅の比に基づいた基準によってこれらのウェーブレット変換の振幅の選択とを有することを特徴とする。
【００２８】
１つの実施例によれば、ろ波すべき楕円波の楕円率を有する楕円率の範囲を選択する段階と、選択された解析ウェーブレットの一連のスケール係数（ｆ）と時間（Ｔ）とに対応したウェーブレット変換の一連の連続したサンプル（ＴＯ_n（Ｚ），ＴＯ_n（Ｘ））を得るために、少なくとも２つの直行する方向で受信する信号のウェーブレット変換を行う段階と、
下記の比を決定する段階と、
ｒ₁＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ），および，
ｒ₂＝−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ），
ここで（ｎ−１，ｎ，ｎ＋１）は連続整数、
前記比の値ｒ₁，ｒ₂が選択された楕円率の範囲にあるサンプルを選択する段階と、逆ウェーブレット変換を行うことによって楕円波フィールドを再構成する段階とを有し、この再構成の楕円波フィールドは受信された信号から減算される。
【００２９】
この識別方法は、表面波またはチューブ波と称される波をろ波するように地面の近傍または地中に１つまたはいくつかの、多軸受信機を設定することによって地層を伝搬する楕円波をろ波するために使用される。
【００３０】
この識別方法は、音響または地震波が地層に出力され、地下の地層の地震探査方法に用いられ、地層の断層によって反射された波が少なくとも２つの異なる方向で、その波の成分を検出するために適した１つまたはいくつかの受信機によって受信され、ピックアップされた信号が記録され、その記録された信号は、受信された波に応じて各受信機に発生された信号のウェーブレット変換を決定し、かつ、各振幅の比に基づいた基準によってこのウェーブレット変換から生じる信号の振幅を選択することによって、楕円波を消去するために処理される。
【００３１】
地震探査方法の１つの実施例によれば、ろ波すべき楕円波の楕円率を有する楕円率の範囲を選択する段階と、選択された解析ウェーブレットの一連のスケール係数（ｆ）と時間（Ｔ）とに対応したウェーブレット変換の一連の連続したサンプル（ＴＯ_n（Ｚ），ＴＯ_n（Ｘ））を得るために、少なくとも２つの直行する方向で受信する信号のウェーブレット変換を行う段階と、
下記の比を決定する段階と、
ｒ₁＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ），および，
ｒ₂＝−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ），
ここで（ｎ−１，ｎ，ｎ＋１）は連続整数、
前記比の値ｒ₁，ｒ₂が選択された楕円率の範囲にあるサンプルを選択する段階と、逆ウェーブレット変換を行うことによって楕円波フィールドを再構成する段階によって記録信号を処理し、再構成された楕円波フィールドを受信された信号から減算する。
【００３２】
本発明による装置は、（例えば、地球物理学の応用における２軸または３軸のジオホンのような）少なくとも２つの直交する方向において波の成分を検出するのに適した、物質媒体（例えば、地層のような）と結合した少なくとも１つの受信機によって、物質媒体中を伝搬する音響または地震波から楕円波を識別することができる。
【００３３】
それは、受信された波に応じて受信機に生じた信号のウェーブレット変換を決定し、および、その信号の各振幅の比に基づいた基準によってこれらのウェーブレット変換から生じる信号の振幅を選択するのに適した処理装置を有することを特徴とする。
【００３４】
処理装置は、少なくとも２つの直行する方向で受信する信号のウェーブレット変換を行い、選択された解析ウェーブレットの一連のスケール係数（ｆ）と時間（Ｔ）とに対応したウェーブレット変換の一連の連続したサンプル（ＴＯ_n（Ｚ），ＴＯ_n（Ｘ））を得る装置と、比率
ｒ₁＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ），および，
ｒ₂＝−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ），
ここで（ｎ−１，ｎ，ｎ＋１）は連続整数、
を決定する装置と、前記比の値ｒ₁，ｒ₂が選択された楕円率の範囲にあるサンプルを選択する装置と、逆ウェーブレット変換を行うことによって楕円波フィールドを再構成する装置とを有し、再構成された楕円波フイールドは、その後、受信された信号から減算によって削除される。
【００３５】
また、本発明は地層において波を発生する地震源と、地層に結合されると共に、少なくとも２つの直交する方向で受信された波の成分を検出するために適した少なくとも１つの受信機と、地震波の送出−受信サイクルの実施を制御し、各受信機によって受信された信号を記録する制御装置とを有する地層を地震で探査するシステムに関する。
【００３６】
この装置は、それらを中央制御、および、記録研究室またはコンピュータセンタに伝達する前に信号を予め処理する局所集録ユニットに含まれる上述したような楕円波識別装置を有することを特徴とする。
【００３７】
本発明による楕円波フィルタは、地面の各場所に１つの２成分受信機を使用することによって表面波のエネルギーろ波を行い、地震トレースを時間−スケールブロックに分解する。この方法は、選択された各受信点に３成分受信機によって１つ、または、いくつかのジオホンストリングスを備えた、通常使用されている重い地表受信装置を置換する方法を提供する。
【００３８】
地表の３軸受信機によってつくられる信号に関して提案した本発明の方法で得られたろ波品質は、非常に長い長さにわたってジオホンストリングの記録を積み重ねることによって従来のように得ることができるものよりも良好である。それは楕円波の真の楕円性を考慮し、真の楕円性は、その偏波の性質に関して簡単な仮説が立てられることなく、実際には非常に変化する。楕円波のろ波は、高速の表面波の減衰を可能にする。また、１つの多成分受信機によって記録することは、距離をおいた記録の積み重ねによる高周波の減衰を回避する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００４０】
本発明による方法は、楕円波を検出し識別するために上述したこの従来の技術分野の信号波変換技術の開発に関する。
【００４１】
その効果に対して所定の期間（すなわち、１サイクルの）の１／４でサンプルされた成分Ｘ、および、Ｚのウェーブレット変換ＴＯ（Ｘ）、および、ＴＯ（Ｚ）を決定した後、楕円波の存在の可能性は、（基本である）楕円波の通過を通してＺのｎ番目のサンプルのＸの（ｎ−１）番目のサンプルに対する変換比率
ｒ＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ）並びに
−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ）
を計算することによって調べることができる。実際にこの比ｒはこの楕円波の楕円率ａ／ｂに等しいことをチェックすることができる。
【００４２】
従って、比ｒの値がこの楕円率の範囲ｆに含まれる波のウェーブレット変換を選択することによって、その楕円率が所定の楕円率の範囲ｆに含まれる楕円波の存在を検出することが可能になる。
【００４３】
表面波のない地震波の再構成は、比
ｒ＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ）または
ｒ＝−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ）
が楕円率の範囲ｆに含まれる時間−スケールブロックを除去することによって行うことができる。比ｒが決定された楕円率の範囲にある時間−スケールブロックは表面波の影響を評価することができる。この影響は、最初のサイズモグラム（地震動記録）から減算することができる。
【００４４】
次に、フィルタ構造について記述する。
【００４５】
楕円波は次のようにろ波することができる。
【００４６】
１）２つまたは３つの成分の記録の成分Ｘ、および、Ｚの波のウェーブレット変換を行う。
【００４７】
２）ろ波すべき波の楕円率を画定する楕円率の範囲を選択する。
【００４８】
３）各トラックに関して（すなわち、解析ウェーブレットのスケール係数の各値において）また各時間サンプル毎に（すなわち、この波の各移動による）次の比を計算する。
【００４９】
ｒ₁＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ）
ｒ₂＝−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ）
４）サンプルの確認による選択
ａ）ｒ₁が選択された楕円率の範囲に含まれるサンプルＴＯ_n（Ｚ）、及び
、ＴＯ_(n-1)（Ｘ）、および、
ｂ）ｒ₂が選択された楕円率の範囲に含まれるサンプルＴＯ_n（Ｚ）、及び
、ＴＯ_(n+1)（Ｘ）を確認によって選択し、および、選択された楕円率
の範囲に含まれないサンプルをゼロにする。
【００５０】
５）逆ウェーブレット変換によって楕円波フィールドを再構成する。
【００５１】
オリジナルのサイズモグラム（地震動記録）から得られる楕円波フィールドを減算することは楕円波のないサイズモグラム（地震動記録）を得るためにはそれで十分である。
【００５２】
本発明を実施する装置は、少なくとも１つの多成分音響または地震波受信機Ｒと組み合わされる（図１，２参照）。この受信機Ｒは、少なくとも２つのピックアップを有し、その軸線は、検出される楕円偏波平面に関連して選択される２つの直交する方向を向いている。例えば、地震探査において、通常、軸線の１つが地震源、および、受信機結合場所を含む平面に配置された３軸の受信機が使用される。この装置は、受信機Ｒによって生成された種々の信号をサンプリング、および、デジタル化するアナログデジタル変換器２を含む処理装置１を有する。垂直方向のピックアップの軸線を含む平面の可能な包囲性の変位と、使用する地震源の場所、および、受信機Ｒの場所を含む垂直方向の基準平面に関する水平方向のピックアップの軸線を含む平面の可能な方位角の変位を計算に入れるために、処理装置１は、この基準平面で座標Ｘ，Ｚを計算する計算エレメント３と受信された波の間の楕円波を識別し、上述したアルゴリズムによってそれらを削除するフィルタプロセッサ４とを有する。実際には、プログラムされたコンピュータのフィルタプロセッサ４は、識別アルゴリズム段階を実行するために使用されることが好ましい。
【００５３】
各受信機Ｒによって生成された信号の集録、および、処理の機能のすべてを満足するために、本発明によれば、フランス特許出願に示されたような局所集録ユニットＲＴＵ（図２参照）を使用することが有利である。各地域的な局所集録ユニットＲＴＵｉ（図２参照）は、少なくとも１つの地表地震受信機Ｒｉ，Ｒｊに隣接してそれに接続して配置される。管理プロセッサに加えて、種々の地震信号の組み合わせ、データ圧縮、地震設備（地震受信機、および、電子装置等）の展開段階中にリアルタイムの品質の制御のような伝送の前に、これらの局所集録ユニットＲＴＵは、リアルタイム延長機能を実行するためにプログラムされた（ＤＳＰタイプの）補完的なコンピュータプロセッサを有する。各局所集録ユニットＲＴＵはケーブル、および、無線装置を通してそれらを中央制御、および、記録研究室に搬送する前に地震源Ｓによって地面に搬送される地震波に応じて層の構造から受信された地震データを獲得して予め処理する。
【００５４】
本発明による方法を実施するために適した追加の処理プログラムは、この場合、このような環境において少なくとも１つの多軸受信機Ｒに接続されたこのような地表ユニットに含まれる。
【００５５】
また処理装置は、間に配置されたハイパスフィルタ（図示せず）を有する。
【００５６】
また中央の地上の研究室か、または、計算センターのいずれかにおいて、地上で獲得した後、各受信機の３つの成分の内少なくとも２つの成分を記録し、ろ波することができる。
【００５７】
次に、実験上のバリデーションについて説明する。地震の記録は地震装置で行われ、その地震装置は９個の相互接続されたジオホン、または、３Ｃを備えた１つの３軸地震受信機を有する従来のジオホンストリングと、重量低下地震源と、２ミリ秒ステップ集録アセンブリとを有する。
【００５８】
楕円波ろ波の適用例：
図３乃至図６は、本発明の方法を適用したウェーブレット変換の逆変換によるサイズモグラム（地震動記録）の再構成の結果を示す。この変換は時間の１／４の期間でサンプル化される。半オクターブのサンプリングのスケールは、２４ｍｓのベースサイクルの１／４の十分な再構成、および、２．５オクターブの分析信号圧縮を行う。良好な再構成を行うために、サンプリング間隔は、最も狭い信号の期間の１／８に等しいことが望ましい。
【００５９】
次に、楕円波の判定について述べる。
【００６０】
表面波を構成する周波数バンドは、有効な信号よりさらに制限される。これらの波は、制限された数のオクターブで判定され、楕円波の判定結果はオリジナルのサイズモグラム（地震動記録）から減算される。
【００６１】
周波数分析は異なる周波数バンドでフィルタを並置することによって実行される。楕円率分析は、分離された楕円率の範囲を有するサイズモグラム（地震動記録）をフィルタすることによって実行することができる。
【００６２】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は分析は５７０ｍ／ｓでの到達が主として（−０．８と２．２）の範囲内の楕円率の範囲でフィルタされたＺ成分のサイズモグラム（地震動記録）であり、それぞれ、（−２．２，−０．８），（−０．８，０），（０，０．８），（０．８，２．２）の楕円率の範囲のフィルタによるものである。負の値は、これらの楕円波が粒子の時計方向の動き（天体運行方向の動き、プログレイドモーション）を生じることを意味する。これらはセザワ波として知られているＭ２波である。また、説明した楕円波の主軸は水平方向にある。これらの分離したフィルタは種々の記録された波の楕円特性を分析することを可能にしてその性質を特定することを可能にする。
【００６３】
次に、地表フィルタとの比較について述べる。
【００６４】
図５（Ａ）乃至（Ｃ）において、それぞれ、ジオホンストリングで得られる記録と、１つの３−Ｃピックアップの成分Ｚと、楕円波フィルタからの信号が示されており、例えば、５７０ｍ／ｓの疑似レイリ波ジオホンストリングによっては短か過ぎるので、ろ波されないことを示している。また、これは２２００ｍ／ｓの表面波の場合である。楕円波フィルタは、これらの領域でさらに有効である。さらに、反射フィールドの周波数の内容は、１つの３−Ｃピックアップから得られるろ波サイズモグラム（地震動記録）でさらに広く見える。ろ波サイズモグラム（地震動記録）５（Ｃ）において、低速の波が残り、その偏波は実際にはリニヤである。
【００６５】
この波は一定の疑似期間を有し、ウェーブレット時間−周波数フィルタによって容易に除去される。
【００６６】
図６（Ａ）乃至（Ｄ）は高周波のイベントによって示される空気波で、使用される楕円波フィルタによって減衰される尺度を示している。（Ａ）は未処理成分Ｚのサイズモグラム（地震動記録）、（Ｂ）は楕円波フィルタ経由後のサイズモグラム（地震動記録）、（Ｃ）はウェーブレット時間−周波数フィルタ経由後のサイズモグラム（地震動記録）、（Ｄ）はロ−パスフィルタ経由後のサイズモグラム（地震動記録）である。
【００６７】
これは上述した例によって確認されるように、もしソース受信機方向、および、垂直方向の記録が利用できるのであれば、表面波の楕円波、レイリ波、および、疑似レイリ波は楕円波フィルタによってろ波することができる。
【００６８】
地表の３軸受信機Ｒによって製造された信号で提出されたウェーブレットフィルタ方法の結果は、２０メートルにわたって広がる９個のジオホンによって行われる記録を積み重ねることによる従来のものより良好である。ウェーブレットフィルタは、高速度表面波の減衰を行うことができ、１つのピックアップの記録は、スペースアウト記録によって高周波の減衰を防止することができる。
【００６９】
本発明による方法は、地球物理学の応用の範囲内で、他の波に関して楕円特性の波を識別するために、例えば、直線偏波、または、他の楕円波を識別することができる。このような楕円波は、表面波またはチューブ波である。
【００７０】
地球物理学的なデータの処理に適用される実施モードを説明した。本発明による楕円波の識別、および、ろ波方法は、もちろん電気、電子物理的な信号に、音響または地震波とは別の他の波のタイプに、及び他の分野の応用にも使用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、少なくとも２つの直交方向で波の成分を少なくとも１つの受信機で検出し、それに応じて発生する信号のウェーブレット変換の決定と、その各振幅の比に基づいた基準によって振幅を選択することにより、地震波の表面波の楕円波をろ波検出でき、この楕円波のフィールドを受信信号から減ずることにより、容易、かつ、正確に地震波の主要波を分離できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の媒体内伝搬楕円波ろ波方法が適用された装置の主要部のブロック図である。
【図２】 本方法を実施するように設計された装置が受信した信号を予め処理する局所集録ユニットの配置の説明図である。
【図３】 図３は、（Ａ）はオリジナルのサイズモグラム（地震動記録）、（Ｂ）は楕円波、（Ｃ）は（Ａ）と（Ｂ）の２つのサイズモグラム（地震動記録）の間の差を計算することによって得られるサイズモグラム（地震動記録）を、示す図である。
【図４】 図４は分離された楕円率の範囲にろ波されたＺ成分のサイズモグラム（地震動記録）を示す図で、（Ａ）は（−２．２，−０．８），（Ｂ）は（−０．８，０），（Ｃ）は（０，０．８）、（Ｄ）は（０．８，２．２）の楕円率の範囲のろ波を経たものを示す。
【図５】 図５は、（Ａ）はグラウンドフィルタを形成する９つのジオホンのストリングで得られたサイズモグラム（地震動記録）、（Ｂ）は１つの３軸受信機で得られるサイズモグラム（地震動記録）、（Ｃ）は本発明による楕円波ろ波の結果のサイズモグラム（地震動記録）を、示す図である。
【図６】 図６はＺ成分のサイズモグラム（地震動記録）であって、（Ａ）は処理前のサイズモグラム（地震動記録）、（Ｂ）は楕円波フィルタにろ波されたときのサイズモグラム（地震動記録）、（Ｃ）はウェーブレット時間−周波数フィルタを経た後のサイズモグラム（地震動記録）、（Ｄ）は空中波のろ波後のサイズモグラム（地震動記録）を、示す図である。
【符号の説明】
１ 処理装置
２ アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）
３ 計算エレメント
４ フィルタプロセッサ
Ｒ 受信機
ＲＴＵ 局所集録ユニット
Ｓ 地震源

Claims (16)

1. １つの平面を形成する少なくとも２つの直交方向の波の成分に対応する信号を提供する少なくとも１つの多成分受信機（Ｒ）によって受信され、物質媒体中の少なくとも１つの伝搬平面で伝搬する、楕円波フィールドを識別する楕円波識別方法であって、
   識別すべき楕円波の楕円率を画定する楕円率の範囲を選択する段階と、
   解析ウェーブレットの異なるスケール係数と時間に対応したウェーブレット変換の一連のサンプルを形成するために、前記波の成分に対応する信号のウェーブレット変換を各々の波の成分に対して決定する段階と、
   お互いに関して移動した前記一連のサンプルのサンプル振幅の比を形成することにより、選択された楕円率の範囲に依存する基準によって、各々の前記一連のサンプルの中からサンプルを選択する段階とを有する楕円波識別方法。
2. １つの平面を形成する少なくとも２つの直交方向（Ｘ、Ｚ）の波の成分に対応する信号を提供する少なくとも１つの多成分受信機（Ｒ）によって受信され、物質媒体中の少なくとも１つの伝搬平面で伝搬する、楕円波フィールドを識別する楕円波識別方法であって、
   識別すべき楕円波の楕円率を画定する楕円率の範囲を選択する段階と、
   選択された解析ウェーブレットの一連のスケール係数（ｆ）と時間（Ｔ）に対応したウェーブレット変換の一連の連続したサンプル（ＴＯ _n （Ｚ）、ＴＯ _n （Ｘ））を得るために、少なくとも２つの直行方向（Ｘ、Ｚ）で受信した信号のウェーブレット変換（ＴＯ（Ｘ）、ＴＯ（Ｚ））を形成する段階と、
   移動した前記サンプルの比
   ｒ₁＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ）、および、
   ｒ₂＝−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ）、
   ここでｎ−１，ｎ，ｎ＋１は連続整数、
   を決定する段階と、
   前記比の値ｒ₁，ｒ₂が選択された楕円率の範囲にあるサンプルを選択する段階と、
   逆ウェーブレット変換を行うことによって楕円波フィールドを再構成する段階とを有する楕円波識別方法。
3. 少なくとも１つの前記受信機は地層に結合されたジオホンまたは加速度計である複数の方向性検知器を含む請求項１に記載の楕円波識別方法。
4. 少なくとも１つの前記受信機は地層に結合されたジオホンまたは加速度計である複数の方向性検知器を含む請求項２に記載の楕円波識別方法。
5. 少なくとも１つの前記受信機は、楕円表面波をろ波するために地面の表面近傍に設定された少なくとも１つの受信機に結合されたジオホンまたは加速度計である複数の方向性検知器を含む請求項１に記載の楕円波識別方法。
6. 少なくとも１つの前記受信機は、楕円表面波をろ波するために地面の表面近傍に設定された少なくとも１つの受信機に結合されたジオホンまたは加速度計である複数の方向性検知器を含む請求項２に記載の楕円波識別方法。
7. 少なくとも１つの前記受信機は、少なくとも１つの井戸に沿って伝搬する楕円波をろ波するために、地層に堀込んだ少なくとも１つの井戸内に設定された少なくとも１つの受信機に結合されたジオホンまたは加速度計である複数の方向性検知器を含む請求項２に記載の楕円波識別方法。
8. 前記再構成の楕円波フィールドを少なくとも１つの前記受信機により受信された信号から減算する請求項１に記載の楕円波識別方法。
9. 前記再構成の楕円波フィールドを少なくとも１つの前記受信機により受信された信号から減算する請求項２に記載の楕円波識別方法。
10. 地下の地層に対して音響または地震波を出力する段階と、
    少なくとも２つの異なる方向で受信した波の成分を検出する少なくとも１つの多成分受信機（Ｒ）によって地下の地層の断層によって反射された楕円波を受信する段階と、
    受信された波に応じて少なくとも１つの受信機によって受信した信号を記録する段階と、
    少なくとも１つの伝搬平面で伝搬する、受信した楕円波を識別する段階とを有し、
    前記識別する段階は、
    識別すべき楕円波の楕円率を画定する楕円率の範囲を選択する段階と、
    解析ウェーブレットの異なるスケール係数と時間に対応したウェーブレット変換の一連のサンプルを形成するために、前記波の成分に対応する信号のウェーブレット変換を各々の波の成分に対して決定する段階と、
    お互いに関して移動した前記一連のサンプルのサンプル振幅の比を形成することにより、選択された楕円率の範囲に依存する基準によって、各々の前記一連のサンプルの中からサンプルを選択する段階とを有する地下の地層の地震探査方法。
11. 地下の地層に対して音響または地震波を出力する段階と、
    少なくとも２つの異なる直交方向（Ｘ、Ｚ）で受信した波の成分を検出する少なくとも１つの多成分受信機（Ｒ）によって地下の地層の断層によって反射された楕円波を受信する段階と、
    受信された波に応じて少なくとも２つの直行方向で少なくとも１つの多成分受信機（Ｒ）によって受信した信号を記録する段階と、
    ２つの異なる直交方向により形成された少なくとも１つの伝搬平面で伝搬する、受信した楕円波を識別する段階とを有し、
    前記識別する段階は、
    識別すべき楕円波の楕円率を画定する楕円率の範囲を選択する段階と、
    解析ウェーブレットの異なるスケール係数と時間に対応したウェーブレット変換の一連の連続したサンプル（ＴＯ _n （Ｚ）、ＴＯ _n （Ｘ））を形成するために、前記波の成分に対応する信号のウェーブレット変換（ＴＯ（Ｘ）、ＴＯ（Ｚ））を各々の波の成分に対して決定する段階と、
    移動した前記サンプルの比
    ｒ₁＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ）、および、
    ｒ₂＝−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ）、
    ここでｎ−１，ｎ，ｎ＋１は連続整数、
    を決定する段階と、
    前記比の値ｒ₁，ｒ₂が選択された楕円率の範囲にあるサンプルを選択する段階と、
    逆ウェーブレット変換を行うことによって楕円波フィールドを再構成する段階とを有する地下の地層の地震探査方法。
12. 前記再構成の楕円波フィールドを受信された楕円波から減算する段階を更に有する請求項１１に記載の地震探査方法。
13. 少なくとも２つの直交方向の波の成分を検出する物質媒体に結合された少なくとも１つの受信機によって受信され、物質媒体中で伝搬する音響または地震波の中から少なくとも１つの伝搬平面で伝搬する楕円波を識別する楕円波識別装置であって、
    解析ウェーブレットの異なるスケール係数と時間に対応したウェーブレット変換の一連のサンプルを形成するために、前記波の成分に対応する信号のウェーブレット変換を各々の波の成分に対して決定し、
    お互いに関して移動した各々の異なる前記一連のサンプルのサンプル振幅の比を形成することにより、選択された楕円率の範囲に依存する基準によって、各々の前記一連のサンプルの中からサンプルを選択する、処理アセンブリを有する楕円波識別装置。
14. 前記処理アセンブリは、
    解析ウェーブレットの異なるスケール係数と時間に対応したウェーブレット変換の一連の連続したサンプル（ＴＯ _n （Ｚ）、ＴＯ _n （Ｘ））を形成するために、前記波の成分に対応する信号のウェーブレット変換（ＴＯ（Ｘ）、ＴＯ（Ｚ））を各々の波の成分に対して決定する手段と、
    移動した前記サンプルの比
    ｒ₁＝ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n-1)（Ｘ）、および、
    ｒ₂＝−ＴＯ_n（Ｚ）／ＴＯ_(n+1)（Ｘ）、
    ここでｎ−１，ｎ，ｎ＋１は連続整数、
    を決定する手段と、
    前記比の値ｒ₁，ｒ₂が選択された楕円率の範囲にあるサンプルを選択する手段と、
    逆ウェーブレット変換を行うことによって楕円波フィールドを再構成する手段とを有する請求項１３に記載の楕円波識別装置。
15. 前記再構成の楕円波フィールドを受信された楕円波から減算する手段を更に有する請求項１３に記載の楕円波識別装置。
16. 前記再構成の楕円波フィールドを受信された楕円波から減算する手段を更に有する請求項１４に記載の楕円波識別装置。

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