一种地震波场分离与去噪方法

摘要

一种地震波场分离与去噪的方法，步骤如下：第一步：将含有m道，每道有n个采样点的地震数据读取到二维数组F1中；第二步：将原始地震数据F1进行线性校正，得到L1；第三步：对经过线性校正后的地震信号L1进行奇异值分解；第四步：对对奇异值系列∑1进行处理，提取目标信号的奇异值∑2重构信号，得到L2；第五步：依据地震波速度和地震信号的时距规律，将重构后的信号L2进行线性时差反校正，得到F2，回到输入的数据域中；第六步：将线性反校正后的数据F2按输入时的地震数据格式输出，便完成了线性校正与奇异值分解联合实现地震波场分离与去噪，具有波场分离彻底的特点。

主权项

一种地震波场分离与去噪的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：将含有m道，每道有n个采样点的地震数据读取到二维数组F1中；第二步：将原始地震数据F1进行线性校正，得到L1：针对直线型信号(如：直达波、折射波)同相轴进行线性校正，其实现方法是给定线性同相轴的视速度值，通过视速度与偏移距的关系，为每一地震道确定线性校正时差，然后对每一地震道的每一个数据进行时移；线性校正时差的确定方法为： ΔT = x V T 其中：ΔT为线性校正时差，VT为需要校正的同相轴视速度，x为偏移距；针对非转换反射波(如：反射P‑P波、S‑S波)同相轴进行线性校正，其实现方法是在其时距规律的基础上，为每一地震道确定线性校正时差，然后对每一地震道的每一个数据进行时移；线性校正时差的确定方法为： Δt = t - t 0 = t 0 2 + x 2 v 2 - t 0 其中：Δt为非转换反射波线性校正时差，x为偏移距，t是偏移距为x的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，v为叠加速度；针对转换反射波(如：反射P‑S波)同相轴进行线性校正，则是在转换波时距规律的基础上，为每一地震道确定线性校正时差，然后对每一地震道的每一个数据进行时移；线性校正时差的确定方法为： Δ t PS = t PS - t 0 PS = 1 v P ( x P 2 + z 2 - z ) + 1 v S ( x S 2 + z 2 - z ) 其中：ΔtPS为转换反射波线性校正时差，xP为震源到转换点的距离，xS为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(xP+xS)的旅行时，t0PS为零炮检距情况下的旅行时，vP为P波速度，vS为S波速度，z为反射界面深度；第三步：对经过线性校正后的地震信号L1进行奇异值分解：L1＝U∑1VT其中：上角T表示转置，U由L1L1T的特征值向量构成，V由L1TL1的特征值向量构成，∑1由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上： Σ 1 = σ 1 0 σ 2 O 0 σ m 其中：σ1，σ2Λσm为L1的奇异值；第四步：对∑1进行处理，提取目标信号的奇异值∑2重构信号，得到L2；可将信号分为两类进行重构，具体如下：(1)奇异值分解低通滤波，提取线性波场： L Lp = Σ j = 1 p σ j u j v j T 其中：上角T表示转置，LLp为SVD低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，p为L1的秩，且1≤p≤m，σj为L1的第j个奇异值，uj为L1L1T的第j个特征向量，vj为L1TL1的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，分离出其它地震信号： L Hp = Σ j = q m σ j u j v j T 其中：上角T表示转置，LHp为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，q为L1的秩，且1≤q≤m，m为地震总道数，σj为L1的第j个奇异值，uj为L1L1T的第j个特征向量，vj为L1TL1的第j个特征向量；p和q的选择取决于奇异值的相对大小，具体做法是通过奇异值σj的下标j的函数曲线来确定；根据实际滤波情况，L2为LLp、LHP之一；第五步：依据地震波速度和地震信号的时距规律，将重构后的信号L2进行线性时差反校正，得到F2，回到输入的数据域中：针对直线型信号(如：直达波、折射波)同相轴进行线性反校正，在线性校正视速度值的基础上，通过速度与偏移距的关系，为每一地震道确定线性反校正时差，然后对每一地震道的每一个数据进行时移： ΔT = x V T 其中：ΔT为线性反校正时差，VT为需要校正的同相轴视速度，x为偏移距；针对非转换反射波(如：反射P‑P波、S‑S波)同相轴进行线性反校正，在其时距规律和线性校正视速度值的基础上，为每一地震道确定反校正时差，然后对每一地震道的每一个数据进行时移： Δt = t - t 0 = t 0 2 + x 2 v 2 - t 0 其中：Δt为反校正时差，x为偏移距，t为偏移距为x的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，v为叠加速度；针对转换反射波(如：反射P‑S波)同相轴进行线性反校正，在转换反射波时距规律和线性校正视速度值的基础上，为每一地震道确定线性反校正时差，然后对每一地震道的每一个数据进行时移： Δ t PS = t PS - t 0 PS = 1 v P ( x P 2 + z 2 - z ) + 1 v S ( x S 2 + z 2 - z ) 其中：ΔtPS为转换反射波线性反校正时差，xP为震源到转换点的距离，xS为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(xP+xS)的旅行时，t0PS为零炮检距情况下的旅行时，vP为P波速度，vS为S波速度，z为反射界面深度；第六步：将线性反校正后的数据F2按输入时的地震数据格式输出，便完成了线性校正与奇异值分解联合实现地震波场分离与去噪。