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高密度地震资料弱信号检测与去噪方法研究

梁晓腾  
【摘要】:随着地震仪器的不断革新发展,单点高密度地震勘探技术成为近年来国内外发展较快的物探技术之一。高密度地震资料具有信号频带宽、波场信息丰富、忠实于地下最真实反射信息的优点,但同时也记录了大量的噪声,存在着信噪比低的问题。所以,进行地震资料中的弱信号检测和去噪方法的研究,对于充分发挥高密度资料的优势有着十分重要的意义。 本文首先介绍了高密度地震技术及相应处理技术的国内外研究现状;然后分析了单点数字检波器的技术特点和工作原理,得出与模拟检波器相比其具有动态范围大、信号接收无畸变的特性;针对高密度空间采集技术的技术特点,总结出了高密度采集系统需要满足时间空间采样定理、面元尺寸及炮检距三项基本要求,并分析了道间距变化对假频问题的影响。 针对高密度地震资料进行了基于相关性、混沌理论和随机共振三种弱信号检测方法的研究。以实际资料为例,利用相关性检测的方法检测出了陆地高密度资料中的微弱多次波,以层间多次波为主;利用混沌振子法进行单频信号的检测试验,采用了Lyapunov指数判定方式,效果较好,并对检测地震信号进行了初步研究;随机共振检测法利用噪声的能量进行信号检测,最终将它推广到了具有一定带宽的地震信号检测中,通过对薄互层的模型分析,成功的检测到了常规频谱检测法所不能解决的问题。 关于高密度资料去噪的研究,选择了SVD压噪、矢量滤波和Curvelet去噪三种研究方法。提出了利用能量比率法用来自动选择奇异值的个数,结合了二进小波分频和小窗口SVD的来进行线性干扰波的压制,其效果优于FK压噪法,并且对动校正后信噪比低至0.5的资料也可以进行随机噪声的压制,保幅性较好;将基于多道相似原理的矢量滤波,应用在叠后资料或者界面弯曲不大的资料中时对随机噪声的处理效果较好,但对相干干扰却无能为力,因此需要进一步的研究;利用Curvelet变换对信噪比小于1的资料仍然适用,并且具有很好的保幅性;对实际资料的处理看出,选取的门槛值为最大振幅的6~7%时效果最好,Curvelet变换是较新的一种去噪方法,利用不同的阈值法进行去噪分析,保幅效果好,是一种值得深入研究的方法;最后进行了基于GUI环境的地震弱信号检测与去噪模块的软件开发。


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