人工地震信号去噪方法研究

【摘要】： 提高地震信号的分辨率是地震勘探所要解决的一项主要任务，而提高地震信号的信噪比是提高地震信号分辨率的先决条件。要提高地震资料的信噪比，需要去除地震资料中的随机噪声和相干噪声。相干噪声一般在时间上的出现具有规律性，有明显的运动学特征，可以有针对性地加以衰减。随机噪声没有统一的规律，在整张记录上随机出现，比较难以去除。因此如何有效消除随机噪声是人们一直追求的目标。本论文的研究工作主要是围绕如何去除随机噪声，此外对去除线性相干噪声也进行了研究。在研究中结合了小波分析和KL变换等信号处理技术。 论文首先针对地震信号的噪声特点及形成原因，对目前使用的各种去除相干噪声和随机噪声的方法进行简要介绍并分析其优缺点。并对小波变换做了较为详细的介绍。 介绍常规小波域阈值去噪处理方法，并对其进行改进，提出了一种基于二次小波变换的小波域阈值去噪的新方法。该方法有更好的去噪处理效果，且对信号保真度好，基本不会使有效信号发生畸变。将本文提出的基于二次小波变换的小波域阈值去噪方法推广应用于其它工程信号去噪，并讨论其适用范围。 对常规小波域阈值去噪方法进行改进，提出了小波域分时分频相关结合阈值去噪的方法，该方法不仅利用信号和噪声在小波变换下奇异性截然不同的表现特征来去除噪声，还利用地震信号道间相关性进行去噪处理。该方法在进行相关分析时对不同频率分量选择不同宽度的时窗进行相关分析，并且根据地震剖面情况灵活选取进行相关分析的小波系数尺度个数、时窗的宽度、倾角的个数等参数，因此去噪效果好于使用常规小波域阈值去噪方法或相干加强去噪处理方法，并基本不损失有效信号。 使用小波变换模极大值进行信号去噪，该方法与其它方法相比可以在不同尺度上更精细地区分有效信号和噪声，在去除高频噪声的同时，可以尽可能多地保留有效的高频信息。文中对该方法进行探讨，指出其缺陷及今后进一步研究的方向。 对常规KL变换去噪方法进行了改进，提出时空变-倾角扫描叠加KL变换方法，该方法适用于包含倾斜或弯曲同相轴的地震剖面去噪，并能更灵活地处理剖面，能根据剖面上具体地质构造背景在不同时间和空间段上划分不同的处理区域，各区域可包括不同的道数，有不同的起始处理时间和终止时间。最后对实际使用该方法时需要注意的一些问题进行了介绍。提出时空变一倾角KL变换方法，用以去除强能量线性相干噪声。使用该方法相干噪声去除较彻底，且同相轴保持良好。此外，针对具有不同特性的地震剖面，本文给出了联合使用上述方法的有关建议，例如：对具有强能量线形相干噪声和随机噪声的地震剖面，联合使用倾角扫描叠加KL变换和时空变-倾角KL变换方法，首先根据相干噪声方向进行时空变-倾角KL变换，将强相干噪声基本去除干净，然后对处理后剖面应用倾角扫描叠加KL变换进行处理，去除剩余相干噪声及随机噪声。当噪声很 摘要 强时，使用常规KL变换难以取得较好的效果，可使用非线性KL变换提高信噪比，也 可使用本文提出的二次小波变换结合卜卜变换方法对地震信号进行处理，该方法特别适 用于噪声很强的情况，能够有效改善地震剖面去噪处理效果。 在论文的最后，总结了本文所做的工作和成果，指出了研究的不足之处和将来的研 究方向。