基于S变换的地震信号相干噪声压制研究

论文摘要

地震勘探采集到的地震信号中往往包含大量的相干噪声,这些相干噪声严重的妨碍了科研工作者进行正确的地震解释,对这些噪声进行压制已经十分必要。面波和线性干扰这两种主要相干噪声已经引起了人们的高度关注,本文将这两种噪声作为主要的研究对象,相应的研究了不同的压制算法。本文开篇对地震信号中的噪声和常用的噪声压制方法进行了简单介绍。第二章对经典时频分析方法和S变换时频分析方法进行了介绍。首先介绍时频分析的研究现状;然后通过理论分析和实验仿真完成了经典时频分析的介绍；最后仍然是从理论和实验的角度对S变换进行了详细的介绍,并且通过与经典时频分析对比说明了S变换时频分析的优越之处。第三章进行S变换在一维地震信号面波压制中的研究。介绍了基于S变换的一维地震信号面波压制算法,该算法通过设计时频滤波器来完成面波压制。在理论模型和实际地震信号上,通过对比傅里叶变换和一维小波变换,证明该算法面波压制的更干净,有效信号保留的更好。第四章进行S变换在地震记录面波压制中的研究。首先,在研究面波的频率特性和时空分布特征基础上,介绍了基于S变换的地震记录面波压制算法,该算法通过对每道地震信号自动进行S域时频滤波完成面波压制。然后,在理论模型上,对比F-K滤波、小波变换,验证了该算法面波压制更加干净,有效信号保留更好,另外,通过改变面波能量强度并使用信噪比作为评价标准,验证了该算法有广泛的适用性。最后,在实际地震记录上进行对比,并且经过处理效果的频谱分析和频率-波数谱分析,证明该算法面波压制的更加彻底,有效信号连续性保持的更好,有效信号也得到增强。第五章进行S变换在地震记录线性干扰压制中的研究。介绍了结合自动追踪的S变换算法,该算法通过自动追踪,小窗口区域划定和相关性判断,找到线性干扰存在区域,然后,对该区域使用S变换完成线性干扰压制。在实际地震记录上,通过与MP方法、F-K滤波对比,验证了该算法线性干扰压制更加彻底,不会产生波形畸变的好处。最后,针对线性干扰中存在微弱线性干扰的情况,引入了结合自动追踪的S变换改进算法,该算法通过s域内滤波处理来完成线性干扰压制。在实际地震记录上,通过对比仿真,验证了该算法对于强、弱线性干扰均有较好的压制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景与研究意义
• 1.2 地震噪声压制的国内外研究现状
• 1.2.1 噪声分类及介绍
• 1.2.2 噪声压制方法研究现状
• 1.3 本文研究的主要目的及内容
• 第2章 经典时频分析方法及S变换理论简介
• 2.1 前言
• 2.2 时频分析研究现状
• 2.3 经典时频分析理论
• 2.3.1 短时傅里叶变换
• 2.3.2 Wigner-Ville分布
• 2.3.3 小波变换
• 2.4 S变换时频分析方法
• 2.4.1 S变换的定义及推导
• 2.4.2 S变换方法的分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 S变换在一维地震信号面波压制中的研究
• 3.1 前言
• 3.2 面波特性及一维地震信号中面波压制常用方法
• 3.2.1 面波特性
• 3.2.2 一维地震信号中面波压制常用方法
• 3.3 基于S变换的一维地震信号面波压制算法
• 3.4 理论模型实验仿真及分析
• 3.4.1 地震信号理论模型合成说明
• 3.4.2 评价说明
• 3.4.3 实验仿真及分析
• 3.5 实际地震信号实验仿真及分析
• 3.5.1 实际地震信号说明
• 3.5.2 实验仿真及分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 S变换在地震记录面波压制中的研究
• 4.1 前言
• 4.2 地震记录中面波压制常用方法
• 4.3 基于S变换的地震记录面波压制算法
• 4.4 实验仿真及分析
• 4.4.1 理论模型实验仿真及分析
• 4.4.2 实际地震记录实验仿真及分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 S变换在地震记录线性干扰压制中的研究
• 5.1 前言
• 5.2 线性干扰特性及常用压制方法
• 5.2.1 线性干扰特性
• 5.2.2 线性干扰压制常用方法
• 5.3 结合自动追踪的S变换算法的线性干扰压制研究
• 5.3.1 结合自动追踪的S变换算法
• 5.3.2 实验仿真及分析
• 5.4 结合自动追踪的S变换改进算法的线性干扰压制研究
• 5.4.1 结合自动追踪的S变换改进算法
• 5.4.2 实验仿真及分析
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文