基于最优叠加的非常规地震映像法信噪比研究

论文摘要

地震映像法作为一种快速、高效的工程地震勘探技术已在不同的勘探任务中得到了越来越广泛的应用。然而,常规地震映像法在压制噪声方面的能力相对较弱,一方面是因为“单点激发、单点接收”的排列方式没有有效地运用叠加技术;另一方面是因为地震映像法的勘探深度较浅,容易受到来自地表的干扰。同时,从现有的地震信号去噪技术来看,大多数去噪方法都属于叠前去噪,虽然在一定程度上压制了噪声,但是忽略了叠加本身就是一种非常重要、非常有效的去噪方法。随着地质勘探程度的不断深入,地震信号的数据采集条件越来越恶劣,所采集到的地震资料中包含的随机噪声逐渐增多。如何有效的消除噪声,进一步提高地震映像法在山地等复杂地质条件下的适应力,进一步体现其快速、高效的勘探特点显得尤为重要。叠加技术是建立在地震组合法的原理上,根据随机噪声的非相关特性,通过多次叠加来有效地压制噪声。目前,叠加技术在工程地震勘探中主要用于采用了多次覆盖技术的反射法数据处理中,并取得了很好的效果。本论文在此基础上,首先提出了一种非常规地震映像法的基本思想,即采用“单点激发、多点接收”的排列方式,该方法的实质就是要在常规地震映像法中引入叠加技术。进而从信息分析的角度研究了非常规地震映像法中的叠加次数与地震资料信噪比的关系,通过研究表明:在一定范围内,随着叠加次数的增多,信噪比增大,且两者之间近似满足线性关系,从而验证了这种非常规地震映像法的有效性,同时说明了在理论上参与叠加的地震道越多越好。然而在实际勘探中,叠加次数的增多意味着更多人力、物力、财力的投入。因此本论文又进一步针对非常规地震映像法的可行性,提出了一种最优叠加算法。最优叠加算法的思想是在叠加次数有限的前提下,根据不同地震道的信噪比不同,采用的一种附加权重的方法:信噪比较大的地震道附加较大的权值,其参与叠加的贡献值大;信噪比较小的地震道附加较小的权值,其参与叠加的贡献值小。本论文采用MATLAB实现了最优叠加算法,并通过性能测试表明:①采用最优叠加的模拟地震记录的信噪比高于常规叠加;②随着叠加次数的增多,最优叠加较常规叠加的增益效果越明显,性能越稳定;③背景噪声差别越大,即各地震记录的信噪比差别越大的情况下,最优叠加较常规叠加的增益效果越明显。本论文最后对非常规地震映像法进行了实测应用,并与常规的地震映像法进行了对比分析,经实测表明:非常规地震映像法在压制噪声,特别是随机噪声方面的效果明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究成果
• 1.5 章节安排
• 第2章 非常规地震映像法的提出
• 2.1 常规地震映像法简介
• 2.1.1 勘探原理
• 2.1.2 工作技术
• 2.1.3 工程应用
• 2.2 非常规地震映像法的提出
• 2.2.1 野外数据采集
• 2.2.2 室内数据处理
• 2.3 本章小结
• 第3章 地震信号及其信噪比
• 3.1 地震信号与噪声
• 3.1.1 地震波的分类
• 3.1.2 地震信号中噪声的特点
• 3.1.3 地震信号去噪的主要技术
• 3.2 信噪比的基本概念
• 3.2.1 理论信噪比的计算
• 3.2.2 常用信噪比的估算方法
• 3.3 本章小结
• 第4章 叠加与信噪比的关系
• 4.1 叠加的基本原理
• 4.2 模拟地震记录的形成
• 4.2.1 地震记录的模型
• 4.2.2 Ricker 子波
• 4.2.3 合成地震信号
• 4.3 叠加与信噪比的关系
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于最优叠加的信噪比分析
• 5.1 常规叠加的不足
• 5.2 最优叠加技术
• 5.2.1 最优叠加的基本思想
• 5.2.2 最优叠加的信噪比分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 非常规地震映像法的应用
• 6.1 实测地震记录
• 6.2 效果评价
• 6.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果