本發(fā)明涉及海洋地球物理勘探，具體涉及一種海底地震儀數(shù)據(jù)多次波識別與壓制方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、海底地震儀（ocean?bottom?seismometer，obs）勘探是一類大炮檢距、寬方位角的探測手段，主動源通常配備氣槍震源、obs在海底接收反射波與折射波。在海底地震儀勘探中，obs站位間相隔較遠(yuǎn)、單站位的obs觀測測線長度多在100?km以上，數(shù)據(jù)中富含復(fù)雜多變的多次反射波。然而由于obs測線覆蓋的海水深度通常有一定的變化，經(jīng)過不同深度海水、歷經(jīng)不同路徑的海底多次反射/折射波并非一定在obs共檢波點(diǎn)道集上呈現(xiàn)規(guī)律的連續(xù)關(guān)系，因而在obs資料中的每一炮道上多次波雖具有周期性，但在同一檢波點(diǎn)道集上不同的炮道間視周期卻是復(fù)雜的。另外，obs記錄中信號頻率較低，區(qū)域構(gòu)造為目的的探測中其有效頻帶基本不超過20?hz，又因海水深度較淺，海底多次反射/折射波（或稱全程多次波）常以伴隨波形式緊隨海底一次波之后出現(xiàn)、與其一次波的分離難度較高，且影響了來自后續(xù)地層的一次波的波形。在實(shí)際的一條obs地震剖面中，多次波通常不會只有一種類型，多數(shù)情況下會有源自不同界面的多類多次波組，其炮道內(nèi)各類多次波呈現(xiàn)一定周期性特征。

2、在海底地震儀探測數(shù)據(jù)多次波的預(yù)測/壓制中目前有基于克希霍夫積分的多次波預(yù)測方法、基于稀疏反演的多次波壓制方法等，均是適用于探測深度小、測線覆蓋距離短、obs站位分布相對密集的觀測系統(tǒng)下的一次反射波的處理方法。對服務(wù)于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的obs觀測系統(tǒng)，其探測深度超過30km、單臺站記錄覆蓋距離超過100km、obs站位分布更加稀疏，這類obs臺站數(shù)據(jù)中的多次波使用上述方法壓制的效果不理想。

3、為此，本發(fā)明提供了一種海底地震儀數(shù)據(jù)多次波識別與壓制方法和裝置，利用了多次波的周期性，對主動源obs資料中海底多次反射/折射波的時變周期自動檢測，開展多次反射波/折射波的預(yù)測反褶積壓制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種海底地震儀數(shù)據(jù)多次波識別與壓制方法和裝置，以解決現(xiàn)有的多次波壓制方法不適應(yīng)探測深度大、測線覆蓋距離長、obs站位分布相對稀疏的觀測系統(tǒng)下主動源地震數(shù)據(jù)中的海底多次波壓制的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種海底地震儀數(shù)據(jù)多次波識別與壓制方法，所述方法包括：

3、步驟s101：建立地下介質(zhì)速度模型，設(shè)置obs觀測系統(tǒng)，進(jìn)行地震正演模擬，獲得模擬海底地震儀數(shù)據(jù)；

4、步驟s102：獲取野外obs臺站采集的實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)；

5、步驟s103：對所述模擬海底地震儀數(shù)據(jù)的共檢波點(diǎn)道集和所述實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)的共檢波點(diǎn)道集分別進(jìn)行最小相位子波整形，獲得滿足最小相位子波條件的模擬海底地震儀數(shù)據(jù)和實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)；

6、步驟s104：利用自相關(guān)函數(shù)，對滿足最小相位子波條件的模擬海底地震儀數(shù)據(jù)和實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)進(jìn)行自相關(guān)處理，獲得模擬海底地震儀數(shù)據(jù)共檢波點(diǎn)道集的自相關(guān)數(shù)據(jù)集和實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)共檢波點(diǎn)道集的自相關(guān)數(shù)據(jù)集；根據(jù)模擬海底地震儀數(shù)據(jù)共檢波點(diǎn)道集的自相關(guān)數(shù)據(jù)集和實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)共檢波點(diǎn)道集的自相關(guān)數(shù)據(jù)集獲得模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)；

7、步驟s105：分別提取模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)，利用所述特征數(shù)據(jù)訓(xùn)練支持向量機(jī)模型，獲得訓(xùn)練好的支持向量機(jī)模型；

8、步驟s106：利用模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲得訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

9、步驟s107：將實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的支持向量機(jī)模型，獲得有多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)和無多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)；

10、步驟s108：將所述有多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲得所述有多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的多次波周期；將所述有多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的所有多次波周期作為預(yù)測步長，測試并確定預(yù)測反褶積參數(shù)，根據(jù)確定的預(yù)測反褶積參數(shù)，利用預(yù)測反褶積壓制多次波，獲得多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)；

11、步驟s109：利用自相關(guān)函數(shù)，獲得多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)；

12、步驟s110：將步驟s105和步驟s106中的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)替換為多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)，步驟s107中的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)替換為多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟s105－步驟s109，直至步驟s107中將多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的支持向量機(jī)模型后，只獲得無多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)；

13、步驟s111：對所述實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)的共檢波點(diǎn)道集上的所有實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)執(zhí)行步驟s105-步驟s110，獲得所有的無多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)。

14、進(jìn)一步地，所述步驟s103還包括：對所述實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)的共檢波點(diǎn)道集進(jìn)行最小相位子波整形之前，對所述實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括帶通濾波、去隨機(jī)噪聲和歸一化處理。

15、進(jìn)一步地，所述步驟s105中，所述特征數(shù)據(jù)包括峰值位置、峰值幅度、峰值間距、衰減速度和對稱性指標(biāo)。

16、進(jìn)一步地，所述步驟s105包括：

17、步驟s1051：將所述特征數(shù)據(jù)劃分為第一訓(xùn)練集和第一測試集，所述第一訓(xùn)練集中模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)與實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)的比例為3:1，所述第一測試集為模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)；

18、步驟s1052：將所述第一訓(xùn)練集標(biāo)注為有多次波的特征數(shù)據(jù)和無多次波的特征數(shù)據(jù)訓(xùn)練集訓(xùn)練支持向量機(jī)模型，學(xué)習(xí)信號周期性特征與非周期性特征之間的界限，獲得訓(xùn)練后的支持向量機(jī)模型；利用所述第一測試集評估訓(xùn)練后的支持向量機(jī)模型的性能，性能達(dá)標(biāo)后，則獲得訓(xùn)練好的支持向量機(jī)模型。

19、進(jìn)一步地，所述步驟s106包括：

20、步驟s1061：將模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)劃分為第二訓(xùn)練集和第二測試集，所述第二訓(xùn)練集中模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)的比例為3:1，所述第二測試集為模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)；

21、步驟s1062：將所述第二訓(xùn)練集輸入輸入層，使用多個步長為2的卷積層提取自相關(guān)數(shù)據(jù)中的局部特征，使用全連接層整合所述局部特征并預(yù)測次峰值的延遲時間，在輸出層輸出預(yù)測次峰值的延遲時間，獲得訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述預(yù)測次峰值的延遲時間為多次波周期；使用第二測試集數(shù)據(jù)評估卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的性能，性能達(dá)標(biāo)后，則獲得訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

22、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種海底地震儀數(shù)據(jù)多次波識別與壓制裝置，所述裝置包括：

23、正演模擬模塊：建立地下介質(zhì)速度模型，設(shè)置obs觀測系統(tǒng)，進(jìn)行地震正演模擬，獲得模擬海底地震儀數(shù)據(jù)；

24、數(shù)據(jù)采集模塊：獲取野外obs臺站采集的實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)；

25、最小相位子波整形模塊：對所述模擬海底地震儀數(shù)據(jù)的共檢波點(diǎn)道集和所述實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)的共檢波點(diǎn)道集分別進(jìn)行最小相位子波整形，獲得滿足最小相位子波條件的模擬海底地震儀數(shù)據(jù)和實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)；

26、第一自相關(guān)模塊：利用自相關(guān)函數(shù)，對滿足最小相位子波條件的模擬海底地震儀數(shù)據(jù)和實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)進(jìn)行自相關(guān)處理，獲得模擬海底地震儀數(shù)據(jù)共檢波點(diǎn)道集的自相關(guān)數(shù)據(jù)集和實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)共檢波點(diǎn)道集的自相關(guān)數(shù)據(jù)集；根據(jù)模擬海底地震儀數(shù)據(jù)共檢波點(diǎn)道集的自相關(guān)數(shù)據(jù)集和實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)共檢波點(diǎn)道集的自相關(guān)數(shù)據(jù)集獲得模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)；

27、支持向量機(jī)模型訓(xùn)練模塊：分別提取模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)，利用所述特征數(shù)據(jù)訓(xùn)練支持向量機(jī)模型，獲得訓(xùn)練好的支持向量機(jī)模型；

28、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練模塊：利用模擬單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲得訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

29、多次波識別模塊：將實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的支持向量機(jī)模型，獲得有多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)和無多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)；

30、多次波壓制模塊：將所述有多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲得所述有多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的多次波周期；將所述有多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的所有多次波周期作為預(yù)測步長，測試并確定預(yù)測反褶積參數(shù)，根據(jù)確定的預(yù)測反褶積參數(shù)，利用預(yù)測反褶積壓制多次波，獲得多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)；

31、第二自相關(guān)模塊：利用自相關(guān)函數(shù)，獲得多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)；

32、循環(huán)模塊：將支持向量機(jī)模型訓(xùn)練模塊和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練模塊中的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)替換為多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)數(shù)據(jù)，多次波識別模塊中的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)替換為多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)，重復(fù)運(yùn)行支持向量機(jī)模型訓(xùn)練模塊、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練模塊、多次波識別模塊、多次波壓制模塊和第二自相關(guān)模塊，直至多次波識別模塊中將多次波壓制后的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的支持向量機(jī)模型后，只獲得無多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)；

33、重復(fù)執(zhí)行模塊：對所述實(shí)際海底地震儀數(shù)據(jù)的共檢波點(diǎn)道集上的所有單炮地震數(shù)據(jù)執(zhí)行支持向量機(jī)模型訓(xùn)練模塊、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練模塊、多次波識別模塊、多次波壓制模塊、第二自相關(guān)模塊和循環(huán)模塊，獲得所有的無多次波的實(shí)際單炮地震數(shù)據(jù)。

34、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括：

35、處理器；

36、存儲器；

37、以及計(jì)算機(jī)程序，其中所述計(jì)算機(jī)程序被存儲在所述存儲器中，所述計(jì)算機(jī)程序包括指令，當(dāng)所述指令被所述處理器執(zhí)行時，使得所述電子設(shè)備執(zhí)行第一方面中任意一項(xiàng)所述的方法。

38、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括存儲的程序，其中，在所述程序運(yùn)行時控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行第一方面中任意一項(xiàng)所述的方法。

39、基于以上
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明利用了多次波的周期性，對主動源obs資料海底多次反射/折射波時變周期自動檢測與壓制，開展多次反射波/折射波的預(yù)測反褶積壓制。對于長測線、大深度的主動源低頻obs記錄可以不受多次波類型影響，僅依賴周期性，高效確認(rèn)、搜索不同周期、不同類型的多次反射/折射波，根據(jù)多個確定的預(yù)測步長壓制各類周期性的多次波。

40、具體實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

41、（1）進(jìn)行反褶積運(yùn)算所需要的原始數(shù)據(jù)僅僅是obs地震炮道本身，對于包括海水層在內(nèi)的層狀構(gòu)造的有關(guān)參數(shù)并無更多要求，即使在復(fù)雜海底及以下地層的條件也便于運(yùn)算的具體實(shí)現(xiàn)。例如，現(xiàn)有技術(shù)需事前已知海水層“深度”，來計(jì)算預(yù)測步長；而本發(fā)明中預(yù)測步長通過在支持向量機(jī)模型判別的有多次波的自相關(guān)記錄中開展卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型學(xué)習(xí)后獲得，因此在本發(fā)明中無需提前獲得海水層“深度”。

42、（2）本發(fā)明開展了最小相位子波整形，使預(yù)測反褶積消除立體氣槍激發(fā)條件下的多次波成為可能。

43、（3）在對主動源obs地震資料進(jìn)行預(yù)測反褶積過程中求取預(yù)測步長至關(guān)重要，在基于小體量、低信噪比自相關(guān)數(shù)據(jù)集中，本發(fā)明利用自相關(guān)函數(shù)，結(jié)合支持向量機(jī)模型精準(zhǔn)判別是否存在多次波、根據(jù)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型保證了獲得延遲時間的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，相對于經(jīng)典自動拾取方法，精度更高、速度更快、適用于更隱蔽的數(shù)據(jù)體。

44、（4）本發(fā)明在計(jì)算過程中使用的預(yù)測反褶積的實(shí)現(xiàn)條件少而簡單，適用于周期性多次波的壓制，可以壓制同一炮道數(shù)據(jù)中的不同周期的多次波，也無需確定多次波類型。對主動源obs地震資料進(jìn)行預(yù)測反褶積過程中實(shí)現(xiàn)了周期性多次反射波、折射波的自動搜索、自動識別、同期壓制。