奇異值分解的定向地震波束形成方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種奇異值分解的定向地震波束形成方法，采用小窗口奇異值分解方法提取低頻、能量強(qiáng)的線(xiàn)性干擾，并從原始地震資料中濾除；然后根據(jù)勘探目標(biāo)確定主波束方向，利用波束定向方法計(jì)算延時(shí)參數(shù)，獲得定向地震記錄；最后針對(duì)定向地震記錄再利用奇異值分解方法重構(gòu)奇異值，濾除定向地震記錄中的隨機(jī)背景噪聲，獲得高信噪比的定向地震記錄。經(jīng)試驗(yàn)，奇異值分解的定向地震波束形成方法能有效地壓制地震記錄中強(qiáng)線(xiàn)性干擾和背景隨機(jī)噪聲，并有效地增強(qiáng)了目標(biāo)反射信號(hào)的能量值，實(shí)現(xiàn)了從降噪和增強(qiáng)信號(hào)兩方面改善地震數(shù)據(jù)的信噪比，提高了地震勘探的數(shù)據(jù)質(zhì)量。尤其是深部地震效果優(yōu)于奇異值分解方法和定向地震波束形成方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
奇異值分解的定向地震波束形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本發(fā)明涉及一種定向地震波束合成方法，是針對(duì)深部地震數(shù)據(jù)采集以及人文活動(dòng) 地區(qū)地震記錄信噪比低的情況，為了壓制強(qiáng)線(xiàn)性干擾和背景隨機(jī)噪聲并且增強(qiáng)有效信號(hào)能 量，提高地震記錄信噪比，提出了一種奇異值分解的定向地震波束形成方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 波束定向思想最早源于相控雷達(dá)領(lǐng)域。由于波束定向方法能夠有效加強(qiáng)目標(biāo)體上 有效信號(hào)，很快被引進(jìn)地震勘探領(lǐng)域。CN103984019A公開(kāi)的《局部相關(guān)加權(quán)地震波束合成方 法》、CN104570121A公開(kāi)了《定向地震波畸變信號(hào)消除方法》和CN104793243A公開(kāi)了《基于N 次根疊加的定向地震波數(shù)據(jù)處理方法》采取三種不同方法解決了地震波束形成技術(shù)中主波 束方向外信號(hào)畸變的問(wèn)題；CN103984007A公開(kāi)了《定向地震波延時(shí)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法》和 CN104570097A公開(kāi)了《基于離散微粒群算法的定向地震記錄合成方法》采取兩種方法解決 了如何優(yōu)化選取延時(shí)參數(shù)，使不同地震記錄中目標(biāo)反射信號(hào)實(shí)現(xiàn)同相疊加的問(wèn)題。上述及 當(dāng)前已發(fā)表的相關(guān)專(zhuān)利和論文均致力于研究如何增強(qiáng)目標(biāo)反射信號(hào)能量，對(duì)如何壓制定向 地震記錄中的強(qiáng)線(xiàn)性干擾和背景隨機(jī)噪聲沒(méi)有進(jìn)行針對(duì)性研究。
[0003] 奇異值分解方法被引進(jìn)地震勘探領(lǐng)域，主要用于壓制強(qiáng)線(xiàn)性干擾和背景隨機(jī)噪 聲。CN102338886A公開(kāi)了《一種有效衰減三分量地震記錄中面波的極化濾波方法》、 CN102193107A公開(kāi)了《一種地震波場(chǎng)分離與去噪方法》和CN105319591A公開(kāi)了《基于徑向道 變換的SVD自適應(yīng)面波壓制方法》均實(shí)現(xiàn)了利用奇異值分解方法壓制地震記錄中的強(qiáng)線(xiàn)性 干擾;CN102854533A公開(kāi)了《一種基于波場(chǎng)分離原理提高地震資料信噪比的去噪方法》，有 效地壓制了地震記錄中的背景隨機(jī)噪聲，CN104865603A公開(kāi)了《一種針對(duì)傾斜層的SVD濾波 方法及裝置》解決了在去噪處理過(guò)程中傾斜層經(jīng)過(guò)濾波后波阻特征發(fā)生畸變的問(wèn)題。上述 及當(dāng)前已有相關(guān)奇異值分解文獻(xiàn)對(duì)于奇異值分解壓制噪聲的研究均是在目標(biāo)反射信號(hào)和 噪聲能夠彼此明顯分離的基礎(chǔ)上，并指出當(dāng)?shù)卣鹩涗浀男旁氡群艿?，目?biāo)反射信號(hào)和噪聲 不能有效分離時(shí)，奇異值分解方法不再適用。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明的目的就在于針對(duì)深部地震數(shù)據(jù)采集以及人文活動(dòng)地區(qū)地震資料信噪比 低時(shí)，結(jié)合奇異值分解方法壓制噪聲和定向地震波束形成方法增強(qiáng)目標(biāo)反射信號(hào)能量的優(yōu) 點(diǎn)，提出了奇異值分解的定向地震波束形成方法。
[0005] 本發(fā)明的主要思想是:通過(guò)奇異值分解的定向地震波束形成方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)線(xiàn)性 干擾和背景隨機(jī)噪聲的濾除以及目標(biāo)反射信號(hào)能量的增強(qiáng)。本方法首先采用小窗口奇異值 分解方法提取低頻、能量強(qiáng)的線(xiàn)性干擾，并從原始地震資料中濾除;然后根據(jù)勘探目標(biāo)確定 主波束方向，利用波束定向方法計(jì)算延時(shí)參數(shù)，獲得定向地震記錄;最后針對(duì)定向地震記錄 再利用奇異值分解方法重構(gòu)奇異值，濾除定向地震記錄中的隨機(jī)背景噪聲，獲得高信噪比 的定向地震記錄。本方法能夠在去除強(qiáng)線(xiàn)性干擾和背景隨機(jī)噪聲的同時(shí)增強(qiáng)目標(biāo)反射信號(hào) 的能量，實(shí)現(xiàn)從降噪和增強(qiáng)信號(hào)兩方面改善地震記錄信噪比。
[0006] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 奇異值分解的定向地震波束形成方法，包括以下步驟：
[0008] a、在已有地震記錄上選取待處理的地震記錄Uo(t，x)，選取以Uo(t，x)為中心的連 續(xù)N個(gè)相鄰炮點(diǎn)的地震記錄集U= {U-(n-i)/2(t，x)，L，U-i(t，x)，Uo(t，x)，Ui(t，x)，L，U(n-ι)/2 (t，x)}，N為地震記錄的個(gè)數(shù)(N彡3)，t為地震記錄的時(shí)間集，x為地震記錄的道集，Uo(t，x) 為中心炮點(diǎn)地震記錄。設(shè)U g(t，x)為U中任一地震記錄，則-(N-l)/2彡g<(N-l)/2,在Ug(t，x) 中根據(jù)去噪要求，選取待濾除的線(xiàn)性干擾(包括聲波、面波、折射波、直達(dá)波等)方向上任意 兩點(diǎn)A和B，記A的坐標(biāo)為(ti X fs，XI)，B的坐標(biāo)為(t2 X fs，X2)，ti和t2分別為A、B點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的 到時(shí)，xdPx2分別為A、B點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的道號(hào)，匕為采樣率。按照公式(1)估算線(xiàn)性干擾的斜率
[0010] b、以估算的k為基準(zhǔn)，分別在k前后等間隔選取m個(gè)值組成斜率集M，間隔大小1按照 公式(2)計(jì)算，m按照公式(3)計(jì)算：
[0013]其中，t'為線(xiàn)性干擾在地震記錄上讀取的時(shí)間寬度。選取的斜率集1=仏-1111，1^-il,L,k-l,k,k+l,L,k+il,L,k+ml}
[0014] c、當(dāng)i = 0時(shí)，沿斜率k+i 1方向，在A點(diǎn)前后各選取n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，組成數(shù)據(jù)體W，每個(gè)數(shù) 據(jù)點(diǎn)的橫坐標(biāo)5^按照公式(4)計(jì)算：
[0016] 其中，-η彡 j<n，定義數(shù)據(jù)體W= {Ug(y-n，xi-n)，L，Ug(y-i，xi-l)，U g(yo，xi)，Ug(yi，xi +1) ,L,Ug(yn,xi+n)}；
[0017] d、按照公式(5)計(jì)算數(shù)據(jù)體W相鄰數(shù)據(jù)的振幅差值之和Δ Ei
[0019 ] e、分別令i = -m，L, -2, -1,1,2, L, m時(shí)，按照步驟c~d依次計(jì)算出斜率集Μ中剩余斜 率方向上數(shù)據(jù)體對(duì)應(yīng)的振幅差值之和，組成集合S={AE-m，L，ΔΕ-i，L，ΔΕ-i，ΔΕο, AEhL， Λ Ei，L，Δ Em}，按照公式(6)計(jì)算出S中最小值Δ Emin，將Δ Emin對(duì)應(yīng)的斜率方向k+il記為線(xiàn)性 干擾的方向：
[0020] AEmin=min{ ΔΕ-m，L，ΔΕ-i，L，ΔΕ-1，ΔΕο, AEi，L，AEi，L，ΔΕ」；(6)
[0021] f、以A點(diǎn)為中心，用與選取的斜率方向k+il平行且相距At個(gè)樣點(diǎn)的兩條直線(xiàn)作為
截取數(shù)據(jù)體X的上、下時(shí)窗邊界， ，按照公式(7)截取包含線(xiàn)性干擾的小窗口數(shù) 據(jù)體X:
[0026] h、按照公式（10)對(duì)X '進(jìn)行奇異值分解：
[0028]其中，uP是X'X'τ的本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣，v^X' TX'的本征值對(duì)應(yīng)的 本征向量組成的矩陣，(或者Χ'ΤΧ'）本征值的非負(fù)平方根，即X'的奇異值。奇異值 按照遞減的順序排列，〇i>〇2>L>〇 p>L>〇r，r是矩陣X'的秩，1彡ρ彡r，Τ為轉(zhuǎn)置符號(hào)； [0029] i、重構(gòu)奇異值，將〇2,〇3丄，〇[)丄，(^均置為0，保留第一個(gè)奇異值 01，按照公式（11)恢 復(fù)出只包含線(xiàn)性干擾的數(shù)據(jù)體X"（不包含背景隨機(jī)噪聲）：
[0030] X"=〇lUlVlT (11)
[0031] 其中，U1為X'X'M^最大本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣，V1SX'TX'的最大本征 值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣；
[0032] j、將數(shù)據(jù)體X"按照公式（12)反校正回傾斜線(xiàn)性干擾，得到數(shù)據(jù)體Y，從地震記錄Ug (t，x)中將Y減去：

[0023] g、按照公式(8)計(jì)算將X中傾斜線(xiàn)性干擾校正成水平同相軸的校正量At」，記校正 后的數(shù)據(jù)體為X'：
[0034] 1^、對(duì)地震記錄1^(1：4)中所有線(xiàn)性干擾按步驟3~」逐一處理，將1]8(1：4)中所有線(xiàn) 性干擾去除，得到地震記錄Rg(t，x);
[0035] 1、將地震記錄集每炮地震記錄均進(jìn)行步驟a~k的處理，則U中每炮地震記錄中線(xiàn) 性干擾均被去除，得到新地震記錄集：
[0036] R= {R(n-1)/2(t，x)，L，R-i(t，x)，R〇(t，x)，Ri(t，x)，L，R(n-1)/2(t，x)};
[0037] 1]1、在目標(biāo)反射信號(hào)中心點(diǎn)位置選取一點(diǎn)坐標(biāo)(〖3\；^，13)，設(shè)震源點(diǎn)坐標(biāo)為（1：〇\ 匕，^))，按照公式(13)計(jì)算地震主波束方向0_，按照公式(14)計(jì)算延時(shí)參數(shù)1:
[0040] 其中，D為檢波器間距，d為炮間距，v為反射界面上覆層速度，通過(guò)測(cè)區(qū)資料獲得；
[0041] n、延時(shí)后的地震記錄集為:= χΚ?να+τ,χ)^，!^-1)/2'（七+0-1)以2 4)}，將1?'中郵包地震記錄按照公式（15)疊加，合成 定向地震記錄R"（t，x):
[0043] 其中，-(N-l)/2彡e 彡（N-l)/2;
[0044] 〇、設(shè)地震記錄道數(shù)為H，利用相關(guān)法將R"（t，x)中每道信號(hào)與第一道信號(hào)做相關(guān)處 理，獲得每道信號(hào)相對(duì)于第一道信號(hào)的延時(shí)差集合&擴(kuò)={&1 1，&12，1^，&111，1^八七 4}，1<11<!1，按照公式（16)將礦^1)中目標(biāo)反射信號(hào)校成水平同相軸信號(hào)，校平后的地 震記錄記為r(t，x):
[0045] r(t，x) =R"（t_( Δ th-Δ ti)，xh) (16)
[0046] p、按照公式（17)將r(t，x)進(jìn)行奇異值分解：
[0048] 其中，r '為r(t，x)的秩，Kq<r'，〇'q為r(t，x)r(t，x)T(或r(t，x) Tr(t，x))本征 值的非負(fù)平方根，（即r(t，x)的奇異值），u'q為r(t，x)r(t，χ)τ的本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組 成的矩陣，ν ' q為r (t，X) Tr (t，X)的本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣；
[0049] q、重構(gòu)奇異值，將〇'3,〇'4丄，〇'/均置為0，保留前兩個(gè)奇異值 〇'1，〇'2，按照公式 (18)恢復(fù)出只包含水平同相軸的數(shù)據(jù)體r'（t，x):
[0051] r、按照公式（19)將r'（t，x)中水平同相軸按照步驟η中集合At"反校回雙曲同相 軸，得到新定向地震記錄r"（t，x):
[0052] r"（t，x) =r，（t+( Δ t，h-Δ t，i)，xh) (19)
[0053] 其中，r"（t，x)即為最終定向地震記錄。
[0054] 有益效果:經(jīng)試驗(yàn)，本發(fā)明公開(kāi)的奇異值分解的定向地震波束形成方法能有效地 壓制地震記錄中強(qiáng)線(xiàn)性干擾和背景隨機(jī)噪聲，并有效地增強(qiáng)了目標(biāo)反射信號(hào)的能量值，實(shí) 現(xiàn)了從降噪和增強(qiáng)信號(hào)兩方面改善地震數(shù)據(jù)的信噪比，提高了地震勘探的數(shù)據(jù)質(zhì)量。針對(duì) 深部以及強(qiáng)人文地區(qū)地震資料信噪比低，強(qiáng)線(xiàn)性干擾發(fā)育，隨機(jī)噪聲干擾嚴(yán)重，目標(biāo)反射信 號(hào)能量低的特征，奇異值分解的定向地震波束形成方法能有效地改善該類(lèi)地區(qū)地震資料的 質(zhì)量，效果優(yōu)于奇異值分解方法和定向地震波束形成方法。
【附圖說(shuō)明】：
[0055] 圖1兩層水平層狀介質(zhì)模型
[0056] 圖2奇異值分解的波束定向地震記錄質(zhì)量改善效果
[0057] a、原始地震記錄；
[0058] b、基于奇異值分解的定向地震波束形成方法處理后地震記錄
【具體實(shí)施方式】：
[0059]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
[0060]在本實(shí)施例中以d = 10m，D = 10m，vi = 1500m/s，V2 = 2000m/s，fs = 1000為例進(jìn)行深 部地震數(shù)據(jù)采集以及人文活動(dòng)地區(qū)改善地震記錄信噪比處理，但深部地震數(shù)據(jù)采集以及人 文活動(dòng)地區(qū)應(yīng)用奇異值分解的定向地震波束形成方法不受實(shí)施例中給出的參數(shù)的限制。 [00 61 ] a、在已有地震記錄上選取待處理的地震記錄Uo(t，x)，選取以Uo(t，x)為中心的連 續(xù)7個(gè)相鄰炮點(diǎn)的地震記錄集U= {U-3(t，x)，L，U-i(t，x)，Uo(t，x)，Ui(t，x)，L，U3(t，x)}，t為 地震記錄的時(shí)間集，x為地震記錄的道集，Uo (t，x)為中心炮點(diǎn)地震記錄。設(shè)Ug (t，x)為U中任 一地震記錄，貝>J-3彡g彡3，在Ug(t，x)中面波1方向上任意選取兩點(diǎn)坐標(biāo)A和B，記A為（269， 40)，B為(288，41)。按照公式(1)估算線(xiàn)性干擾的斜率
[0063] b、以估算的k為基準(zhǔn)，分別在k前后等間隔選取m個(gè)值，間隔大小1按照公式（2)計(jì) 算，m按照公式(3)計(jì)算：
[0066] 其中，t' = 0· Is。經(jīng)計(jì)算，選取的斜率集M= {k-501，L，k-il，L，k-l，k，k+l，L，k+il， L，k+501}，-50彡i彡50;
[0067] c、當(dāng)i = 0時(shí)，沿斜率0 · 053+0 · 003i方向，在A點(diǎn)前后各選取50個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，組成數(shù)據(jù) 體W，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的橫坐標(biāo)η按照公式(4)計(jì)算：
[0069] 其中，_50彡 j彡50,數(shù)據(jù)體W= {Ug(y-5〇，χι_50)，L，Ug(y-i，xi-l)，Ug(yo，xi)，U g(yi，xi +1) ,L,Ug(y5〇,xi+50)}；
[0070] d、按照公式(5)計(jì)算數(shù)據(jù)體W相鄰數(shù)據(jù)的振幅差值之和Δ Ei
[0072] e、分別令i = -50，L，-2，-1，1，2，L，50時(shí)，按照步驟c~d依次計(jì)算出斜率集Μ中剩余 斜率方向上數(shù)據(jù)體對(duì)應(yīng)的振幅差值之和，組成集合S = { Δ E-5Q，L，Δ E-i，L，Δ E-i，Δ Εο，Δ Ei， L，Δ Ei，L，Δ E5Q}，按照公式(6)計(jì)算出S中最小值Δ Emin，將Δ Emin對(duì)應(yīng)的斜率方向0.03記為 線(xiàn)性干擾的方向：
[0073] 〇.45=min{ ΔΕ-5q，L，ΔΕ-i，L，ΔΕ-1，ΔΕ。，AEi，L，AEi，L，ΔΕ5〇} (6)
[0074] f、以坐標(biāo)點(diǎn)A為中心，用與選取的斜率方向0.03平行且相距100個(gè)樣點(diǎn)的兩條直線(xiàn)作為截取數(shù)據(jù)體X的上、下時(shí)窗邊界，按照公式(7)截取包含線(xiàn)性干擾的小窗口數(shù)據(jù)體X:
[0076] g、按照公式(8)計(jì)算將X中傾斜線(xiàn)性干擾校正成水平同相軸的校正量△ 記校正后的數(shù)據(jù)體為X'：
[0079] h、按照公式（10)對(duì)X'進(jìn)行奇異值分解：
[0081] i、重構(gòu)奇異值，將〇2,〇3丄，〇[)丄，(^均置為0，保留第一個(gè)奇異值 01，按照公式（11)恢 復(fù)出只包含線(xiàn)性干擾的數(shù)據(jù)體X"（不包含背景隨機(jī)噪聲）：
[0082] X，，=〇lUlVlT (11)
[0083] 其中，m為X ' X 'τ的最大本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣，V1*X ' TX '的最
[0084] 大本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣；
[0085] j、將數(shù)據(jù)體X"按照公式（12)反校正回傾斜線(xiàn)性干擾，得到數(shù)據(jù)體Υ，從地震記錄Ug (t，x)中將Y減去：
[0087] k、對(duì)地震記錄Ug(t，x)中面波2和聲波按步驟a~j逐一處理，將Ug(t，x)中所有線(xiàn)性 干擾去除，得到地震記錄Rg(t，x);
[0088] 1、將地震記錄集U中每炮地震記錄均進(jìn)行步驟a~k的處理，則U中每炮地震記錄中 線(xiàn)性干擾均被去除，得到新地震記錄集R= {R-3(t，x)，L，R-i(t，x)，R〇(t，x)，Ri(t，x)，L，R3 (t,x)}；
[0089] m、在目標(biāo)反射信號(hào)中心點(diǎn)位置選取一點(diǎn)坐標(biāo)（1020，60)，設(shè)震源點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0)， 按照公式(13)計(jì)算地震主波束方向0 max，根據(jù)Vl=1500m/s，按照公式(14)計(jì)算延時(shí)參數(shù)τ:
[0092] n、延時(shí)后的地震記錄集為= X)，L，R3'（?+3τ，χ)}，將R'中7炮地震記錄按照公式（15)疊加，合成定向地震記錄R"（t，x):
[0094] 其中，-3彡e彡3;
[0095] 〇、設(shè)地震記錄道數(shù)為101，利用相關(guān)法將R"（t，x)中每道信號(hào)與第一道信號(hào)做相關(guān) 處理，獲得每道信號(hào)相對(duì)于第一道信號(hào)的延時(shí)差集合八擴(kuò)={八11，八12，1^，八111，1^八 fioila^h^lOl,
[0096] 按照公式（16)將R"（t，x)中目標(biāo)反射信號(hào)校成水平同相軸信號(hào)，校平后的地震記 錄記為r(t，x):
[0097] r(t，x) =R"（t_( Δ th-Δ ti)，xh) (16)
[0098] p、按照公式（17)將r(t，x)進(jìn)行奇異值分解：
[0100]其中，r ' = 101為r(t，x)的秩，Kq<101，〇 'q為r(t，x)r(t，x)T(或r(t，x)Tr(t， x))本征值的非負(fù)平方根，（即r(t，x)的奇異值），u'q為r(t，x)r(t，x)T的本征值對(duì)應(yīng)的本征 向量組成的矩陣，v ' q為r (t，X) Tr (t，X)的本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣；
[0101] q、重構(gòu)奇異值，將〇'3,〇'4，L，〇V均置為0,保留前兩個(gè)奇異值o'U'2,按照公式 (18)恢復(fù)出只包含目標(biāo)反射信號(hào)的數(shù)據(jù)體r'（t，x):
[0103] r、按照公式（19)將r'（t，x)中目標(biāo)反射信號(hào)按照步驟〇中的集合At"反?；仉p曲 同相軸，得到新定向地震記錄r"（t，x):
[0104] r"（t，x) =r '（t+( Δ t'h-Δ t'1)，xh) (19)
[0105] 其中，r"（t，x)即為最終定向地震記錄。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種奇異值分解的定向地震波束形成方法，其特征在于，包括W下步驟： 曰、在已有地震記錄上選取待處理的地震記錄化(t，x)，選取W化(t，x)為中屯、的連續(xù)N個(gè) 相鄰炮點(diǎn)的地震記錄集 U=化-(N-l)/2(t，X)，L，U-l(t，X)，U〇(t，X)，Ul(t，X)，L，U(N-l)/2(t，X)}， N為地震記錄的個(gè)數(shù)(N>3)，t為地震記錄的時(shí)間集，X為地震記錄的道集，Uo(t，x)為中屯、炮 點(diǎn)地震記錄。設(shè)Ug(t，x)為U中任一地震記錄，則-(N-l)/2《g《(N-l)/2,在Ug(t，x)中根據(jù)去 噪要求，選取待濾除的線(xiàn)性干擾(包括聲波、面波、折射波、直達(dá)波等)方向上任意兩點(diǎn)A和B， 記A的坐標(biāo)為(tlXfs，Xl)，B的坐標(biāo)為(t2Xfs，X2)，tl和t2分別為A、B點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的到時(shí)，Xl和 X2分別為A、B點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的道號(hào)，fs為采樣率。按照公式(1)估算線(xiàn)性干擾的斜率b、 W估算的k為基準(zhǔn)，分別在k前后等間隔選取m個(gè)值組成斜率集M，間隔大小1按照公式 (2)計(jì)算，m按照公式(3)計(jì)算：其中，t'為線(xiàn)性干擾在地震記錄上讀取的時(shí)間寬度。選取的斜率集M=化-ml, L，k-il, L,k-1 ,k,k+l ,L,k+il ,L,k+ml} c、 當(dāng)i = 0時(shí)，沿斜率k+il方向，在A點(diǎn)前后各選取n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，組成數(shù)據(jù)體W，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn) 的橫坐標(biāo)yd安照公式(4)計(jì)算：其中，-n《j《n，定義數(shù)據(jù)體W=化g(y-n，x廣η)，L，Ug(y-i，x廣 1)，Ug(yo，xi)，Ug(yi，xi+l)， l^，Ug(yn，xi+n)}; d、 按照公式巧)計(jì)算數(shù)據(jù)體W相鄰數(shù)據(jù)的振幅差值之和Δ Ele、 分別令i = -m，L，-2，-1，1，2，L，m時(shí)，按照步驟c~d依次計(jì)算出斜率集Μ中剩余斜率方 向上數(shù)據(jù)體對(duì)應(yīng)的振幅差值之和，組成集合S = { Δ E-m，L，Δ E-i，L，Δ Ε-1，Δ Εο，Δ El，L，Δ Ei， L，Δ Em}，按照公式(6 )計(jì)算出S中最小值Δ Emin，將Δ Emin對(duì)應(yīng)的斜率方向k+ i 1記為線(xiàn)性干擾 的方向： AEmin=min{ AE-i,L ΔΕ-1, ΔΕο, ΔΕι,Ι^, AEi,L, AEm}; (6) f、 WA點(diǎn)為中屯、，用與選取的斜率方向k+il平行且相距At個(gè)樣點(diǎn)的兩條直線(xiàn)作為截取 數(shù)據(jù)體X的上、下時(shí)窗邊界，令心>^，按照公式(7)截取包含線(xiàn)性干擾的小窗口數(shù)據(jù)體 X:g、 按照公式(8)計(jì)算將X中傾斜線(xiàn)性干擾校正成水平同相軸的校正量Δ tj，記校正后的 數(shù)據(jù)體為X' ：h、 按照公式(10)對(duì)X '進(jìn)行奇異值分解：其中，Up是Χ'Χ'τ的本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣，Vp是Χ'τχ'的本征值對(duì)應(yīng)的本征 向量組成的矩陣，曰Ρ是Χ'Χ'τ(或者χτχ'）本征值的非負(fù)平方根，旨帖'的奇異值。奇異值按照遞 減的順序排列，〇i>(52>L>〇p>L>〇r，r是矩陣X'的秩，l《p《r，T為轉(zhuǎn)置符號(hào)； i、 重構(gòu)奇異值，將〇2,〇3心〇。山〇朝置為0，保留第一個(gè)奇異值〇1，按照公式（11)恢復(fù)出 只包含線(xiàn)性干擾的數(shù)據(jù)體X"(不包含背景隨機(jī)噪聲）：其中，U1為Χ'Χ'τ的最大本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣，VI為χτχ'的最大本征值對(duì) 應(yīng)的本征向量組成的矩陣； j、 將數(shù)據(jù)體X"按照公式(12)反校正回傾斜線(xiàn)性干擾，得到數(shù)據(jù)體Υ，從地震記錄Ug(t，x) 中將Y減去：k、 對(duì)地震記錄Ug(t，x)中所有線(xiàn)性干擾按步驟a~j逐一處理，將Ug(t，x)中所有線(xiàn)性干 擾去除，得到地震記錄Rg(t，x); l、 將地震記錄集每炮地震記錄均進(jìn)行步驟a~k的處理，則U中每炮地震記錄中線(xiàn)性干 擾均被去除，得到新地震記錄集： R= {R(N-i)/2(t，x)，LR-i(t，x)，R〇(t,x) ,Ri(t,x) ,LR(N-i)/2(t,x)}; m、 在目標(biāo)反射信號(hào)中屯、點(diǎn)位置選取一點(diǎn)坐標(biāo)（t3Xfs，X3)，設(shè)震源點(diǎn)坐標(biāo)為（toXfs， xo)，按照公式(13)計(jì)算地震主波束方向0max，按照公式(14)計(jì)算延時(shí)參數(shù)τ:其中，D為檢波器間距，d為炮間距，V為反射界面上覆層速度，通過(guò)測(cè)區(qū)資料獲得； η、延時(shí)后的地震記錄集為：R' = {R(N-i)/2'（t-(N-l)T/2，x)，L，R-i'（t-T，x)，R〇'（t，x), Rl'（t+τ，χ)，L，R(N-l)/2'（t+(N-l)τ/2，x)}，將R'中N炮地震記錄按照公式（15)疊加，合成定向 地震記錄R"(t，x):其中，-(N-l)/2《e《（N-l)/2; O、 設(shè)地震記錄道數(shù)為H，利用相關(guān)法將R"(t，x)中每道信號(hào)與第一道信號(hào)做相關(guān)處理， 獲得每道信號(hào)相對(duì)于第一道信號(hào)的延時(shí)差集合 At" = { At'i，At'2，L At'h，L，Δt'H}，l《h《H，按照公式（16)將R"(t，x)中目標(biāo)反射 信號(hào)校成水平同相軸信號(hào)，校平后的地震記錄記為r(t，x): ;r(t ,χ) =R" (t-( Δ th-A ti) ,xh) (16) P、 按照公式(17)將r (t，X)進(jìn)行奇異值分解：其中，r'為r(t，x)的秩，，〇'q為；r(t，x);r(t，x)T(或；r(t，x)T；r(t，x))本征值的非 負(fù)平方根，（即r(t，x)的奇異值），u'q為Ht，x);r(t，x)T的本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩 陣，v'q為r(t，x)Tr(t，x)的本征值對(duì)應(yīng)的本征向量組成的矩陣； q、 重構(gòu)奇異值，將0'3,0'4，L，0V均置為0,保留前兩個(gè)奇異值〇'1，〇'2,按照公式（18)恢 復(fù)出只包含水平同相軸的數(shù)據(jù)體r'（t，x):r、 按照公式（19)將r'（t，x)中水平同相軸按照步驟η中集合At"反?；仉p曲同相軸，得 到新定向地震記錄r"(t,x): r" (t ,χ) =! '（t+( Δ t 'h- A t'1),祉）(19) 其中，r"(t，x)即為最終定向地震記錄。
【文檔編號(hào)】G01V1/36GK106094033SQ201610389602
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月5日 公開(kāi)號(hào)201610389602.X, CN 106094033 A, CN 106094033A, CN 201610389602, CN-A-106094033, CN106094033 A, CN106094033A, CN201610389602, CN201610389602.X
【發(fā)明人】姜弢, 鄒艷艷, 徐學(xué)純, 岳永高, 汪彥龍, 晁云峰, 賈海青
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)