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      去噪技術論文:去噪技術在地震勘查的運用

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      去噪技術論文:去噪技術在地震勘查的運用

      本文作者:李陽1呂慶田2韓立國1鞏向博1于志國1作者單位:1吉林大學2中國地質科學研究院

      串聯去噪方法

      為消除金屬礦多源噪聲,本文將其分解在不同物理空間域內,針對噪聲類別設計不同物理域去噪方法,加以串聯多級衰減。而如何選擇合適的去噪方法,以及確定合適的順序,是串聯去噪的關鍵。對于金屬礦區中的強線性干擾進行串聯去噪,采用(1)式[12]將時--空域u(x,t)地震數據變換到f-k域。其中,U(k,f)為地震信號的f-k譜;k為圓波數,為2πk0;波數k0為1/λ,λ為波長。對于面波來說,其能量集中在低視速度范圍,有效信號往往在高視速度段,將面波能量集中的部分置為零,并反變換為時----空域信號u''''(x,t)。此過程并不能將所有面波、直達波等線性干擾全部壓制,雖壓制了大部分強線性噪聲,仍有部分干擾。處理后,采用(2)式[6]將u''''(x,t)變換到Radon域。其中,m(τ,q)為Radon變換域數據;x為偏移距;φ(x)定義了Radon變換曲線的曲率;q表示曲率的坡度;τ是時間截距;t是地震數據的雙程旅行時。當t=τ+px時,(2)式化為線性Radon變換(τ-p變換),此過程將剩余的線性干擾能量集中于零偏移距截距時間、視速度為p的Radon域內,將這部分能量切除,再將其反變換為u″(x,t)即可。基于反演理論的Radon變換技術,在壓制線性干擾的同時,還有壓制隨機噪聲的作用,大幅提高了地震信號的信噪比[7]。通過兩種去噪技術處理以后,大部分干擾波已被壓制,但仍存在一定的隨機噪聲與散射噪聲,采用近年來引入地震的Curvelet變換進一步衰減,為適用于不同尺度金屬礦體引起的噪聲,筆者設計了Curvelet--中值濾波組合變換法壓制剩余的隨機噪聲。Curvelet—中值濾波法是利用Curvelet變換把地震數據分成不同頻帶,對每個頻帶分別做中值濾波,將各個頻帶的濾波結果加到一起得到整體濾波的結果。Curvelet變換中的尺度參量j表示數據的不同頻帶,隨著被處理數據的變化,尺度參數j的值默認為(在不確切設定j時)。其中,M、N是被處理數據的行數與列數;ceil表示向小取整[10]。對于不同尺度金屬礦體引起的地震數據噪聲,在低頻尺度設置較大的中值窗口,高頻尺度設置較小的中值窗口,以達到最佳的去噪效果。多域串聯去噪技術在不同的域內對噪聲逐步進行壓制,相應資料的信噪比逐步提高,最終記錄上信噪比顯著增強,從而有效地解決了金屬礦低信噪比問題。與普通去噪方法相比,多域串聯去噪的針對性和適應性更強,去噪更徹底,多種去噪方法優化組合,以達到比傳統方法更加優異的去噪效果。

      實際地震數據處理

      本文所用的原始數據為金昌鎳銅礦集區地震原始單炮記錄。金昌白家嘴子銅鎳礦田位于甘肅省金昌市境內,河西走廊的中部。礦區地表為地勢平坦的戈壁灘,海拔為1500~1600m。該礦田位于華北地臺阿拉善地塊西南緣的龍首山隆起上;該隆起南接祁連褶皺系走廊過渡帶。從圖1中可以看到原紀錄中存在較強隨機噪聲及很強的上傾規則干擾(靠近鐵路引起的固定視速度干擾),大部分有效信號淹沒在這些強干擾下。本文采用的串聯去噪處理結果如圖2-4所示。串聯去噪第一步采用FK域濾波(圖2),對比原紀錄,大部分強固定視速度干擾波壓制得較好,但記錄中仍存在較多緩傾角短軸干擾以及一些隨機噪聲。串聯去噪第二步,經Radon變換(圖3),此過程消除了上傾的強噪聲,恢復出了大部分有效反射波,地震信號的信噪比得到明顯提高,仍存在部分隨機噪聲。串聯去噪第三步,經Curvelet域組合變換法壓制噪聲方法處理單炮記錄(圖4),剩余的隨機噪聲已基本消除。為加強去噪效果對比,按照徐明才[1]介紹的去噪方法(頻率域去噪,視速度濾波等)對圖1所示的地震記錄進行了處理,得到的去噪結果如圖5所示,大部分噪聲已被壓制,但仍有部分隨機噪聲與線性噪聲殘余。對比徐明才綜合去噪法(圖5)與串聯去噪法(圖4)處理結果,后者剖面質量有較大改善,前者剖面中方框所示的淺層反射同相軸混疊噪聲與遠偏移距處成團噪聲在后者剖面中已得到壓制。從疊后剖面上看,徐明才法疊后剖面(圖6)與串聯去噪法疊后剖面(圖7),后者整體信噪比明顯提高,圖6中細小的干擾波在圖7中都已消除;對比其細節,即方框所示的幾處位置,本文方法處理過的同相軸更加連續,礦體上頂界面更加清晰,為下一步的地質解譯提供了較好的數據來源。

      結語

      金屬礦區地震數據采用常規去噪方法效果不好,本文采用包括Curvelet域組合變換法等技術的多種去噪方法串聯去噪處理及二級噪聲衰減策略,有效的去除了多種來源的強干擾噪聲以及隨機噪聲,大幅提高了原地震記錄的信噪比。通過實際數據的對比分析,證明了該方法的實用性,為深部金屬礦的探測提供了技術支撐。多域串聯去噪技術在金屬礦地震勘探中有良好的應用前景。

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