[發(fā)明專利]基于噪聲建模分析的沙漠地震勘探隨機噪聲消減方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910293000.8
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109991664A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李月;馮黔堃;楊寶俊;董新桐
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

1.一種基于噪聲建模分析的沙漠地震勘探隨機噪聲消減方法，其特征在于，包括下列步驟：

(1)構(gòu)建含噪合成記錄，沙漠地震勘探合成記錄為檢波器記錄的地下反射信號即有效地震勘探信號和環(huán)境噪聲等隨機噪聲的疊加，表示為：

g(d,t)＝s(d,t)+φ(d,t) (1)

其中d和t分別表示道號和時間，g(d,t)表示含噪信號，s(d,t)表示有效地震勘探信號，s(d,t)地震子波采用雷克子波構(gòu)成，雷克子波定義如下：

s(t)＝(1-2π²f²t²)exp(-π²f²t²) (2)

其中f為中心頻率；

φ(d,t)為沙漠地震勘探隨機噪聲模型；

(2)構(gòu)建沙漠地震勘探隨機噪聲模型φ(d,t)

測區(qū)為沙漠陸地地區(qū)，將隨機噪聲分為三類：自然噪聲，近場人文噪聲，遠場人文噪聲，并假設(shè)噪聲源以點源的形式隨機分布在檢波器周圍；

此時波在弱非均勻介質(zhì)中傳播，設(shè)弱非均勻介質(zhì)中拉梅系數(shù)λ＝λ₀(1-0.001x)，μ＝0，密度ρ為常數(shù)；

波動方程描述了波場傳播規(guī)律，非均勻介質(zhì)中的波動方程：

其中其中為波場函數(shù)，F(xiàn)為激勵函數(shù)，c(r)是非均勻介質(zhì)中傳播速度，r是波場傳播位移；

將三個噪聲源函數(shù)分別作為波動函數(shù)的激勵函數(shù)，在初始條件和邊界條件下，用格林函數(shù)求解波動方程，分別得到自然噪聲的噪聲場、近場人文噪聲場和遠場人文噪聲場；

則三種噪聲場的疊加得到沙漠地區(qū)隨機噪聲模型的表達式為：

φ(r,t)＝φ_w(r,t)+φ_m(r,t)+φ_f(r,t) (10)

φ_w(r,t)是自然噪聲場，φ_m(r,t)是近場人文噪聲場，φ_f(r,t)是遠場人文噪聲場的表達式；

這樣，模擬d道的噪聲模型記錄，得到φ(d,t)，得到含噪合成記錄即式(1)；

(3)利用隨機噪聲模型確定適合的濾波方法進行濾波消噪

采用shearlet消噪方法壓制沙漠地震勘探隨機噪聲，shearlet變換閾值消噪的步驟如下：

Shearlet變換是線性的，因此式(1)中含噪記錄g(d,t)被變換至Shearlet域，其Shearlet域系數(shù)定義為：

SH_g(d,t)＝SH_s(d,t)+SH_φ(d,t) (11)

其中SH是shearlet變換系數(shù)，然后對含噪信號進行shearlet變換閾值去噪，得到濾波消噪后的信號為：

其中，T是閾值算子并且為硬閾值：其中a表示信號，是消噪后的信號，其中SH和SH^-1分別是shearlet變換和反變換系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于噪聲建模分析的沙漠地震勘探隨機噪聲消減方法，其特征在于：步驟(2)中，在沙漠地區(qū)植被稀少且地面較平坦，自然噪聲主要是由于風吹地面產(chǎn)生的，則根據(jù)風陣理論的風壓表達式，得到自然噪聲源的表達式為：

其中是風壓譜的第i個分量，ρ是空氣密度，為高度為s m時的風速，S(w)為脈動風速譜w角頻率，K是地表拖曳力系數(shù)，為參考風速，χ為湍流積分尺度系數(shù)，且滿足w_i是第i個分量的角頻率，ε_i是第i個分量的初始相位，是一個均勻分布在(0，2π)的隨機變量，N是分量個數(shù)，是角頻率增量，w_H和w_L分別是脈動風譜能量分布頻率范圍的上限和下限，t是時間變量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于噪聲建模分析的沙漠地震勘探隨機噪聲消減方法，其特征在于：步驟(2)中，近場人文噪聲主要由機器工作產(chǎn)生，利用偽高斯函數(shù)模擬近場噪聲源函數(shù)：

其中A為振幅，bw為帶寬，τ為時間延遲，f_c為中心頻率，為隨機初始相位。