利用分形维拾取地震波初至的一种改进算法_韩小俊

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大地电磁测深数据处理技术与反演方法改进及其应用实例

ｃｎ。ຫໍສະໝຸດ ３１４物探化探计算技术
３９卷
布设两条交叉或多条交叉测线。根据相邻区域ＭＴ测点曲线形态相似原理，地下沉积地层在横向上是
连续性的。由于ＭＴ测深采用张量观测方式，采集结果有两个方向的数据，选择不同方向的数据进行
１ＭＴ数据处理方法技术的改进
１．１交叉测线数据阻抗旋转处理ＭＴ测线一般遵循垂直于构造走向布设原则，
但实际工作中出于对某些重点靶区闭合的考虑，会
收稿日期：２０１６０３２５改回日期：２０１６０５２０基金项目：中国地质调查局地质调查项目（１２１２０１１１２０９７１）第一作者：李晓昌（１９６４－），男，教高，从事大地测量和大地电磁法方法技术研究和应用开发工作，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｘｉａｏｃｈａｎｇ＠ｉｇｇｅ．
第３９卷第３期
物探化探计算技术
Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．３
２０１７年５月
ＣＯＭＰＵＴＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳＦＯＲＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬＡＮＤＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ
Ｍａｙ２０１７
文章编号：１００１１７４９（２０１７）０３０３１３０６
大地电磁测深数据处理技术与反演方法改进及其应用实例
二维反演，结果可能偏差很大，所以在极化模式判定
时，倘若仍按照常规对数据阻抗的旋转原则，将阻抗

利用小波变换提高地震波初至拾取的精确度

利用小波变换提高地震波初至拾取的精确度詹毅，周熙襄成都理工大学信息工程学院，成都（610059）E-mail：zhanyi@摘要：众所周知，折射静校正是我国西北地区地震资料处理中十分重要的环节，而准确地拾取初至又是折射静校正的基础。

然而，这些地区的地震记录中，初至波却常常受到各种干扰的影响，使得其波形发生畸变，从而导致初至拾取不准确。

文章首先分析了最常见的引起初至波难以准确拾取的情况，并提出了初至拾取预处理的方法。

具体采用小波阀值去噪并结合连续小波变换的方法，恢复初至波的最大振幅波形，并突出初至波的起跳时刻，从而提高初至拾取的准确度。

通过理论模型研究和实际资料试算表明，该方法具有很好的应用前景，它对于目前常用的拾取初至起跳时刻和拾取初至波最大峰值时刻的两类拾取方法，都具有非常重要的意义。

关键词：地震勘探，折射静校正，初至波，连续小波变换，去噪在我国西北部地区的地震资料处理中，由于地表条件的复杂性，常常使得地震记录中反射波同相轴聚焦不好，有的地区原始单炮记录中完全见不到反射波的同相轴，为此，静校正成为该地区首先要解决的问题。

针对这类资料，已经有不少成熟的静校正方法，其中折射静校正是最有效的方法之一。

折射静校正是建立在能准确拾取初至波到达时的基础上的，能否准确地拾取初至波初跳时刻是应用这类方法的前提，但在很多实际资料中，由于种种干扰的影响，初至波初跳时刻很难准确地拾取，只能采用拾取初至波最大峰值时刻的方法来近似解决。

然而，在影响初至波初跳时刻的同时，干扰也会影响初至波最大峰值时刻，可能使初至波出现多峰值的现象，如果强行拾取这种资料，将会造成很大的误差，从而严重影响静校正的精确度。

如果能将初至波最大峰值时刻恢复，又能将初至波初跳时刻明显反映出来，直接拾取初跳时刻，则会使折射静校正取得更佳的效果。

本文针对突出初至波初跳时刻和恢复初至波最大峰值时刻这两个问题，提出了对初至拾取进行预处理的方法，即采用对局部特征研究较有效的小波变换来恢复初至波峰值波形，并突出初至波初跳时刻，使初至拾取更为方便、准确。

利用分形维取地震波初至的一种改进算法

ｔｒｏａ】ｎｅｐｌｔｏ
振幅或频率等）而以相关性为基础方法的缺点是相；
Ｉ
言
祁地震道的一特征往往并不线性相关。笔者在实际资料处理中发现这些自动拾取方法划信噪比较高
在地震资料处理中．确快速地拾取初至是非准
常重蓦的．是地表低速带静校正的基础，别是在这特
的地震资料才有效．埘于信噪比稍低的资料则效而
果很差。另一方面．使在信噪比较高的地区．会即也由于准确率不高而要作手工修改、采用相关特征在
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｈａａｉｎ．ｈｅｉｎ，Ｙａｉ．ＡｎｉｒｖｄａｇｒｔｍｏｉｋｎｌｅｓｃｆｒｔａｎＸｉｏｕＳｉｊｎａｄＩｌｎＺｉｍｐｏｅｌｏｉｈｆｒｐｃｉｇＥｓｉｍｉｉｓｒＰ
Ｋｅｒｓｒｃａｄｍｅｓｏｙｗｏｄ：ｆａｔｌｉｎｉｎ，ｆｓｂｅｋｐｃｉｇ，ａｇｒｔｎｒｖｎｉｔｒａｉｋｎｒｔｏｉｈｈｐｏｉｇ—ｃｌｕａｉｎｓｅｄ，ｉａｃｌｔｐｅｏｎ
。
ｒｖｌｙｕｉｇｆａｔｌｄｍｅｓｏ．ＯＧＰ一２０．３（）０６ｉａｓｂｓｎｒｃａｉｎｉｎ０２７１：６～３
Ａｎｉｐｒｖｄｍｅｈｄｉｏｓｄｏｉｋｉｍｏｅｔｏｓｐｒｏｐｅｆｒｐｃｎｇｕｐ￣ｉｍｉｉｓｒｉａｓｉｈｓｐｐｅ．Ｔｈｅｓｃｆｒｔａｒｖｌｎｔｉａｒｅｈｓｃｐｉｉｌｓｏｆ。ｖｓｏｅｈｄ’ ｒｓｄｔａｃｌｔｈｒｃａａｉｒｎｃｐｅ ‘ ｉｉｎｍｔｏ ’ａｅｕｅｏｃｌｕａｅｔｅｆａｔ［ｄｉｅｓｏｎａｏｅｓｉｄｉｍｎｉｌｎｇｓｉｍｃ１ａｅｒｃｓ—ａｄｐｉｋｕｐＩｉｓｒｉａｓｆｏｈａｉｇｃａａｔｒ．Ｈｏｅｒ，ｔｅｆｒａｌ — ｎｃｈｅｆｒｔａｒｖｌｒｍｈｓｃｎｇｎｈｒｃｅｓｗｖｅｈｏｍｌａｇｏｒｔｍ１ｍｅｃｎｕｉｇａｄｔｅｒｓｌｓｒｌｉｔｅａｃｒｃｎｔｒｌｔｏＦｈｌｒｌｉｈｉｉｏｓｍｎｎｈｅｕｔｅｙＯｌｈｃｕａｙｏｆｉｅｐｏａｉｎ．ｓｅａｇｏｉｈｍｐｒｐｅｎｔｉａｅｖｄｓｉｔｒａｉｎｃｃａｉｒｃｄｅ．ｓｈａｍｐｒｖｓｃｌｕｌ — ｏｏｓｄｉｈｓｐｐｒａｏｉｎｅｐｏ［ｔｏｎｉａｌｕｌｔｎｇｐｏｅｕｒｏｔｔｉｏｅａｃａｔｏｎｓｅｄａｎｔｅｇｌｅｓｓａｂ【ｌａｃ［ｔｏｎｒｓｔ．ｉｐｅｄｓｒｎｈｎｔｉ【ｙｏｆｃｌｕａｉｅｕｌｓ

利用分形维拾取地震波初至的一种改进算法

利用分形维拾取地震波初至的一种改进算法
韩小俊;施泽进;李亚林
【期刊名称】《石油地球物理勘探》
【年(卷),期】2002(037)001
【摘要】本文提出一种改进的拾取地震道初至波的方法.该方法利用分割法的基本原理来计算沿地震道的分形维,并从其变化特征中拾取初至.但是以往的方法在计算时耗时多,而且其结果依赖于插值的准确性.本文提出的计算方法避免了在计算过程中的插值问题,从而提高了计算速度,增强了计算结果的稳定性.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】韩小俊;施泽进;李亚林
【作者单位】成都理工大学石油系;成都理工大学石油系;四川石油管理局成都物探研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】P62
【相关文献】
1.基于STA/LTA和分形维算法的微震事件初至自动拾取方法 [J], 段建华
2.Length分形维算法拾取地震波初至 [J], 曹茂森;任青文;万林梅;罗勇
3.基于分形盒维算法的天然地震波初至拾取方法研究 [J], 张琪;王有学;熊彬;蒋婵君;王心宇;曾成
4.几种初至自动拾取算法在地震波法隧道超前探测中的对比分析 [J], 王伟; 高星; 刘孝卫
5.几种初至自动拾取算法在地震波法隧道超前探测中的对比分析 [J], 王伟; 高星; 刘孝卫
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微地震事件不同初至拾取方法的对比分析

微地震事件不同初至拾取方法的对比分析段建华【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2014(000)003【摘要】微地震事件初至的精确拾取是微震时空定位的关键技术之一。

简述了STA/LTA(Short-Term to Long-Term Average)、AIC(Akaike Information Criteria)、分形维数3种微地震初至拾取方法的基本原理；采用理论模型数据对不同初至拾取方法进行了方法测试效果分析；并选取不同信噪比的实际数据对初至拾取精度、算法效率两个方面进行了比较。

结果显示：高信噪比时，3种方法初至拾取的精度都比较高；在信噪比降低时，分形维数法初至拾取的精度仍然较高，具有较好的抗噪性；但是，分形维数法的效率较低，且受算法原理限制，并且与AIC 法很难单独拾取事件初至。

因此，采用STA/LTA识别微地震事件，初步确定初至范围，然后再使用AIC方法精确拾取初至，是微地震事件初至拾取的较好方法。

【总页数】5页(P82-86)【作者】段建华【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】P315.9【相关文献】1.低信噪比微地震事件初至拾取方法研究 [J], 宋维琪;喻志超;杨勤勇;郭全仕;王瑜2.微地震事件初至拾取SLPEA算法 [J], 谭玉阳;于静;冯刚;何川3.基于波形相似特征的微地震事件初至拾取及全局校正 [J], 喻志超; 谭玉阳; 翟尚; 冯方方; 何川; 侯贵廷4.基于U-Net的井中多道联合微地震震相识别和初至拾取方法 [J], 张逸伦;喻志超;胡天跃;何川5.基于波形互相关的微地震事件自动识别及初至拾取 [J], 魏梦祎;谭玉阳;毛中华;冯刚;胡天跃;何川因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于分形盒维算法的天然地震波初至拾取方法研究

基于分形盒维算法的天然地震波初至拾取方法研究张琪;王有学;熊彬;蒋婵君;王心宇;曾成【摘要】基于分形理论,提出了一种地震波初至的拾取方法,根据地震初至波到达前后时间序列的分形特征,采用适当的时间窗口,可以定量地确定初至波的到达时间.数值计算表明,当窗口大小为0.6s时,计算速度合适,可以保证地震波波至时间的拾取精度,并且在广西地区的宽频带地震流动台网记录的地震数据处理中进行了应用.【期刊名称】《物探化探计算技术》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】5页(P181-185)【关键词】地震信号;分形盒维;地震波至拾取【作者】张琪;王有学;熊彬;蒋婵君;王心宇;曾成【作者单位】桂林理工大学地球科学学院,桂林541006;桂林理工大学地球科学学院,桂林541006;桂林理工大学地球科学学院,桂林541006;桂林理工大学地球科学学院,桂林541006;桂林理工大学地球科学学院,桂林541006;桂林理工大学地球科学学院,桂林541006【正文语种】中文【中图分类】P631.40 引言在天然地震数据的处理中，拾取初至信号是地震波走时成像、研究地球内部结构的基础。

实际工作中，根据地震波的振幅和波形特征，利用人工拾取初至信号。

然而，天然地震波含有各种干扰，人工提取存在的主观偏见给提取初至信号带来了极大的不唯一性。

因此，以计算机为基础的自动拾取方法毋容置疑地可以给我们提供更为准确的地震波旅行时间信息。

对于自动拾取地震波初至到时，地震科学家们提出了许多方法，诸如相关法、神经网络法、分形法等[1]。

Gelchinsky等[2]提出了一种基于地震信号的特定相关属性来确定初至的方法;王继等[3]用多道互相关和最小二乘方法确定远震震相初至时间;潘树林等[4]利用优化相关法拾取地震事件的初至信号，这些方法均基于地震道的整体特征，对噪声有较好的抑制作用，但其拾取结果仍然受到续至波的影响较大。

Murat等[5]提出了在低信噪比的信号中反向追踪神经网络技术能在噪声干扰背景下识别初至，但神经网络拾取初至学习速度慢，实现复杂，需要综合考虑网格结构、训练方法等问题[6];美籍数学家曼德布罗特[7]提出分形思想并于1975年创建分形理论，分形盒维数(Fractal Box)作为分形维数的一种定义，它的大小及变化可以反映信号的不规则度和复杂度。

高精度初至自动拾取综合方法研究

笔者同样编制了用只加入稳定因子的能量比
法 [ 3] 、瞬时强度比法 [ 4] 自动拾取初至的软件。选取
胜利探区 KD1某束测线的单炮记录中 480 道作为
参考道, 采样间隔为 4 m s, 分别将边界约束法、只加
入稳定因子的能量比法和瞬时强度比法与准确初至
时间 ( 图 1a是经过校正确定的初至时间 ) 作误差对比。由于边界约束法对边界敏感, 在能量边界处值
% 596%
物探与化探
34 卷
式中, x ( t)为地震记录振幅值; T 1 为时窗起点; T 0 为第 1个时窗终点, 即第 2个时窗起点; T 2 为第 2个时窗终点。
常规的能量比法虽然自动化程度高, 计算速度快, 但是由于它单纯地只考虑能量关系, 无法完整地刻画各种实际情况的初至特征。为此, 需要对能量比法作算法改进。
平均值, T 为时窗终点。
3 精度优化方法
两种改进的能量比法在精度和效率上存在着不
足, 以往的解决办法是提供人工交互拾取, 费时费力, 对于大数据量尤其如此。所以针对此问题又提出了两种改进方法: 奇异值的处理方法, 来逐步实现高精度地初至拾取。在此以单道边界检测和稳定因子约束拾取为例作精度优化。 3. 1 奇异值的处理方法
由于传统的能量比法都是以能量比的极大值所对应的时间作为初至时间, 其精度往往受时窗长度的影响。不同的时窗长度可能对应不同的极值时
% 598%
物探与化探
34 卷
间。最大能量比的时间不一定是初至时间, 并且噪声干扰也会产生假波峰 ( 谷 ) 现象。所以最大能量比只能得到初至到达的粗略位置, 要想得到更加精确的初至起跳时间, 就得根据检测到的初至时间来确定初至波峰时间, 进而通过时移得到精确的起跳时间。

高阶高分辨率Radon变换地震数据重建方法

高阶高分辨率Radon变换地震数据重建方法薛亚茹;唐欢欢;陈小宏【摘要】地震数据缺失会影响处理和解释结果.本文基于Radon变换地震数据重建并结合地震波同相轴横向连续性,提出高阶高分辨率Radon变换地震数据重建方法.该方法将正交多项式变换和Radon变换结合,通过正交多项式变换拟合地震波振幅随炮检距变化特性,改进了传统Radon变换只考虑地震道叠加特性的缺陷,增加了振幅变化的斜率和曲率信息,保留了地震波AVO特性,有利于地震波振幅信息在横向变化情况下缺失地震数据的重建.理论模型和实际数据处理结果表明,该方法可以克服空间假频,实现缺失道数据重建,并保留振幅AVO信息.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2014(049)001【总页数】7页(P95-100,131)【关键词】高阶高分辨Radon变换;正交多项式变换;AVO;数据重建【作者】薛亚茹;唐欢欢;陈小宏【作者单位】中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国科学院测量与地球物理研究所计算与勘探地球物理研究中心,湖北武汉430077;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言不规则地震数据会使数据后续处理产生噪声，降低信噪比，进而影响多道处理技术的应用。

基于Fourier变换的数据重建是一种常用的方法，此方法利用不完全数据反演出完全数据的Fourier系数，再通过Fourier反变换得到重建数据。

由于该方法要求数据在空间上是带限信号，且涉及不适定问题求解，因此需要引入正则化系数［1，2］。

由于待重建信号数据有时会出现空间假频现象，Spitz［3］、Naghizadeh等［4］、Schonewille等［5］提出选取稀疏频谱模型解决假频问题。

他们假设每一频率上的空间信号是由有限个复合谐波组成，因此基于Fourier 变换的数据重建更适用于线性同相轴。

基于改进长短时窗比值及优化变分模态分解的微震初至拾取算法

基于改进长短时窗比值及优化变分模态分解的微震初至拾取算
法
孟娟;吴燕雄;李亚南
【期刊名称】《地震学报》
【年(卷),期】2022(44)3
【摘要】针对低信噪比条件下微震初至拾取准确度低的问题,基于信号幅度变化引入权重因子,对传统长短时窗比值(STA/LTA)算法进行改进,提高初次拾取精度。

为了进一步降低拾取误差,对变分模态分解(VMD)算法进行优化,基于互相关系数和排列熵准则自适应确定VMD分解层数,对初次拾取结果前后2—3 s的记录进行优化VMD,并计算分解后各本征模函数(IMF)的峰度赤池信息准则值,得到各IMF的到时,以各IMF的拾取结果及能量比综合加权得到二次拾取到时。

仿真实验表明:改进后的STA/LTA在较低信噪比下可降低初次拾取误差约0.01 s以上;相比经验模态分解(EMD)和小波包分解,自适应VMD分解后能再次降低误差,最终与人工拾取结果平均误差在0.023 s以内。

实际微震信号初至拾取结果表明,本算法能快速有效地识别初至P波,与人工拾取结果相比误差小,准确率高。

【总页数】13页(P388-400)
【作者】孟娟;吴燕雄;李亚南
【作者单位】防灾科技学院
【正文语种】中文
【中图分类】P315.31
【相关文献】
1.基于变分模态分解和改进鲸鱼算法优化的模糊神经网络风速预测模型
2.基于变分模态分解和改进鲸鱼算法优化的神经网络风速预测模型
3.基于变分模态分解和改进鲸鱼算法优化的神经网络风速预测模型
4.基于变分模态分解和粒子群算法的微震信号降噪方法
5.基于变分模态分解和改进粒子群算法优化最小二乘支持向量机的短期电价预测
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地震多重分形计算的最小生成树法

地震多重分形计算的最小生成树法
朱令人;龙海英
【期刊名称】《地震学报》
【年(卷),期】2000(022)004
【摘要】目前地震分形计算的方法很多, 但各方法或多或少都存在一些问题. 本文引入一种地震分形计算的新方法最小生成树法(minimal spanning tree), 对其算法作了重要的修改,并通过对乌什、乌苏、唐山和海城4个区域震例的研究, 得出大震前后地震时空分布多重分形谱由集中变疏张, 反映了分形结构复杂性的增加、地震时空分布不均匀性的增加. 由点集的数值模拟表明: 强震前后多重分形谱变化的物理本质是地震分布由均一到不均一,由简单到复杂的变化过程.
【总页数】8页(P410-417)
【作者】朱令人;龙海英
【作者单位】中国乌鲁木齐,830011,新疆维吾尔自治区地震局;中国乌鲁木
齐,830011,新疆维吾尔自治区地震局
【正文语种】中文
【中图分类】P315.08
【相关文献】
1.基于分形盒维数和多重分形的爆破地震波信号分析 [J], 钟明寿;龙源;谢全民;李兴华
2.多重分形降趋波动分析法和移动平均法的分形谱算法对比分析∗ [J], 奚彩萍;张
淑宁;熊刚;赵惠昌
3.离散点集(地震)空间分布多重分形计算的精度估算 [J], 朱令人;龙海英
4.地震时间序列多重分形计算精度估计 [J], 朱令人;周仕勇;杨马陵;洪时中;龚宇清;王海涛
5.应用分形和多重分形几何学模拟地震小断层 [J], 乐有喜;Belf.,WC
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第 37卷第 1期韩小俊等: 利用分形维拾取地震波初至的一种改进算法 61
局部分形维 ,从而避免了在计算过程中使用插值 ,提高了运算速度并增强了计算结果的稳定性。
分维值的计算方法
度量测线的分割点 ,在每段长度计算时就正好可以用样点值进行计算 ,而不需要作插值 ,其步长为 7个样点 ,再乘以采样间隔则为本次度量的步长值。
如果我们把海岸线长度的对数值和步长的对数值绘在同一坐标内 ,就会发现在一定范围内 ,长度与步长之间具有一定的线性关系
P ∝ LS 式中 P 为海岸线长度的对数 , S为直线的陡度 , L 为步长的对数 ,则其分维 D 就是
D = 1 - S 地震道分维数算法的实现与改进
对于像地震道这样的离散曲线 , 在计算其分维数时 , 若对步长的选取不特别考虑 , 就有可能出现如下问题: 在度量的过程中 , 一个步长与曲线的交点并不一定正好是样点的值 (图 1) , 这时就需要插值。因此 , 计算时每一次度量都需要判断其交点是否为曲线的样点值。大多数情况下都需要插值 , 这样一方面大大增加了计算量 ; 另一方面 , 插值往往还存在误差 , 特别是采样率较大而地震道频率较高时误差更大。
MandelBro t[ 4]首先提出英国的海岸线有多长的问题 ,这依赖于我们用多长的尺子去度量。如果我们用 10km 的尺度去测量 ,则小于 10km 的弯曲就无法度量。同样 ,如果我们减小到某一尺度 ,则相对更小的弯曲也无法测量。度量的尺度越小 ,则测量所得的曲线的长度就越长。如果我们度量的尺子接近零 , 则海岸线的测量长度理论上趋于无穷。
近年提出的计算曲线分形维数的方法已经很多 ,但如何选择某一种方法得到一致、可靠的分形维数这一问题仍没有得到解决 [ 3]。不同的方法所得到的分维值也不完全相同 ,且大多具有一定程度的局限性 ,分形维的物理意义仍是需要探讨的问题。本文采用一种简化分割方法计算曲线 (地震道 )的分维 , 但不是基于分维值的绝对值 ,而是基于沿曲线的分维的变化特征 ,进而研究地震道的波形变化特征。分割法理论简介
6 2 石油地球物理勘探 2002年
于水平。第二段即 B段 ,是计算时窗内初至开始进入、分维值呈明显线性上升的区段。 A段与 B段之间有明显的拐点 ,拐点的特征是样点数开始明显变得稀疏 ,该拐点正好是初至开始进入的点 ,拐点时窗的最大值则代表初至时间。从这个时窗往回找到一个振幅的最大值则为初至时间的拾取值 [2 ] ,从而可以实现初至的自动化拾取。第三段即图中的 C段 , 是完全的地震信号段 ,其变化与地震道特征有一定关系 ,在此不作详细讨论。
Fabi o Bosch et ti[ 2] ( 1996)提出了基于分形维方法拾取初至的新方法。该方法由于在强烈地依赖于插值的准确性 ,影响了该方法的应用和推广。本文提出了一种新的方法来计算地震道的
Han X iaoj un, Thi rd Bri gade of Pet roleum Explo rati on, X ingji n Cou nt y, Sichuan Province, 611430, Ch ina 本文于 2001年 5月 3日收到 ,修改稿于 2001年 12月 24日收到。
ABSTRACT
Han Xiaojun, Shi Zejin and Li Yal in. An improved algorithm for picking up seismic first arrivals by using fractal dimension. OGP , 2002, 37( 1): 60～ 63
步长的选取应该是最好能每次加倍 ,这样在双对数坐标上其值分布较为均匀 ,使拟合的直线更为可靠。但是步长的加倍意味着步长的改变次数减小 , 在计算过程中会减少参与计算的点数。关于噪声
由于野外环境因素影响 , 地震资料会含有不同程度的噪声。由于分维反映的是频率与振幅及波长等曲线的综合性质 , 因而从理论上讲 , 凡是噪声与地震道有效信号有一定区别的都能采用这种方法。图 5和图 6是具有一定噪声的地震道 , 用本文方法
图 3 计算地震道分维值的时窗选取示意图 (据 Fabi o Bosch et ti, 1996)
点 ,然后往回找到振幅最大的一个点 ,即是初至拾取值。因此 ,要求时窗长度一般不大于一个波长。
( 3)从理论上讲 ,虽然选取较小的时窗有利于更准确地拾取初至 ,但是在拟合直线的过程中 ,通常要用 5～ 8个点才能使直线的拟合结果更为可靠 ,所以时窗也不能选得太小。步长的选取
图 4 某道的计算结果 (上: 地震道 ; 下: 分维值 )
讨论
尽管实例计算结果是明确的 ,但还有一些具体问题须作进一步讨论。时窗的选取
时窗的选取必须遵循以下几条原则: ( 1)时窗的长度不能大于地震道起点到初至的起跳之间的时间间隔 ,否则将不能了解分维的变化趋势。 ( 2)自动拾取过程中 ,在分维曲线上找到曲线拐
结论与展望
理论研究和实际计算结果表明 ,本文所提出的分维值的改进算法是可行且有效的 ,它不仅大大减少了计算量 ,而且计算结果不依赖于插值的精度 ,提高了计算结果的可靠性和稳定性。
该方法的推广应用 ,可望大大提高静校正的效率和精度。只要时间和步长选取合理 ,该方法在信噪比较低地区也会取得较好的效果 ; 而在信噪比很低的地区 ,可采取先作简单滤波将部分干扰滤去、再作
Key words: f ractal di mensi on, fi rst break picking, a lg o ri th i mprov ing, calculatio n speed, i nt erpola tion
引言
在地震资料处理中 ,准确快速地拾取初至是非常重要的 ,这是地表低速带静校正的基础 ,特别是在地表速度较为复杂的地区 ,这种静校正更为重要也更为复杂。地震记录的初至波拾取工作非常繁琐 ,因此如何找到一个既快速而又准确的拾取方法 ,不仅对提高处理效率 ,而且对提高静校正的精度 ,都是非常有益的。
变换步长 ,再得一系列的曲线长度和步长值 ; 根据 logP 与 logL 的数据对 ,用最小二乘拟合直线 , 得到斜率 S; 由 D= 1- S 即可算出分维数。
利用分维判断初至
尽管有许多论文认为地震道不具备严格的自相似特征 ,也不具备严格意义上的分维 ,但是地震道具有局部分形是可能的。虽然地震道的分形的物理意义目前还难以下一个准确的定义 ,但它至少可表征曲线的波形特征 ,即包含了振幅和频率以及波长的综合特征 ,这使得我们有可能在地震道上利用分维来判断地震波初至。
图 5 具有一定噪声的某道 (上: 地震道 ;下: 分维值 ) 图 6 比图 5噪声更强的某道 (上: 地震道 ; 下: 分维值 )
第 37卷第 1期韩小俊等: 利用分形维拾取地震波初至的一种改进算法 63
取得的效果还是令人满意的。当然 , 如果是资料处理员肉眼难以分辨出来的地震资料 , 则单用这种方法其效果可能会不理想。
(成都理工大学石油系 ) (四川石油管理局成都物探研究中心 )
摘要
韩小俊 ,施泽进 ,李亚林 .利用分形维拾取地震波初至的一种改进算法 .石油地球物理勘探 , 2002, 37( 1): 60～ 63
本文提出一种改进的拾取地震道初至波的方法。该方法利用分割法的基本原理来计算沿地震道的分形维 , 并从其变化特征中拾取初至。但是以往的方法在计算时耗时多 ,而且其结果依赖于插值的准确性。本文提出的计算方法避免了在计算过程中的插值问题 ,从而提高了计算速度 ,增强了计算结果的稳定性。关键词分形维拾取初至改进算法计算速度插值
拾取的方法 ,可能会有很好的效果。当然 ,由于目前分维理论的局限性 ,其物理意义
还有待于作进一步的研究 ; 另外 ,如何提高直线拟
合的精度 , 使拐点更为明显 , 也是需要进一步探讨的问题。
参考文献
[1 ] 刘连升 . 约束初至拾取与初至波剩余静校正 . 石油地球物理勘探 , 1998, 33( 5): 604～ 610
沿地震道每个样点选取一系列时窗 ,在每个时窗内用本文方法计算分维值 ,其原理如图 3所示。
沿地震道每点取一个时窗 ,得到一系列分维值。根据分维值随时间的变化特征可判断初至时间。本文选取川西北地区一段实际资料为实例 ,其中用改进算法对某个地震道的计算结果如图 4所示。
从图 4可以看出 ,分维沿地震道的变化特征明显。整道可以分三段: 第一段即图中的 A段 ,在初至之前 ,其信号主要为噪声 ,分维值的变化较小 ,接近
An i mprov ed metho d i s propo sed f or picking up seismic fi rst a rriva ls i n t his paper. The basic pri nci ples of “ divi si on m ethod” are used t o calculat e the f ractal dim ensio n along seismic traces, and pi ck up the fi rst arriv als f rom i ts changi ng characters. Ho wever, the f ormal alg orithm i s ti me-co nsuming and t he resul ts rely on the accuracy o f interpolatio n. The alg orithm proposed in t his paper av oi ds interpolatio n i n calcula ti ng procedure, so that im prov es calculatio n speed and st reng thens stabi li t y o f calculati on result s.