地震信号的三重互相关初至拾取方法

微地震初至自动拾取方法分析作者：李亮来源：《科教导刊·电子版》2015年第08期摘要微地震技术是一种发展迅速的地球物理方法技术，应用领域较广，主要应用于油田开发和矿井安全防治等领域。

关键词微地震初至拾取极值法能量比法波形相关法微地震技术方法主要由微地震初至拾取、事件识别和震源反演三部分组成。

微地震初至拾取精度直接决定了事件识别和震源反演两部分的精度；因此，微地震初至拾取在微地震技术中显得十分重要。

从而，人们针对此问题研究出来了各种微地震初至自动拾取方法；本文就现有的常用微地震初至自动拾取方法（极值法、能量比法、波形相关法）原理进行分析，并介绍了三种方法的具体算法实现过程。

1极值法在微地震记录上初至时间是一个很特殊的点，在它之前只存在噪音，微地震的有效信号为零，在它之后是很强的微地震信号。

因此选取一个合适的时窗包含初至波有效记录，在时窗内选取微地震记录振幅的极大值或者极小值点来看做微地震记录的初至时间，这种方法称为极值法。

对微地震记录数据第一道地震记录和最后一道微地震记录中找出直达波振幅最大的点所对应的时间t1，t2。

则每一道的时间间隔为t=（t2-t1）/n（n代表微地震道数）。

再给定一个时窗大小T，在第一道微地震记录中以t1为时窗中心，在第n道微地震记录中以（t1+nt）为时窗中心。

在每一道微地震记录中的时窗中心点上下1/2T的范围内找出微地震记录振幅最大的点。

把每一道微地震记录振幅最大点的时间、振幅和微地震道号计算出来。

每一道微地震记录极大点的时间就是每一道微地震初至。

2能量比值法在微地震记录上初至时间之前的地震有效信号应为零，存在的只是噪声；而在它之后是非常强的微地震信号。

因此，初至前后时窗内的微地震能量有非常大的差异。

利用微地震初至波在起跳时间前后能量上的差异可用来拾取初至，这种方法称为能量比法，它是由Coppens于1985年提出的Dillon等人指出，初至为记录道上信号能量的出现。

微地震P 波初至拾取的方法摘要：微地震监测技术是一种能够进行实时动态监测的地球物理学新技术。

本文主要介绍了微地震P 波初至自动拾取的基本原理和应用效果，特别对一种Allen 算法和Bear 算法结合的AB 算法进行了详细研究并通过实验进行验证。

使用AB 算法实现了对微震事件的自动拾取，并对拾取效果进行分析。

关键词：微地震监测；自动拾取；P 波初至；AB 算法；滞后性中图分类号：P315文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）50-0136-02收稿日期：2018-03-22基金项目：国家自然科学基金项目（41404096）资助作者简介：刘传义（1991-），男，湖北，本科，于2016年进入长江大学攻读硕士研究生。

一、引言微地震监测技术在矿区、水坝等地质灾害易发区的地质灾害预测上的应用已经非常普遍，本文以锦屏二号水电站微地震监测系统实时监测的数据为数据源，分析、比较了不同方法的P 波初至自动拾取的效果，并着重对基于能量比法的AB 算法进行分析与研究，将其对地震数据进行处理，通过AB 算法程序试图完成对微地震有效事件和P 波初至的自动拾取。

实验结果表明，基于时窗能量比法Allen 和Bear 结合的AB 算法，较其他方法相比有较好的拾取效果，但它的拾取精度与人工拾取结果相比准确度仍有待提高。

二、微地震P 波初至拾取1.微地震事件。

微地震事件是较小的地震事件。

对于矿区而言，由于矿产开采区长期的地质勘探活动和工区作业，矿山岩石长期遭受到应力的作用，导致矿山或水坝周围围岩的内部在一定程度上遭到破坏而发生了变形。

根据波动力学相关理论，应力集中区会向外释放出能量，这些能量以弹性波的形式释放，使岩石间相互挤压造成较大区域岩石的破裂，产生微小地震，传播过程中岩石向外发射的波的频率都很低而被称为微地震事件，也被称为小地震事件①。

2.微地震P 波初至拾取。

微地震监测获得的是实时监测的数据，因此数据量非常大。

可控震源地震数据初至时间拾取方法
倪宇东;祖云飞;李海翔;雷云山
【期刊名称】《石油地球物理勘探》
【年(卷),期】2010(045)006
【摘要】如今中国境内可控震源勘探作业大多采用扫描信号与地震仪器接收信号进行互相关方式获取共炮点道集数据,这一过程通常在野外地震仪器系统上通过硬件完成.对于互相关单炮记录,相关噪声的存在降低了初至波的信噪比,需对单炮记录进行最小相位化处理后拾取初至时间;采用扫描信号或地面力信号对振动记录做反褶积处理,能改善初至波信噪比,使初至起跳更加干脆,从而可提高初至时间拾取精度和静校正精度.在低信噪比地区,宜采用人机交互方式拾取初至,通过改变显示方式等改善初至起跳效果,以提高初至拾取精度和静校正精度.
【总页数】4页(P793-796)
【作者】倪宇东;祖云飞;李海翔;雷云山
【作者单位】中国地质大学,湖北武汉,430074;东方地球物理公司采集技术支持部,河北涿州,072751;东方地球物理公司采集技术支持部,河北涿州,072751;东方地球物理公司采集技术支持部,河北涿州,072751;东方地球物理公司采集技术支持部,河北涿州,072751
【正文语种】中文
【相关文献】
1.可控震源地震记录初至拾取方法研究 [J], 潘树林;高磊;陈辉;陈光明;李轩波
2.GDZ24地震仪初至时间的自动拾取 [J], 李兆源
3.模糊嵌套多级中值滤波联合能量比法初至时间自动拾取在明业煤矿三维地震处理中的应用 [J], 孙喆;江微娜
4.一种地震P波和S波初至时间自动拾取的新方法 [J], 何先龙;佘天莉;高峰
5.一种可靠的强噪声三分量微地震数据初至拾取方法 [J], 程一鸣;李怀良;庹先国;王耀彬;王亚娟;沈统
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三分量地震采集方1三分量地震采集方法一、概述1、开展多波多分量勘探的目的和意义多波多分量勘探又称为矢量勘探，是指综合利用纵横波震源和多分量检波器对各种波场进行观测，以揭示更多的地下构造、岩性和油气信息的勘探技术。

三分量地震勘探一般是指利用纵波激励和三分量检波器记录一个纵向分量和两个横向分量的技术方法。

随着油气勘探的逐步深入，大庆探区的油气勘探与开发中需要解决的地质问题越来越复杂，如对松辽盆地复杂构造和复杂岩性气藏、中浅层薄互层岩性油藏、深层火山岩气藏、海拉尔古潜山裂缝性油藏等复杂目标的勘探等，这些地区常规地震数据的成像质量、分辨率，探测地下岩性、流体和各向异性的能力已无法满足复杂地质目标勘探的要求。

解决这些复杂问题，仅仅依靠纵波已经难以解决，必须采用综合物探技术方法。

国内外大量实例表明，多波多分量地震勘探能有效推动复杂地质问题的解决。

同样，在油气田开发过程中增加转换波信息也可以更好地描述油气藏、刻画油气藏动态。

兴城地区三分量地震勘探试验是针对松辽盆地北部中浅层砂泥薄互层、深部火山岩等复杂勘探目标的特点进行的。

在充分吸收消化国内外现有技术的基础上，通过现场试验，一是探索利用数字检波器采集的三分量地震数据进一步改善葡萄花油层；二是探索利用数字检波器采集的三分量地震数据识别营城组储层的潜力，有效预测储层含气量，形成一套有效实用的多分量地震数据采集、处理和解释方法及相应的技术流程，提高储层岩性识别和油气层预测的准确性，为大庆探区其他地区的油气勘探开发做好技术准备。

2、国内外研究现状目前，三分量地震勘探技术在国际上发展迅猛，正成为海上油气田勘探开发阶段必不可少的技术手段，取得了可观的经济效益。

在进行海上多分量地震勘探研究的同时，国外也在开展陆上转换波勘探的研究工作,在理论和实际应用方面对多分量地震勘探技术进行了深入研究，并做了许多工作。

在三分量探测器的发展过程中，已经从动圈式三分量探测器发展到数字探测器。

地震信号的三重互相关初至拾取方法[摘要]针对地震波初至拾取中压制随机噪音提高初至拾取质量的思路，提出了一种地震初至拾取的三重互相关拾取方法，该方法利用了随机噪音的三重相关为零的性质，大大减弱了随机噪音的干扰，很好地提高了初至拾取的可靠度。

文中描述了三重互相关初至拾取的技术要点和主要步骤。

[关键词]三重互相关初至拾取随机噪音0引言地震记录的初至拾取一直是一个基础而又很重要的问题，也是复杂地形和地表条件下地震勘探工作的一个难题。

几十甚至上百种初至拾取技术各有其优越性和局限性。

当资料信噪比高且能清晰的确定初至时，各种拾取技术的效果都较理想。

但当信噪比低，随机噪音较强时，常常难以判断初至时间，这是一直困扰着我们的一个难题。

一般情况下二重相关匹配滤波技术可以用来压制噪音，最大限度地抑制信号频带以外的噪音，但是信号频带以内的噪音是无法抑制的。

为了抑制信号频带以内的噪音，方法之一是采用高阶矩范围内信号处理技术。

而三重相关技术就是高阶矩范围内信号处理的一种方法。

本文利用了三重互相关抑制信号频带内噪音，随机干扰相关为零的特点，采用三重互相关的方法进行初至拾取，避免了因随即干扰能量较强而导致自动拾取结果的错误，文中给出了三重互相关初至拾取方法的实现步骤。

1相关的实现方法1.1相关的定义我们知道，函数x（t）的二重互相关函数的定义为：依据上述定义式，定义x（t）的三重互相关函数为：1.2信号加噪音时的三重相关分析设噪音独立于信号，且为加性平稳噪音过程，即S（t）=x（t）+n（t）（3）上式中，x（t）为信号，n（t）为白噪。

对S（t）进行三重相关运算，并求其平均值，可得：=x（3）（t1，t2）++++] （4）上式中，x（3）（）为信号的二重相关函数；n（2）（）为噪声的二重相关函数，上式右边项：第1项为信号的三重相关函数，第2项为噪音的三重相关函数的集平均，第3项与噪音的均值和信号的相关函数有关，第4项与噪音的相关函数和信号的均值有关。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910283946.6(22)申请日 2019.04.10(71)申请人 苏州浪潮智能科技有限公司地址 215100 江苏省苏州市吴中区吴中经济开发区郭巷街道官浦路1号9幢(72)发明人 刘宏刚　李峰　(74)专利代理机构 北京连和连知识产权代理有限公司 11278代理人 张涛(51)Int.Cl.G01V 1/28(2006.01)(54)发明名称一种地震波初至点的拾取方法以及设备(57)摘要本发明公开了一种地震波初至点的拾取方法，包括步骤：对多道地震波分别进行预设处理，以将每道地震波处理为若干个数据窗口；利用多道地震波的数据窗口构建第一训练集和第一测试集，并利用所有存在初至点的数据窗口构建第二训练集和第二测试集；构建分类和回归神经网络模型；分别利用第一训练集和第一测试集以及第二训练集和第二测试集对分类神经网络和回归神经网络模型进行训练和测试；利用训练好的分类神经网络和回归神经网络模型对经过预设处理的待拾取地震波进行推理，先得到存在初至点的数据窗口，然后在存在初至点的数据窗口拾取初至点。

本发明公开的方法通过利用分类和回归神经网络的结合能够实现数据窗口中初至时间的精准预测。

权利要求书2页 说明书8页 附图4页CN 109917457 A 2019.06.21C N 109917457A权　利　要　求　书1/2页CN 109917457 A1.一种地震波初至点的拾取方法，包括步骤：对多道地震波分别进行预设处理，以将每道地震波处理为若干个数据窗口；利用所述多道地震波的数据窗口构建第一训练集和第一测试集，并利用所有存在初至点的数据窗口构建第二训练集和第二测试集；构建分类神经网络模型和回归神经网络模型；利用所述第一训练集和第一测试集对所述分类神经网络模型进行训练和测试，并利用所述第二训练集和第二测试集对所述回归神经网络模型进行训练和测试；利用训练好的分类神经网络模型对经过预设处理的待拾取地震波进行推理，得到存在初至点的数据窗口，然后利用训练好的回归神经网络模型在所述存在初至点的数据窗口中拾取所述初至点。

地震记录初至拾取方法对比和研究地震记录初至拾取方法是指从地震信号中识别和提取初至波（地震波第一次到达记录仪器的时间）的技术。

这种技术在地震学研究中具有重要意义，因为它可以帮助研究者更好地理解和分析地震事件的各种特征。

本文将介绍地震记录初至拾取方法的发展历程、比较分析、应用情况及未来展望。

传统的地震记录初至拾取方法主要基于人工操作，通过观察地震记录图的波形变化来识别初至波。

随着计算机技术和数字信号处理技术的发展，越来越多的自动化方法被提出。

这些方法主要包括基于小波变换、基于信号处理滤波器和基于机器学习等技术。

小波变换是一种将信号分解成不同频率组成的方法，通过调整小波基和分解层数，可以将信号中的不同成分分离出来。

基于信号处理滤波器的方法则是通过设计特定的滤波器，将地震信号中的初至波进行提取。

而基于机器学习的方法则是通过训练机器学习模型，让它自动学习和识别地震记录中的初至波。

传统方法和最新技术各有优缺点。

传统方法虽然容易理解和操作，但需要大量的人力和时间，且容易受到主观因素的影响。

而最新技术虽然可以提高提取效率，但需要特定的计算机技术和信号处理知识，且需要进行大量的数据训练。

因此，在实际应用中，应根据具体需求和条件选择合适的方法。

地震记录初至拾取方法在实践中得到了广泛的应用。

例如，在地震预警系统中，初至拾取技术可以快速识别地震事件，为政府和公众争取到宝贵的预警时间。

另外，初至拾取方法也被广泛应用于地震学研究，包括地震震源机制、地震波传播特性等方面的研究。

然而，在实际应用中，初至拾取方法也面临着一些挑战。

一方面，地震事件通常伴随着大量的噪声干扰，这些干扰可能会影响初至波的识别和提取。

另一方面，地震事件的复杂性也给初至拾取带来了很大的难度，因为不同类型的地震事件可能需要采用不同的方法进行处理和分析。

随着科学技术的不断发展，地震记录初至拾取方法也将不断进步和完善。

未来，这种方法将会朝着更加自动化、智能化、高精度和高效率的方向发展。

一种地震P波和S波初至时间自动拾取的新方法何先龙;佘天莉;高峰【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2016(059)007【摘要】地震P波、S波初至时间的拾取是地震波分析的一项基础性工作.本文提出了一种新的地震波初至时间自动拾取的方法:首先,把地震波的三分量时程曲线变换为一组空间向的能量变化率时程曲线;然后对能量变化率时程曲线进行STA/LTA(Short Time Average/Long Time Average,短时间的均值/长时间的均值)处理,拾取地震P波和S波的大致初至时间;最后提出采用一种二次方自回归模型对初至附近的能量变化率曲线进行二次方自回归处理,精确拾取出P波和S波的初至时间.本文采用了10组芦山地震的记录数据和150组汶川地震的记录数据对此方法的可靠性进行了检验.以人工拾取结果为参考,此方法具有很高的准确率和稳定性,同时,相比于常用的STA/LTA方法和AIC(Akaike Information Criterion,Akaike信息准则)方法,此方法在计算时间效率方面稍微逊色,但是对S波初至时间的拾取精度和可靠性更高.此方法丰富了地震P波、S波初至时间的自动拾取方法.【总页数】9页(P2519-2527)【作者】何先龙;佘天莉;高峰【作者单位】中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室,哈尔滨150080;中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室,哈尔滨150080;中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室,哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】P315【相关文献】1.GDZ24地震仪初至时间的自动拾取 [J], 李兆源2.基于空变时窗约束的地震初至波自动拾取 [J], 董蕊静;李虎3.模糊嵌套多级中值滤波联合能量比法初至时间自动拾取在明业煤矿三维地震处理中的应用 [J], 孙喆;江微娜4.自动拾取折射波初至时间的一种计算法 [J], 刘素芳5.一种强噪声微地震信号P震相初至拾取的新方法 [J], 王亚娟; 李怀良; 庹先国; 沈统因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于互信息量的地震信号检测和初至提取方法李辉;戴旭初;葛洪魁;王宝善;林建民;陈颙【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2007(050)004【摘要】本文将现代信息科学中的重要基础理论--信息论引入到地震信号的分析和处理中,提出了一种利用互信息量检测地震信号并进行初至提取的方法,给出了该方法的基本原理和具体算法.计算结果表明,互信息量随滑动窗口移动的变化情况可以明确标示出待测地震信号的存在,通过提取互信息量的突变点或峰值点,能够有效拾取地震波的初至时刻.这种方法还可以特别针对非传统的地震信号,如连续随机信号、随机脉冲序列等进行处理.在这些信号条件下,往往信噪比很低,波形随传播距离发生较大变化,传统的信号检测方法效果不佳,而这种以随机信号检测为基础的互信息量探测方法具有很好的性能,很有发展前景.【总页数】8页(P1190-1197)【作者】李辉;戴旭初;葛洪魁;王宝善;林建民;陈颙【作者单位】中国科学技术大学电子工程与信息科学系,合肥,230027;中国科学技术大学电子工程与信息科学系,合肥,230027;中国地震局地球物理研究所,北京,100081;中国地震局地球物理研究所,北京,100081;中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥,230026;中国地震局地球物理研究所,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.基于互信息量的关键帧全局优化提取方法 [J], 陈赞;杨卫英;张正军2.基于时窗能量比与互信息量的微地震初至拾取方法 [J], 秦晅;宋维琪3.基于STA/LTA法的地震波初至时间提取方法 [J], 赵哲4.结合CEEMDAN和主成分分析的低信噪比微地震初至信号检测 [J], 胡瑞卿;王彦春;尹志恒;王伟5.基于互信息量的视频关键帧提取方法 [J], 王志强;樊景峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。