一种基于真地表的自适应面波压制方法与流程

本发明属于地震勘探，尤其涉及一种基于真地表的自适应面波压制方法。

背景技术：

1、在陆上地震勘探中，面波是一种能量极强且广泛发育的规则干扰波。在近排列炮集上呈近线性分布，频率低、视速度低、能量强且持续时间长，严重干扰地震资料中的有效信号，影响后续的地震资料处理质量。因此，如何压制面波是陆地地震勘探处理人员必须面对的关键问题之一，而压制效果决定了最终的地震成像质量。在时间-空间域(t-x)中，面波以炮点位置为顶点，呈锥体状分布，在过炮点位置检波线(近排列)的垂向切片中面波呈近线性分布；在远离炮点位置检波线(远排列)的垂向切片中面波呈近抛物线分布，如图1、2所示。常规面波压制方法多根据近排列的面波分布特征进行识别、分离和压制，但难以保证整个排列范围内的面波压制效果。

2、针对上述情况，cai等人(2009)提出了如图3所示十字交叉排列的数据分选方法，该方法中面波在其中能很好的展现其锥体分布特征，如图4所示，后续在时间-空间域(t-x)或频率-波数域(f-k)中采用锥体滤波就能很好的对其进行压制，是目前工业界主流的面波压制方法。但十字交叉排列要求炮点和检波点在空间上按等间距、正交的方式分布，而在实际地震资料的采集过程中，遇到水库、河流、城镇等障碍时，炮检点必须从原定设计位置偏移，如图5所示，而不规则分布的炮检点将影响十字交叉排列的抽取，这对后续的去噪处理将产生不可忽略的影响，进而导致面波的压制效果较差。

3、另外，公开号为cn106707342a的专利文献公开了一种共炮点道集多级面波压制方法和装置，其中，该方法包括：在共炮点道集上确定出面波区域和不含面波的反射波区域；确定面波区域中面波的起始频率、截至频率和最低视速度；在面波的起始频率至截至频率范围内对面波区域的数据，以多道统计值为期望振幅谱，进行零相位滤波处理，得到初步压制面波的结果；利用面波的截至频率、最低视速度、空间采样间隔和炮检距计算线性相移算子；根据线性相移算子对初步压制面波的结果进行线性相移、相位滤波和反线性相移处理，得到压制面波的结果。该专利中整个面波的识别和压制主要在频率-波数域中进行，该域能很好的表达和区分近线性的面波噪声。但实际上地震远排列数据、炮检点不呈正交分布数据的面波都不具备近线性特征，因而该专利对于炮检点不规则分布的面波仍然难以有效压制。

4、为此，有必要研发兼具实用性和有效性的面波压制新方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种基于真地表的自适应面波压制方法，该方法分为面波识别和自适应噪声压制两个阶段，在面波识别阶段，根据地震运动学特征，基于地震激发和检波点在地表的真实坐标，分析面波在不同排列中的空间展布特征并进行识别，划定面波发育范围，为后续的噪声压制提供参数。在自适应噪声压制阶段，基于非线性拉东变换，根据不同排列的面波空间展布特征，实现自适应的面波压制流程。通过该两个阶段的结合，就能够实现面波的有效压制。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于真地表的自适应面波压制方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤一：在地震工区选择多个单炮，分别提取各单炮近偏移距的面波近发育时间和远偏移距的面波远发育时间，再根据提取的面波近发育时间和面波远发育时间拟合求取地震工区内地震波从地表到面波产生界面的双程走时和相应的面波最大视速度；

5、步骤二：基于地震工区的双程走时、面波最大视速度和各单炮的地表坐标及相应检波点的地表坐标求取各单炮的面波发育时间，再基于面波发育时间、各单炮的地表坐标及相应检波点的地表坐标刻画面波在时间-空间域中的展布特征，该展布特征包含面波在不同排列中的时距曲线；

6、步骤三：基于展布特征，采用多项式拟合公式分别拟合每个排列中面波的时距曲线，得到各排列的拟合系数，并基于拟合系数求取各排列中面波的自适应去噪因子；

7、步骤四：基于展布特征对每个排列的地震波形数据进行二阶非线性拉东变换，得到各排列的拉东域系数集合，再利用自适应去噪因子对拉东域系数集合中的拉东域系数进行自适应压制，压制后得到去噪后的拉东域系数集合；

8、步骤五：依次对去噪后的拉东域系数集合进行非线性拉东反变换，变换后即得到各排列去除面波噪声后的地震波形数据，完成整个地震工区内的面波压制。

9、步骤一中，双程走时和面波最大视速度的求取方法为：

10、

11、式(1)中，tnear和tfar表示分别在近偏移距和远偏移距提取的面波近发育时间和面波远发育时间；dnear和dfar分别表示单炮的近偏移距和远偏移距，偏移距指炮点到检波点的距离，可通过相应炮点和检波点的地表坐标求取；t0表示地震波从地表到面波产生界面的双程走时，与面波界面的埋深相关；vmax表示面波最大视速度，与产生面波界面到地表的所有岩性相关。

12、步骤二中，各单炮的面波发育时间的计算方法为：

13、

14、式(2)中，six和siy分别表示第i单炮的地表x坐标和y坐标，rinx和riny分别表示第i单炮中第n道检波点的地表x坐标和y坐标，tin表示第i单炮中第n道面波发育时间。

15、步骤三中，各排列的拟合系数的求取方法为：

16、

17、式(3)中，a0、a1、a2 … am均表示拟合系数，hin表示第i炮第n道检波点距离其所在排列偏移距最小道的距离。对于规则观测系统，hin一般为道间距的整数倍。式(3)中的阶数越高，即m越大，则拟合精度越高。对于常规数据一般二阶即可满足精度需求，即地震工区内每个排列都拥有拟合系数a0、a1、a2即可满足精度需求。

18、步骤三中，自适应去噪因子的求取方法为：

19、

20、式(4)中，km表示自适应去噪因子，vm表示曲率参数；rm表示对应拟合系数am的压制半径，取值越大，压制范围越大；s为压制系数，取值范围0～1之间，取值越小，压制强度越高。

21、步骤四中，对每个排列的地震波形数据进行二阶非线性拉东变换的方法为：

22、

23、式(4)中，d(t，h)表示单个排列的地震波形数据，m(τ,v1,v2,…vm)表示对应排列的拉东域系数集合，τ表示零阶曲率参数，为对应排列的最小偏移距道双程走时。

24、步骤四中，利用自适应去噪因子对拉东域系数集合中的拉东域系数进行自适应压制的方法为：

25、m1(τ,v1,v2,…vm)＝kmm(τ,v1,v2,…vm)               (6)

26、式(6)中，m(τ,v1,v2,…vm)表示拉东域系数集合，m1(τ,v1,v2,…vm)表示去噪后的拉东域系数集合。

27、步骤五中，对去噪后的拉东域系数集合进行非线性拉东反变换的方法为：

28、

29、式(7)中，d1(t，h)表示去除面波噪声后的地震波形数据。

30、步骤一中，选择的单炮的资料信噪比大于1.5，各单炮之间的间距为1～5km。

31、步骤一中，近偏移距的范围为全偏移距的前二分之一，远偏移距的范围为全偏移距的后二分之一。

32、采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：

33、1、本发明所述的基于真地表的自适应面波压制方法包括五个步骤，各步骤的优点分别为：

34、步骤一主要是基本资料的获取，所需参数能够直接从地震数据中直接提取，使用方便。步骤二使得本方法能够同时适用于规则和不规则的地震观测系统，即使当地震观测系统不规则时，通过本步骤也能很好的刻画出面波的展布特征。步骤四能将各排列面波分布特征通过数学的方式量化，基于非线性拉东变换，使得面波在拉东域中的能量会更加集中，与有效信号区分更大；再与步骤三得到拟合系数相结合就能更精确的进行面波压制，且不伤害有效信号。步骤五通过非线性拉东反变换，除了压制掉的面波噪声外，使得剩余的地震波形数据特征将很好的保持，且整个处理过程不会破坏资料的保真性。

35、综合而言，该方法总体分为面波识别和自适应噪声压制两个阶段，在面波识别阶段，根据地震运动学特征，基于地震激发和检波点在地表的真实坐标，分析面波在不同排列中的空间展布特征并进行识别，划定面波发育范围，为后续的噪声压制提供参数。在自适应噪声压制阶段，基于非线性拉东变换，根据不同排列的面波空间展布特征，实现自适应的面波压制流程。通过该两个阶段的结合，就能够实现面波的有效压制，提高面波压制精度，应用效果更好。且相对于现有主流的面波压制方法(基于十字交叉排列的锥形滤波)要求地表激发和检波点规则分布(等距、正交)而言，本发明没有该限制，适应性更强。

36、2、本发明基于公式(1)求取双程走时和面波最大视速度，其优点在于能够直接从地震数据中提取相关参数，资料获取更加简单方便。

37、3、本发明基于公式(2)求取各单炮的面波发育时间，其优点在于真地表坐标易于获得，且能精确的刻画面波的空间展布特征。

38、4、本发明基于公式(3)求取拟合系数，采用的多项式拟合可很好的同时表达线性和非线性时距曲线，实施相对简单，且参数物理意义明确。

39、5、本发明基于公式(4)、(6)对拉东域系数集合中的拉东域系数进行自适应压制，一方面，其以拟合系数为原点压制面波，精确定位面波，压制效果更佳。另一方面，压制程度(压制系数s)和压制范围(压制半径rm)可灵活调整，可适应不同的资料情况，如噪声发育强度，噪声与信号的混叠程度等。

40、6、本发明基于公式(5)、(7)对去噪后的拉东域系数集合进行非线性拉东反变换的，相较于常规的线型性东变化或抛物型拉东变换，本次的变换能同时刻画近线性(近排列)和非线性(远排列、非规则采集)的面波；通过变换，面波在拉东域中呈局部极值分布，是自适应去噪的基础，有利于得到更优的压制效果。