[发明专利]基于基追踪算法的面波分离与压制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于压制地震资料面波干扰的面波基追踪算法分离与压制方法。

背景技术

面波是陆上地震勘探遇到最多的相干干扰波。它的特点是：能量强；频率低，一般为几赫兹～30赫兹；速度低，为横波传播速度的0.9倍，视速度一般为100～1000m/s，其中以200～500m/s的视速度最为常见。面波的时距曲线为直线。由于介质的频散效应和吸收衰减作用，面波的能量会随着深度和传播距离的增加而迅速衰减，同时，其频率由高向低变化，形成“扫帚状”，即发生频散。在地震资料处理中通常利用面波与反射波的频率差异和速度差异来去除面波。过去采用的模拟滤波器进行滤波存在严重的缺点，如结构复杂、改变特性较困难、存在不需要的相移等。后来广泛采用了数字滤波方法来消除它，如一维滤波(康冶，于承业，贾卧等.f-x域去噪方法研究[J].石油地球物理勘探，2003，38(2)：136-138)、F-K滤波(闫立志，景新义，李刚.F-K滤波在噪音减去法中的作用[J].海洋地质动态，2006，22(10)：28-32)、τ-p变换(曾有良.Radon变换波场分离技术研究.中国石油大学硕士研究生学位论文，2007.4)和小波变换(罗国安，杜世通.小波变换及信号重建在压制面波中的应用[J].石油地球物理勘探，1996，31(3)：337-349)等。这些方法虽然见到了一定的处理效果，但仍然存在两方面的不足：①经滤波处理后，受面波干扰影响的地震信号与未受影响的地震信号能量相差悬殊。若在叠前不进行必要的处理，则对速度参数的提取、对振幅随炮检距变化关系的处理以及叠加等均会带来较大的误差，而最终影响地震剖面的质量。②在消除面波干扰的同时也消掉了与面波干扰同频带的有效信号。这对于分析中、深层反射信号和提高地震记录的分辨率都是极为不利的。

S.Mallat和Z.Zhang于1993年首次提出了信号在过完备库上分解的思想，并引入了匹配追踪算法(Matching Pursuit，MP)(Mallat S，Zhang Z.Matching pursuits withtime-frequency dictionaries[J].IEEE Trans Signal Process.1993，41(12)：3397-3415)，1998年，D.Donoho等人又另辟蹊径，提出了基追踪算法(Basis Pursuit，BP)(S.Chen，D.Donoho and M.Saunders，“Atomic decomposition by basis pursuit”，SIAM Journal onScientific Computing，1998，20(1)：33-61)，此方法采用表示系数的范数作为信号稀疏性的度量，通过最小化l1范数将信号稀疏表示问题定义为一类有约束的极值问题，进而转化为线性规划问题进行求解。此方法提出后，随之就出现了相关的应用，如：信号去噪、特征识别和医学图像处理等，尽管已经有学者将基追踪算法应用到了地震资料去噪方面，但大多是去除随机噪声，对于将其应用到面波的识别及提取就少之甚少。根据地震信号的特性将此方法应用到地震资料面波压制中，为获得高分辨率的地震资料提供了新的研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于基追踪算法的面波分离与压制方法，该方法能够有效的压制面波，并且在压制面波的同时对有效信号的损伤较小。

本发明所述的基于基追踪算法的面波分离与压制方法，包括如下步骤：

(1)Ricker原子过完备原子库的形成：

按时间采样间隔ΔT得到大小为M×N的地震剖面F，其中M为每道地震信号的采样点数，N为地震剖面的道数。对地震剖面的每道地震信号{F_i，i＝1，2，3，K，N}做离散傅里叶变换，利用傅里叶变换频谱图并根据ΔT确定地震剖面F的模拟频率范围为0～f_max。选用Ricker原子构造稀疏分解用的过完备原子库D，一个Ricker原子的表达式如下：