[发明专利]利用不同深度震源提高海上地震数据分辨率的分频匹配滤波方法

权利要求书

1.一种利用不同深度气枪震源提高海上地震数据分辨率的方法，其特征在于它的步骤如下：

1）在不同深度处激发气枪震源得到近场子波：

将气枪震源分别放置在同一海水平面位点的不同深度激发，利用距离震源垂直上方的水听器记录得到震源近场子波；

2）模拟得到远场子波：

假设在同一海水平面位点的深度分别为h₁和h₂处激发，水听器记录到近场子波分别为x₁(t)和x₂(t)，由于海面强波阻抗界面的存在，在子波传到大于100米即远场时，波形中就包含有虚反射的成分，则相应的远场子波为：

x₁(t)的远场子波x₁＇(t)为：

x₁＇(t)=[x₁(t)+Rx₁(t+2h₁/V)]/(r+2h₁)        (1)

x₂(t)的远场子波x₂＇(t)为：

x₂＇(t)=[x₂(t)+Rx₂(t+2h₂/V)]/(r+2h₂)        (2)

其中，R为海平面反射系数，V为子波在海水中的传播速度,r为子波传播距离，t为子波在海水中的传播时间；

3）求取分频匹配滤波器：

假设h₁<h₂,则x₁＇(t)为浅震源远场子波，对应有高频优势，x₂＇(t)为深震源远场子波，对应有低频优势，假设f_i,i＝1,2,3...,为两组数据的优势分界点，则期望输出y(t)应保证在各频段内的优势，即：

Y(f)=X1(f)(0<f<f1)Y(f)=X2(f)(f1≤f<f2)............---(3)]]>

其中，Y(f)、X₁(f)和X₂(f)分别为y(t)、x₁(t)和x₂(t)的傅立叶变换；

假定浅部震源数据为输入，设计分频匹配滤波器p(t)，使其满足：

y(t)＝x₁(t)*p(t)            (4)

利用最小平方法求解方程(4)，可以得到维纳方程：

Ap_j=b                       (5)

其中，A是x₁(t)的自相关函数；p_j为分频匹配滤波器，b是x₁(t)和y(t)的互相关函数；将(4)式变换到频率域进行求解，得到：

P(f)=Y(f)/X₁(f)                (6)

将(3)中Y(f)的表达式代入上式，得到：

P(f)=1(0<f<f1)P(f)=X2(f)/X1(f)(f1≤f<f2)............---(7)]]>

在(f₁≤f<f₂)区间，P(f)可进一步表示为：

P(f)=X2(f)X1(f)=X2(f)X1(f)‾X1(f)X1(f)‾+α2---(8)]]>

其中α为预白百分比，P(f)为一复数形式，则实际应用的只对振幅谱作改变的分频匹配滤波器P_r(f)应满足：

Pr(f)=1(0<f<f1)Pr(f)=|P(f)|(f1≤f<f2)............---(9)]]>

对P_r(f)做傅立叶反变换即可得到时间域分频匹配滤波器p(t)；

假设所求频带为（f₁～f₂），对于截止频率f₁，可以设定镶边函数H₁(f)，使其满足：

H1(f)=Pr(f)|f=f1H1(f)=1|f=f1-Δf1H1′(f)=Pr′(f)|f=f1H1′(f)=0|f=f1-Δf1---(10)]]>

同理，对于截止频率f₂，镶边函数H₂(f)应满足：

H2(f)=Pr(f)|f=f2H2(f)=1|f=f2-Δf2H2′(f)=Pr′(f)|f=f2H2′(f)=0|f=f2-Δf2---(11)]]>

其中Δf₁、Δf₂分别为镶边函数H₁(f)、H₂(f)的频域长度；在得到H₁(f)、H₂(f)的表达式之后得到最终的分频匹配滤波器P_r(f)：

Pr(f)=1(0<f≤f1-Δf1)Pr(f)=H1(f)(f1-Δf1<f≤f1)Pr(f)=|P(f)|(f1<f≤f2)Pr(f)=H2(f)(f2<f≤f2+Δf2)............---(12)]]>

通过对P_r(f)做傅立叶反变换最终可以得到镶边后的分频匹配滤波器p_r(t)；

4）匹配滤波：

用分频匹配滤波器p_r(t)对浅部震源采集的数据做匹配处理，

y(t)＝x(t)*p_r(t)                (13)

其中x(t)为浅部震源采集数据，y(t)为滤波后数据，*为褶积运算符。

2.根据权利要求1所述的利用不同深度气枪震源提高海上地震数据分辨率的方法，其特征在于所述的步骤1）中的将气枪震源分别放置在同一海水平面位点的3-15米深度激发，利用距离震源垂直上方1米处的水听器记录得到震源近场子波。