[发明专利]基于噪声建模分析的沙漠地震勘探随机噪声消减方法

权利要求书

1.一种基于噪声建模分析的沙漠地震勘探随机噪声消减方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)构建含噪合成记录，沙漠地震勘探合成记录为检波器记录的地下反射信号即有效地震勘探信号和环境噪声等随机噪声的叠加，表示为：

g(d,t)＝s(d,t)+φ(d,t) (1)

其中d和t分别表示道号和时间，g(d,t)表示含噪信号，s(d,t)表示有效地震勘探信号，s(d,t)地震子波采用雷克子波构成，雷克子波定义如下：

s(t)＝(1-2π²f²t²)exp(-π²f²t²) (2)

其中f为中心频率；

φ(d,t)为沙漠地震勘探随机噪声模型；

(2)构建沙漠地震勘探随机噪声模型φ(d,t)

测区为沙漠陆地地区，将随机噪声分为三类：自然噪声，近场人文噪声，远场人文噪声，并假设噪声源以点源的形式随机分布在检波器周围；

此时波在弱非均匀介质中传播，设弱非均匀介质中拉梅系数λ＝λ₀(1-0.001x)，μ＝0，密度ρ为常数；

波动方程描述了波场传播规律，非均匀介质中的波动方程：

其中其中为波场函数，F为激励函数，c(r)是非均匀介质中传播速度，r是波场传播位移；

将三个噪声源函数分别作为波动函数的激励函数，在初始条件和边界条件下，用格林函数求解波动方程，分别得到自然噪声的噪声场、近场人文噪声场和远场人文噪声场；

则三种噪声场的叠加得到沙漠地区随机噪声模型的表达式为：

φ(r,t)＝φ_w(r,t)+φ_m(r,t)+φ_f(r,t) (10)

φ_w(r,t)是自然噪声场，φ_m(r,t)是近场人文噪声场，φ_f(r,t)是远场人文噪声场的表达式；

这样，模拟d道的噪声模型记录，得到φ(d,t)，得到含噪合成记录即式(1)；

(3)利用随机噪声模型确定适合的滤波方法进行滤波消噪

采用shearlet消噪方法压制沙漠地震勘探随机噪声，shearlet变换阈值消噪的步骤如下：

Shearlet变换是线性的，因此式(1)中含噪记录g(d,t)被变换至Shearlet域，其Shearlet域系数定义为：

SH_g(d,t)＝SH_s(d,t)+SH_φ(d,t) (11)

其中SH是shearlet变换系数，然后对含噪信号进行shearlet变换阈值去噪，得到滤波消噪后的信号为：

其中，T是阈值算子并且为硬阈值：其中a表示信号，是消噪后的信号，其中SH和SH^-1分别是shearlet变换和反变换系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于噪声建模分析的沙漠地震勘探随机噪声消减方法，其特征在于：步骤(2)中，在沙漠地区植被稀少且地面较平坦，自然噪声主要是由于风吹地面产生的，则根据风阵理论的风压表达式，得到自然噪声源的表达式为：

其中是风压谱的第i个分量，ρ是空气密度，为高度为s m时的风速，S(w)为脉动风速谱w角频率，K是地表拖曳力系数，为参考风速，χ为湍流积分尺度系数，且满足w_i是第i个分量的角频率，ε_i是第i个分量的初始相位，是一个均匀分布在(0，2π)的随机变量，N是分量个数，是角频率增量，w_H和w_L分别是脉动风谱能量分布频率范围的上限和下限，t是时间变量。

3.根据权利要求1所述的一种基于噪声建模分析的沙漠地震勘探随机噪声消减方法，其特征在于：步骤(2)中，近场人文噪声主要由机器工作产生，利用伪高斯函数模拟近场噪声源函数：

其中A为振幅，bw为带宽，τ为时间延迟，f_c为中心频率，为随机初始相位。