[发明专利]一种有效的谱分解技术定量分辨率评价方法

说明书

本发明提供一种有效的谱分解技术定量分辨率评价方法，包括：获取实际地震信号的时频分布图；根据时频分布图获取时频剖面任一点的能量密度；根据该点的能量密度获取该点的谱密度概率分布，并计算出沿时间方向的谱密度概率分布和沿频率方向上的谱密度概率分布；计算出时间域归一化标准差和频率域归一化标准差；根据时间域归一化标准差和频率域归一化标准差的乘积获取分辨率乘积；将分辨率乘积作为不同时频分析方法定量分辨率分析的度量标准。本发明采用不确定性乘积作为时频分析方法定量分辨率分析的度量方法得到的结论，与实际地震数据谱分解定量解释的结果相符合，能够适应地震资料处理和定量解释的需要。

技术领域

本发明涉及时频分析技术领域，具体涉及一种有效的谱分解技术定量分辨率评价方法。

背景技术

地震信号本质上是非平稳信号，其频率成分含量随时间记录的变化而变化，蕴藏着丰富的地质信息。谱分解(也称为时频分析)可以将地震道转换到时间—频率域，以描述地震频率的时变特性与地震资料的特征，揭示与频率相关的地球物理响应，而这些响应通常与频率异常现象直接相关。时频分析方法计算出来的属性可用于描述地质体结构，如薄互层、河道、断层和构造异常等，其在地震资料去噪、直接油气指示，地震衰减测量，薄层反射率反演，地层非均质性测定，油藏相照明，和孔隙和渗透率分布映射等地震解释方面得到了广泛应用。

由于谱分解本质上是一个非唯一的过程，没有绝对的“对”或“错”。不同的谱方法有不同的时间和频谱分辨率。在实际地震勘探中使用了多种时频分析的方法，比较常见的包括：短时傅里叶变换，连续小波变换，S变换，匹配追踪分解，二次型时频分布方法魏格纳—威尔分布，经验模态分解，同步挤压变换，和正则化谱反演方法等。“高分辨率”是首选的时频分析的特性，然而它是一个相对的概念。需要定量的方法来评估不同谱分解技术的时间分辨率和频率分辨率。测量分辨率的方法有很多种，比如半极值处全宽度FWHM，或小波分解能力。但是目前这些评价方法都不适用于定量评价时间-频率域的分辨率。

海森堡不确定性原理和傅里叶相似定理告诉我们，对于给定的频谱分析时窗，时窗的大小和形状决定了时间和频率分辨率的乘积是常数。因此，在时间—频率域中，一个域的分辨率提高必然导致另一个域的分辨率相应降低；无法同时获得任意狭窄的时间和频率分辨率。然而，海森堡不确定性原理并没有告诉我们，所有的谱分解方法都有相同的测不准乘积。从理论上讲，有些方法能够比其他方法更好地结合时域和频域分辨率。由于海森堡不确定性原理的存在，一定程度上为实现时频分析方法的定量分辨率分析提供了可能。

因此，本发明提出了一种有效的谱分解技术定量分辨率评价方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明在海森堡不确定性原理的基础上，通过概念方面的延伸来定义时频谱分辨率分析的定量评价方法。通过计算量化的时间-频率域分辨率参数，结合瞬时频率、带宽等属性分析手段，研究和比较常用的谱分解方法的分辨率。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种有效的谱分解技术定量分辨率评价方法，包括以下步骤：

获取实际地震信号的时频分布图；

根据时频分布图获取时频剖面任一点的能量密度G(t,f)(t表示时间，f表示频率)；

根据该点的能量密度G(t,f)，获取该点的谱密度概率分布P(t,f)，并计算出沿时间方向的谱密度概率分布P_t(t,f)和沿频率方向上的谱密度概率分布P_f(t,f)；

根据P_t(t,f)和P_f(t,f)计算出时间域归一化标准差和频率域归一化标准差；

根据时间域归一化标准差和频率域归一化标准差的乘积获取分辨率乘积；将分辨率乘积作为不同时频分析方法定量分辨率分析的度量标准。