專利名稱：：一種地震縱橫波波場分離與去噪方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于地震數(shù)據(jù)處理
技術領域：
，特別是一種基于正常時差校正(NormalMoveOut，簡稱NM0)與奇異值分解(SingularValueDecomposition，簡稱SVD)聯(lián)合實現(xiàn)地震縱、橫波波場分離與去噪的方法和技術。
背景技術：
：地震波場非常復雜，單一類型地震波激發(fā)，當遇到彈性界面以后，波場會發(fā)生轉(zhuǎn)換，形成轉(zhuǎn)換波；另外，在野外地震數(shù)據(jù)采集時，外界各種干擾因素的影響和地震波自身的傳播性質(zhì)，均會帶入許多規(guī)則和不規(guī)則的干擾信號，嚴重影響了地質(zhì)信息的提取。地震縱、橫波波場分離與去噪非常重要，它是提高地震資料信噪比與分辨率的前提和保障，同時是地震屬性信息精細提取的基礎。SVD濾波是從多道地震記錄中優(yōu)化提取相關信息，是利用奇異值作為正交基在信號空間正交分解的特征增強相干能量，壓制噪聲，即它是利用地震波的相干性差異來達到地震波場分離與去噪的方法，如果用較大的奇異值來重構數(shù)據(jù)就實現(xiàn)了對弱信號和隨機噪音的消除；為了消除特定的同相軸，也可以舍去較大的奇異值來重構信號?，F(xiàn)有方法幾乎都只是用奇異值分解單一方法技術來對地震波場分離與去噪，尤其是不能分離地震縱波與橫波，應用空間有限，而且有效信號容易受到破壞，從而妨礙了對地質(zhì)信息的提取。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種地震縱、橫波波場分離與去噪的方法，其依賴地震信號之間的時距規(guī)律差異，通過兩次正常時差校正處理的手段，分別把P-P波和P-S波校平，使之在橫向上達到最佳相干性，目的是把有效信號轉(zhuǎn)換到一種在橫向上相干性更好的處理域中，然后分別兩次通過奇異值分解，提取目標信號的奇異值重構信號，從而實現(xiàn)地震縱、橫波波場分離與去噪，這樣做的結(jié)果是目的性更強，直接針對感興趣的地震縱、橫波成分進行奇異值分解來實現(xiàn)波場分離與去噪的目的，同時避免了有效信號損失嚴重等缺陷性，具有地震縱、橫波分離徹底等特點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術和方案是一種地震縱橫波波場分離與去噪的方法，包括如下步驟第一步將含有m道，每道有η個采樣點的地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組F1中；第二步依據(jù)縱波疊加速度和P-P反射波時距規(guī)律，將原始地震數(shù)據(jù)F1進行正常時差校正，得到U。正常時差的確定方法為其中Δt為P-P反射波正常時差，χ為偏移距，t是偏移距為χ的旅行時，t0為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度；第三步對第一次正常時差校正后的地震數(shù)據(jù)L1進行奇異值分解其中，上角T表示轉(zhuǎn)置，U1由L1L/的特征值向量構成，V1由L1tL1的特征值向量構成，Σ！由奇異值構成，奇異值由大到小排列在矩陣的主對角線上其中σia，σ1>2Λσ^為L1的奇異值；第四步對[工進行處理，提取目標信號的奇異值Σ2重構信號，得到1^2；可將信號分為兩類進行重構，具體如下(1)奇異值分解低通濾波，提取P-P波場其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Llp1為奇異值分解低通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，P1為L1的秩，且1彡P1彡m，ου為L1的第j個奇異值，Uj為L1L/的第j個特征向量，Vj為L1tL1的第j個特征向量；(2)奇異值分解高通濾波，分離出其它地震信號其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Lhp1為奇異值分解高通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，Q1為L1的秩，且1彡Q1彡m，m為地震總道數(shù)，οw為L1的第j個奇異值，Uj為L1L/的第j個特征向量，Vj為L1tL1的第j個特征向量；P1和Q1的選擇取決于奇異值的相對大小，具體做法是通過奇異值σu的下標j的函數(shù)曲線來確定；根據(jù)實際濾波情況，L2為L14^Lhpi之一；第五步依據(jù)縱波疊加速度和P-P反射波時距規(guī)律，將重構后的數(shù)據(jù)L2進行正常時差反校正后得到F2；對于其它波場，正常時差反校正后得到F3。正常時差的確定方法為其中Δt為P-P反射波正常時差，χ為偏移距，t是偏移距為χ的旅行時，t0為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度；第六步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F2按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)地震P-P波分離與去噪；第七步依據(jù)縱、橫波疊加速度和P-S反射波時距規(guī)律，將分離P-P波后的地震記錄F3進行正常時差校正，得到L3。正常時差的確定方法為Aire=trs-t0PS=丄(V^+ζ2-ζ)+丄φ]+ζ2-ζ)vPvs其中Atps為轉(zhuǎn)換反射波正常時差，Xp為震源到轉(zhuǎn)換點的距離，Xs為轉(zhuǎn)換點到接收點的距離，tPS是偏移距為(Xp+Xs)的旅行時，Icips為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度，vs為S波疊加速度，ζ為反射界面深度；第八步對第二次正常時差校正后的地震記錄L3進行奇異值分解其中，其中U3由L3L3t的特征值向量構成，V3由L3tL3的特征值向量構成，Σ3由奇異值構成，奇異值由大到小排列在矩陣的主對角線上其中σ31，σ3j2Aσ3,m為L3的奇異值；第九步對Σ3進行處理，提取目標信號的奇異值Σ4重構信號，得到1^4；可將信號分為兩類進行重構，具體如下(1)奇異值分解低通濾波，提取P-S波場其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Llp2為奇異值分解低通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，P2為L3的秩，且1彡p2彡m，ο3,j為L3的第j個奇異值，Uj為L3L/的第j個特征向量，Vj為L3tL3的第j個特征向量；(2)奇異值分解高通濾波，分離出其它噪聲。其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Lhp2為奇異值分解高通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，q2為L3的秩，且1彡q2彡m，m也地震總道數(shù)，ο3,」為L3的第j個奇異值，Uj為L3L3T的第j個特征向量，Vj為L3tL3的第j個特征向量；p2和q2的選擇取決于奇異值的相對大小，具體做法是通過奇異值συ的下標j的函數(shù)曲線來確定；根據(jù)實際濾波情況，L4為Lli2、Lhp2之一；第十步依據(jù)縱、橫波疊加速度和P-S反射波時距規(guī)律，將重構后的數(shù)據(jù)L4進行正常時差反校正后得到F4；對于其它噪聲，正常時差反校正后得到F5。正常時差的確定方法為Atps=tPS-t0PS=—φ2Ρ+ζ2-ζ)+丄φ+ζ2一ζ)1‘VpVs其中Atps為轉(zhuǎn)換反射波正常時差，Xp為震源到轉(zhuǎn)換點的距離，Xs為轉(zhuǎn)換點到接收點的距離，tPS是偏移距為(Xp+Xs)的旅行時，Icips為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度，vs為S波疊加速度，ζ為反射界面深度；第十一步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F4按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)了地震P-S波場分離與去噪；第十二步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F5按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成7了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)了地震波場去噪處理。由于本發(fā)明采用兩次正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合處理的手段對地震縱、橫波場分離與去噪進行處理，這樣做的結(jié)果是目的性更強，直接針對感興趣的地震信號成分(地震縱波、橫波或噪聲)進行奇異值分解波場分離與去噪，同時避免了以往技術應用空間狹窄，有效信號損失嚴重等缺陷性，具有地震縱、橫波場分離徹底和噪聲剔除干凈等優(yōu)點。圖1為本發(fā)明地震縱橫波場分離與去噪處理結(jié)果圖，其中(a)原始地震記錄圖，(b)依據(jù)縱波疊加速度和P-P波時距規(guī)律進行正常時差校正后的地震記錄圖，(C)第一次正常時差校正后的奇異值和提取重構P-P波的奇異值圖，(d)提取的P-P波圖，(e)依據(jù)縱波疊加速度和PP波時距規(guī)律進行正常時差反校正后的P-P波圖，(f)剔除P-P波的地震波場圖，(g)依據(jù)縱、橫波的疊加速度和P-S波時距規(guī)律進行正常時差校正后的地震記錄圖，(h)第二次正常時差校正后的奇異值和提取重構P-S波的奇異值圖，(i)提取的P-S波圖，(j)依據(jù)縱、橫波疊加速度和P-S波時距規(guī)律進行正常時差反校正后的P-S波圖，(k)剔除的干擾噪聲圖，(1)依據(jù)縱、橫波疊加速度和P-S波時距規(guī)律進行正常時差反校正后的噪聲圖；圖2為本發(fā)明地震縱波、時間和對應的正常時差校正疊加速度參數(shù)圖；圖3為本發(fā)明地震轉(zhuǎn)換橫波、時間和對應的正常時差校正疊加速度參數(shù)圖。具體實施方法下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細說明。參見附圖1、圖2和圖3，一種地震縱橫波波場分離與去噪方法，包括如下步驟第一步將含有m道，每道有η個采樣點的地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組F1中；第二步依據(jù)縱波疊加速度和P-P反射波時距規(guī)律，將原始地震數(shù)據(jù)F1進行正常時差校正，得到U。正常時差的確定方法為其中△t為P-P反射波正常時差，χ為偏移距，t是偏移距為χ的旅行時，t0為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度；第三步對第一次正常時差校正后的地震數(shù)據(jù)L1進行奇異值分解ζ,=其中，上角T表示轉(zhuǎn)置，U1由L1L/的特征值向量構成，V1由L1tL1的特征值向量構成，Σ！由奇異值構成，奇異值由大到小排列在矩陣的主對角線上其中σu，οuΛσu為L1的奇異值；第四步對[工進行處理，提取目標信號的奇異值Σ2重構信號，得到1^2；可將信號分為兩類進行重構，具體如下(1)奇異值分解低通濾波，提取P-P波場其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Llp1為奇異值分解低通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，P1為L1的秩，且1彡P1彡m，ου為L1的第j個奇異值，Uj為L1L/的第j個特征向量，Vj為L1tL1的第j個特征向量；(2)奇異值分解高通濾波，分離出其它地震信號其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Lapl為奇異值分解高通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，Q1為L1的秩，且1彡Q1彡m，m為地震總道數(shù)，OW為L1的第j個奇異值，Uj為L1L/的第j個特征向量，Vj為L1tL1的第j個特征向量；P1和qi的選擇取決于奇異值的相對大小，具體做法是通過奇異值συ的下標j的函數(shù)曲線來確定；根據(jù)實際濾波情況，L2為Llil、Lhpi之一；第五步依據(jù)縱波疊加速度和P-P反射波時距規(guī)律，將重構后的數(shù)據(jù)L2進行正常時差反校正后得到F2；對于其它波場，正常時差反校正后得到F3。正常時差的確定方法為其中Δt為P-P反射波正常時差，χ為偏移距，t是偏移距為χ的旅行時，t0為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度；第六步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F2按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)地震P-P波分離與去噪；第七步依據(jù)縱、橫波疊加速度和P-S反射波時距規(guī)律，將分離P-P波后的地震記錄F3進行正常時差校正，得到L3。正常時差的確定方法為其中Atps為轉(zhuǎn)換反射波正常時差，Xp為震源到轉(zhuǎn)換點的距離，Xs為轉(zhuǎn)換點到接收點的距離，tPS是偏移距為(Xp+Xs)的旅行時，tm為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度，vs為S波疊加速度，ζ為反射界面深度；第八步對第二次正常時差校正后的地震記錄L3進行奇異值分解L3=Uf3I^其中，其中U3由L3L3t的特征值向量構成，V3由L3tL3的特征值向量構成，Σ3由奇異值構成，奇異值由大到小排列在矩陣的主對角線上其中σ31，σ3j2Aσ3,m為L3的奇異值；第九步對Σ3進行處理，提取目標信號的奇異值Σ4重構信號，得到1^4；可將信號分為兩類進行重構，具體如下(1)奇異值分解低通濾波，提取P-S波場其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Llp2為奇異值分解低通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，P2為L3的秩，且1彡p2彡m，ο3,j為L3的第j個奇異值，Uj為L3L/的第j個特征向量，Vj為L3tL3的第j個特征向量；(2)奇異值分解高通濾波，分離出其它噪聲。其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Lhp2為奇異值分解高通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，q2為L3的秩，且1彡q2彡m，m為地震總道數(shù)，ο3,」為L3的第j個奇異值，Uj為L3L3T的第j個特征向量，Vj為L3tL3的第j個特征向量；p2和q2的選擇取決于奇異值的相對大小，具體做法是通過奇異值συ的下標j的函數(shù)曲線來確定；根據(jù)實際濾波情況，L4為Lli2、Lhp2之一；第十步依據(jù)縱、橫波疊加速度和P-S反射波時距規(guī)律，將重構后的數(shù)據(jù)L4進行正常時差反校正后得到F4；對于其它噪聲，正常時差反校正后得到F5。正常時差的確定方法為其中Atps為轉(zhuǎn)換反射波正常時差，Xp為震源到轉(zhuǎn)換點的距離，Xs為轉(zhuǎn)換點到接收點的距離，tPS是偏移距為(Xp+Xs)的旅行時，Icips為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度，vs為S波疊加速度，ζ為反射界面深度；第十一步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F4按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)了地震P-S波場分離與去噪；第十二步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F5按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)了地震波場去噪處理。實施例以100道地震記錄、采樣點為2048的物理模型為例說明實施步驟第一步將含有100道，每道有2048個采樣點的地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組F1中。第二步依據(jù)縱波疊加速度和P-P反射波時距規(guī)律，將原始地震數(shù)據(jù)F1進行正常時差校正，得到U。正常時差的確定方法為其中Δt為P-P反射波正常時差，χ為偏移距，t是偏移距為χ的旅行時，t0為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度；第三步對第一次正常時差校正后的地震數(shù)據(jù)L1進行奇異值分解Z,=U1Z^t其中，上角T表示轉(zhuǎn)置，U1由L1L/的特征值向量構成，V1由L1tL1的特征值向量構成，Σ！由奇異值構成，奇異值由大到小排列在矩陣的主對角線上其中σ^，σ1>2ΛσU為L1的奇異值；第四步對奇異值系列E1進行處理，提取目標信號的奇異值系列Σ2重構信號，得到L2。可將信號分為兩類進行重構，具體如下(1)奇異值分解低通濾波，取前10個奇異值重構信號，提取P-P波場其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Llp1為奇異值分解低通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，P1為L1的秩，且1彡P1彡m，OW為L1的第j個奇異值，Uj為L1L/的第j個特征向量，Vj為L1TL1的第j個特征向量；(2)奇異值分解高通濾波，取第1廣100個奇異值重構信號，分離出其它地震信號其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Lapl為奇異值分解高通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，Q1為L1的秩，且1彡Q1彡m，m為地震總道數(shù)，οw為L1的第j個奇異值，Uj為L1L/的第j個特征向量，Vj為L1tL1的第j個特征向量；第五步依據(jù)縱波疊加速度和P-P反射波時距規(guī)律，將重構后的信號進行正常時差反校正，回到原始的數(shù)據(jù)域中。對于P-P波，正常時差反校正后得到F2；對于其它波場，正常時差反校正后得到F3。正常時差的確定方法為其中At為P-P反射波正常時差，χ為偏移距，t是偏移距為χ的旅行時，t0為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度；第六步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F2按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)地震P-P波分離與去噪。第七步依據(jù)縱、橫波疊加速度和P-S反射波時距規(guī)律，將分離P-P波后的地震記錄F3進行正常時差校正，得到L3。正常時差的確定方法為其中Atps為轉(zhuǎn)換反射波正常時差，Xp為震源到轉(zhuǎn)換點的距離，Xs為轉(zhuǎn)換點到接收點的距離，tPS是偏移距為(Xp+Xs)的旅行時，tm為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度，vs為S波疊加速度，ζ為反射界面深度；第八步對第二次正常時差校正后的地震記錄L3進行奇異值分解其中，其中U3由L3L3t的特征值向量構成，V3由L3tL3的特征值向量構成，Σ3由奇異值構成，奇異值由大到小排列在矩陣的主對角線上其中的奇異值；第九步對奇異值系列Σ3進行處理，提取目標信號的奇異值系列Σ4重構信號，得到L4?？蓪⑿盘柗譃閮深愡M行重構，具體如下(1)奇異值分解低通濾波，取前6個奇異值重構信號，提取P-S波場其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Llp2為奇異值分解低通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，P2為L3的秩，且1彡p2彡m，ο3,j為L3的第j個奇異值，Uj為L3L/的第j個特征向量，Vj為L3tL3的第j個特征向量；(2)奇異值分解高通濾波，取第7100個奇異值重構信號，分離出其它噪聲mLHPI=YJC7^JUJVJj=<h其中上角T表示轉(zhuǎn)置，Lhp2為奇異值分解高通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，q2為L3的秩，且1彡q2彡m，m為地震總道數(shù)，ο3,」為L3的第j個奇異值，Uj為L3L3T的第j個特征向量，Vj為L3tL3的第j個特征向量；第十步依據(jù)縱、橫波疊加速度和P-S反射波時距規(guī)律，將重構后的信號進行正常時差反校正，回到原始的數(shù)據(jù)域中。對于P-S波，正常時差反校正后得到F4；對于其它噪聲，正常時差反校正后得到F5。正常時差的確定方法為AtPS=tPS-hps(Λ/4+^2~z)+~(Jxl+Z2-ζ)其中Atps為轉(zhuǎn)換反射波正常時差，Xp為震源到轉(zhuǎn)換點的距離，Xs為轉(zhuǎn)換點到接收點的距離，tPS是偏移距為(Xp+Xs)的旅行時，tm為零炮檢距情況下的旅行時，Vp為P波疊加速度，vs為S波疊加速度，ζ為反射界面深度；第十一步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F4按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)了地震P-S波場分離與去噪。第十二步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F5按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)了地震波場去噪處理。1權利要求一種地震縱橫波波場分離與去噪的方法，其特征在于，包括如下步驟第一步將含有m道，每道有n個采樣點的地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組F1中；第二步依據(jù)縱波疊加速度和PP反射波時距規(guī)律，將原始地震數(shù)據(jù)F1進行正常時差校正，得到L1。正常時差的確定方法為<mrow><mi>&Delta;t</mi><mo>=</mo><mi>t</mi><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>t</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><mfrac><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>v</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup></mfrac></msqrt><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow>其中Δt為PP反射波正常時差，x為偏移距，t是偏移距為x的旅行時，t0為零炮檢距情況下的旅行時，vP為P波疊加速度；第三步對第一次正常時差校正后的地震數(shù)據(jù)L1進行奇異值分解<mrow><msub><mi>L</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>&Sigma;</mi><mn>1</mn></msub><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中，上角T表示轉(zhuǎn)置，U1由L1L1T的特征值向量構成，V1由L1TL1的特征值向量構成，∑1由奇異值構成，奇異值由大到小排列在矩陣的主對角線上<mrow><msub><mi>&Sigma;</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>&sigma;</mi><mn>1,1</mn></msub></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd></mtd><mtd><msub><mi>&sigma;</mi><mn>1,2</mn></msub></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><mi>O</mi></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><msub><mi>&sigma;</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中σ1，1，σ1，2Λσ1，m為L1的奇異值；第四步對∑1進行處理，提取目標信號的奇異值∑2重構信號，得到L2；可將信號分為兩類進行重構，具體如下(1)奇異值分解低通濾波，提取PP波場<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>Lp</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></munderover><msub><mi>&sigma;</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><msub><mi>u</mi><mi>j</mi></msub><msubsup><mi>v</mi><mi>j</mi><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中上角T表示轉(zhuǎn)置，LLp1為奇異值分解低通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，p1為L1的秩，且1≤p1≤m，σ1，j為L1的第j個奇異值，uj為L1L1T的第j個特征向量，vj為L1TL1的第j個特征向量；(2)奇異值分解高通濾波，分離出其它地震信號<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>Hp</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mi>m</mi></munderover><msub><mi>&sigma;</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><msub><mi>u</mi><mi>j</mi></msub><msubsup><mi>v</mi><mi>j</mi><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中上角T表示轉(zhuǎn)置，LHp1為奇異值分解高通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，q1為L1的秩，且1≤q1≤m，m為地震總道數(shù)，σ1，j為L1的第j個奇異值，uj為L1L1T的第j個特征向量，vj為L1TL1的第j個特征向量；p1和q1的選擇取決于奇異值的相對大小，具體做法是通過奇異值σ1，j的下標j的函數(shù)曲線來確定；根據(jù)實際濾波情況，L2為LLp1、LHP1之一；第五步依據(jù)縱波疊加速度和PP反射波時距規(guī)律，將重構后的數(shù)據(jù)L2進行正常時差反校正后得到F2；對于其它波場，正常時差反校正后得到F3。正常時差的確定方法為<mrow><mi>&Delta;t</mi><mo>=</mo><mi>t</mi><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>t</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><mfrac><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>v</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup></mfrac></msqrt><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow>其中Δt為PP反射波正常時差，x為偏移距，t是偏移距為x的旅行時，t0為零炮檢距情況下的旅行時，vP為P波疊加速度；第六步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F2按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)地震PP波分離與去噪；第七步依據(jù)縱、橫波疊加速度和PS反射波時距規(guī)律，將分離PP波后的地震記錄F3進行正常時差校正，得到L3。正常時差的確定方法為<mrow><msub><mi>&Delta;t</mi><mi>PS</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>t</mi><mi>PS</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mn>0</mn><mi>PS</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>v</mi><mi>P</mi></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>v</mi><mi>S</mi></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>S</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>其中ΔtPS為轉(zhuǎn)換反射波正常時差，xP為震源到轉(zhuǎn)換點的距離，xS為轉(zhuǎn)換點到接收點的距離，tPS是偏移距為(xP+xS)的旅行時，t0PS為零炮檢距情況下的旅行時，vP為P波疊加速度，vS為S波疊加速度，z為反射界面深度；第八步對第二次正常時差校正后的地震記錄L3進行奇異值分解<mrow><msub><mi>L</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>&Sigma;</mi><mn>3</mn></msub><msubsup><mi>V</mi><mn>3</mn><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中，其中U3由L3L3T的特征值向量構成，V3由L3TL3的特征值向量構成，∑3由奇異值構成，奇異值由大到小排列在矩陣的主對角線上<mrow><msub><mi>&Sigma;</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>&sigma;</mi><mn>3,1</mn></msub></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd></mtd><mtd><msub><mi>&sigma;</mi><mn>3,2</mn></msub></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><mi>O</mi></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><msub><mi>&sigma;</mi><mrow><mn>3</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中σ31，σ3，2Λσ3，m為L3的奇異值；第九步對∑3進行處理，提取目標信號的奇異值∑4重構信號，得到L4；可將信號分為兩類進行重構，具體如下(1)奇異值分解低通濾波，提取PS波場<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>Lp</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></munderover><msub><mi>&sigma;</mi><mrow><mn>3</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><msub><mi>u</mi><mi>j</mi></msub><msubsup><mi>v</mi><mi>j</mi><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中上角T表示轉(zhuǎn)置，LLp2為奇異值分解低通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，p2為L3的秩，且1≤p2≤m，σ3，j為L3的第j個奇異值，uj為L3L3T的第j個特征向量，vj為L3TL3的第j個特征向量；(2)奇異值分解高通濾波，分離出其它噪聲。<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>Hp</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mi>m</mi></munderover><msub><mi>&sigma;</mi><mrow><mn>3</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><msub><mi>u</mi><mi>j</mi></msub><msubsup><mi>v</mi><mi>j</mi><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中上角T表示轉(zhuǎn)置，LHp2為奇異值分解高通濾波后重構的信號，j為奇異值序號，q2為L3的秩，且1≤q2≤m，m為地震總道數(shù)，σ3，j為L3的第j個奇異值，uj為L3L3T的第j個特征向量，vj為L3TL3的第j個特征向量；p2和q2的選擇取決于奇異值的相對大小，具體做法是通過奇異值σ3，j的下標j的函數(shù)曲線來確定；根據(jù)實際濾波情況，L4為LLp2、LHP2之一；第十步依據(jù)縱、橫波疊加速度和PS反射波時距規(guī)律，將重構后的數(shù)據(jù)L4進行正常時差反校正后得到F4；對于其它噪聲，正常時差反校正后得到F5。正常時差的確定方法為<mrow><msub><mi>&Delta;t</mi><mi>PS</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>t</mi><mi>PS</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mn>0</mn><mi>PS</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>v</mi><mi>P</mi></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>v</mi><mi>S</mi></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>S</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>其中ΔtPS為轉(zhuǎn)換反射波正常時差，xP為震源到轉(zhuǎn)換點的距離，xS為轉(zhuǎn)換點到接收點的距離，tPS是偏移距為(xP+xS)的旅行時，t0PS為零炮檢距情況下的旅行時，vP為P波疊加速度，vS為S波疊加速度，z為反射界面深度；第十一步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F4按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)了地震PS波場分離與去噪；第十二步將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)F5按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，便完成了正常時差校正與奇異值分解聯(lián)合實現(xiàn)了地震波場去噪處理。全文摘要一種地震縱橫波波場分離與去噪的方法，步驟為將采樣點的地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組中；將原始地震數(shù)據(jù)正常時差校正；對第一次正常時差校正后的地震數(shù)據(jù)奇異值分解；提取目標信號的奇異值重構信號；將重構后的數(shù)據(jù)進行正常時差反校正；將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，實現(xiàn)地震P-P波分離與去噪；將分離P-P波后的地震記錄正常時差校正；對第二次正常時差校正后的地震記錄奇異值分解；提取目標信號的奇異值重構信號；重構后的數(shù)據(jù)正常時差反校正；將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，實現(xiàn)地震P-S波場分離與去噪；將正常時差反校正后的數(shù)據(jù)按輸入時的地震數(shù)據(jù)格式輸出，具有地震縱、橫波分離徹底的特點。文檔編號G01V1/28GK101893719SQ201010149549公開日2010年11月24日申請日期2010年4月16日優(yōu)先權日2010年4月16日發(fā)明者沈鴻雁申請人:西安石油大學