空间相关的非平稳地震信号拓频方法技术

本发明专利技术公开了一种空间相关的非平稳地震信号拓频方法。其包括以下步骤：地震数据输入、空变处理、时变处理、求取频率补偿系数、平滑补偿系数和S变换振幅拓频处理。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术的空间相关的非平稳地震信号拓频方法通过将S变换、时变处理、空变处理相结合，求得每一道地震记录的补偿系数，补偿其高频成分，拓宽频带宽度，实现地震记录信号的高保真性和高分辨率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。其包括以下步骤：地震数据输入、空变处理、时变处理、求取频率补偿系数、平滑补偿系数和S变换振幅拓频处理。本专利技术的有益效果是：本专利技术的通过将S变换、时变处理、空变处理相结合，求得每一道地震记录的补偿系数，补偿其高频成分，拓宽频带宽度，实现地震记录信号的高保真性和高分辨率。【专利说明】
本专利技术属于非平稳信号拓频
，尤其涉及一种空间相关的非平稳地震信号 拓频方法。
技术介绍
自20世纪50年代起，石油、天然气等矿产资源消耗总量逐渐增大，石油供应不仅 关系到民计民生，也关系到国家经济和军事保障。但随着地震勘探的不断深入，寻找地下油 气藏的难度越来越大。近年来，复杂隐蔽油气藏的勘探成为主要地质勘探目标，这就要求地 震资料具有高分辨率。因此，提高地震信号分辨率是保证地震解释准确的关键，在岩性划 分和地震层位分析方面上都很有意义。根据信号随时间的变化规律，可将自然界中的信号 简单地分为平稳信号与非平稳信号。地震信号作为一种短时、突变的非平稳随机信号，利 用傅里叶变换处理的话，由于傅里叶变换自身的局限性，将导致处理结果精度很低。时频 分析方法将一维时域平面和频域平面的信号二维联合表示，能够突出非平稳时间信号的局 部性能，从而更加准确细致地描述信号特征。目前常用的时频分析方法有：短时傅里叶变 换（Short-Time Fourier Transform，STFT)、Gabor 变换、小波变换（Wavelet Transform, WT)等。时频分辨率是衡量时频分析方法优劣和时频聚集性能的重要指标，这些传统的 时频分析方法相比之下，都各有优劣：（1) STFT的优点是算法可直接利用实现容易，物理 意义明确，反映整体时频趋势；缺点是其窗函数固定不变，导致时频分辨率也固定不变，低 频端和高频端的时频分辨率相同，不能同时考虑地震资料中高频端和低频端的需求；（2) WT继承了 STFT的优势，实现了变窗处理的要求，具有良好的时频局域化特性，用来处理地 震信号有很好的效果；但WT的母小波有多种且没有选择的准则，其有限长的小波基容易 造成能量泄露，并且尺度因子与频率的关系也较模糊，只是一种时间-尺度域变换方法。 Stockwell (1996)等人提出的S变换吸收并发展了 STFT和WT，它采用宽度随频率变化的高 斯窗函数，其时频分辨率也随着频率变化，且基本小波不必满足容许性条件，具有类似多分 辨率的特性。它的运算可直接利用FFT实现，大大降低了运算复杂性。S变换（ST)是近几 年发展起来的一种时频分析算法，是短时傅里叶变换（STFT)和连续小波（WT)变换思想的 结合，可以看作以高斯窗为窗函数，且随频率变化的短时傅里叶变换。其高斯窗的具体表现 为在高频处较窄，在低频处较宽。与短时傅里叶变换和连续小波相比，S变换在时间域和频 率域都具有更好的分辨率，且与傅里叶变换有直接关系，具有无损可逆性，在多个应用领域 中发挥积极作用。地震信号是典型的非平稳信号，其频谱随时间变化而变化。如果对一道地 震记录仅采用一个时窗进行频谱分析，求取补偿系数，则结果很可能存在浅层修正过量，或 深层补偿不足。浅层修正过量会导致高频噪声放大，降低了信号的保真性；深层补偿不足， 地震记录分辨率仍达不到目标要求。目前，地震拓频处理技术在不断发展完善当中，其中常 见的方法主要有反Q滤波、时变谱白化、反褶积等。反Q滤波是基于吸收衰减模型设计反滤 波因子，以达到补偿大地吸收滤波的目的。品质因子Q的准确程度将直接影响反Q滤波的 整体效果，然而，对品质因子Q的准确求取往往很难做到，限制了该方法的广泛应用。时变 谱白化实质是通过对分频信号的增益，实现原信号中不同频带数据的均衡，来达到提高数 据纵向分辨率的目的。时变谱白化仅对信号的振幅谱进行处理，将振幅谱展平以实现频带 的拓宽。但时变谱白化的基本假设前提是反射系数序列的谱是白的，即在全频带内其谱值 都为1，但真实的地震记录却不满足该假设。反褶积是通过压缩子波，去除子波影响，以提 高地震资料的时间分辨率的过程。但是该方法都必须基于一定的假设条件，如假定地震子 波已知，而实际情况并不满足，这样便限制了反褶积方法的应用。且由于地下复杂的地质结 构，常常导致反射地震记录的褶积模型不可靠。因此，虽然反褶积对于提高分辨率具有很好 的效果，但也有许多局限性和缺陷。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提出了一种。 本专利技术的技术方案是：一种，包括以下步 骤： S1.将地震记录数据进行输入； S2.对每一道地震记录数据进行空变处理，以当前道为中心，对其两边取相邻N 道，则将空间窗窗宽表示为： spacewin = 2N+1, 将空间窗内的当前道表示为： wintrace (N+1), 其中，（N+1)表不窗内道序号； S3.对每一道地震记录数据进行相同的时变处理，得到与地震记录数据变换矩阵 维度相同的叠加振幅谱，具体包括以下步骤： S31.对每一道地震记录数据加入滑动时窗，时窗窗长为Δ T，求取时窗内地震记 录数据的振幅谱； S32.将步骤S31中得到的时窗内地震记录数据的振幅谱作为相应时窗中心点Tj 处的时间点谱smx (f, Tj)，表示为： 【权利要求】1. 一种，其特征在于，包括以下步骤：51. 将地震记录数据进行输入；52. 对每一道地震记录数据进行空变处理，以当前道为中心，对其两边取相邻N道，则 将空间窗窗宽表示为： spacewin = 2N+1， 将空间窗内的当前道表示为： wintrace(N+1)， 其中，（N+1)表不窗内道序号；53. 对每一道地震记录数据进行相同的时变处理，得到与地震记录数据变换矩阵维度 相同的叠加振幅谱，具体包括以下步骤：531. 对每一道地震记录数据加入滑动时窗，时窗窗长为Δ T，求取时窗内地震记录数 据的振幅谱；532. 将步骤S31中得到的时窗内地震记录数据的振幅谱作为相应时窗中心点处的 时间点谱smx (f, Tj)，表示为：其中，abs表示取绝对值，FFT表示快速傅氏变换，trace表示当前道，f表示频率方向， i = 1, 2,…inline, inline 表不道号；533. 根据步骤S32中得到的时间点谱，在频率方向f上利用最小二乘法插值，得到与地 震记录数据变换振幅谱同维度的矩阵数据；534. 将步骤S33中得到的与地震记录数据变换振幅谱同维度的矩阵数据进行叠加，得 到与地震记录数据变换矩阵维度相同的叠加振幅谱，表示为：其中，i表不道序号；54. 根据步骤S3中得到的与地震记录数据变换矩阵维度相同的叠加振幅谱，求取频率 补偿系数；55. 对步骤S4中得到的频率补偿系数，进行曲面平滑处理；56. 根据步骤S5中处理后的频率补偿系数，对地震记录数据进行S变换振幅拓频处理， 具体包括以下步骤：561. 对当前道作S变换，得到变换矩阵S (f，T)，562. 将步骤S61中得到的S(f，T)与步骤S5中处理后的频率补偿系数相乘，得到拓频 后的时频谱S' (f，T);563. 对步骤S62中得到的时频谱S' (f，T)进行逆S变换，得到拓频后的地震信号，完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间相关的非平稳地震信号拓频方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将地震记录数据进行输入；S2.对每一道地震记录数据进行空变处理，以当前道为中心，对其两边取相邻N道，则将空间窗窗宽表示为：spacewin＝2N+1，将空间窗内的当前道表示为：wintrace(N+1)，其中，(N+1)表示窗内道序号；S3.对每一道地震记录数据进行相同的时变处理，得到与地震记录数据变换矩阵维度相同的叠加振幅谱，具体包括以下步骤：S31.对每一道地震记录数据加入滑动时窗，时窗窗长为ΔT，求取时窗内地震记录数据的振幅谱；S32.将步骤S31中得到的时窗内地震记录数据的振幅谱作为相应时窗中心点Tj处的时间点谱smx(f,Tj)，表示为：smx(f,Tj)＝abs(FFT(trace(Tj:Tj+ΔT,i)))，其中，abs表示取绝对值，FFT表示快速傅氏变换，trace表示当前道，f表示频率方向，i＝1,2,...inline，inline表示道号；S33.根据步骤S32中得到的时间点谱，在频率方向f上利用最小二乘法插值，得到与地震记录数据变换振幅谱同维度的矩阵数据；S34.将步骤S33中得到的与地震记录数据变换振幅谱同维度的矩阵数据进行叠加，得到与地震记录数据变换矩阵维度相同的叠加振幅谱，表示为：Sumsmx=Σi=1spacewinwintrace(i).smx,]]>其中，i表示道序号；S4.根据步骤S3中得到的与地震记录数据变换矩阵维度相同的叠加振幅谱，求取频率补偿系数；S5.对步骤S4中得到的频率补偿系数，进行曲面平滑处理；S6.根据步骤S5中处理后的频率补偿系数，对地震记录数据进行S变换振幅拓频处理，具体包括以下步骤：S61.对当前道作S变换，得到变换矩阵S(f,T)，S62.将步骤S61中得到的S(f,T)与步骤S5中处理后的频率补偿系数相乘，得到拓频后的时频谱S′(f,T)；S63.对步骤S62中得到的时频谱S′(f,T)进行逆S变换，得到拓频后的地震信号，完成拓频处理。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：费高雷，魏玉翀，胡光岷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51