多级等时点的噪声源位置逆时成像方法技术

本发明专利技术涉及一种多级等时点的噪声源位置逆时成像方法，首先将常规的逆时成像方法应用到噪声源定位当中，结合统计学阈值，获得常规的定位结果；然后，将局部极值点作震源，用程函方程计算其初至走时，利用这些点的波场信息进行成像，得到等时点定位结果；最后，两种定位结果互为参考，保留在两种方法中均被识别为震源的点。显著提高了利用TRI方法进行噪声源定位在成像精度和假象压制两方面的效果，对低信噪比的数据具有良好的适应性；使用了混合成像条件与检波点随机选择的策略组合，实现了定位效率与定位精度的平衡；在最终定位结果中，其假象的分布与常规定位结果也不尽相同，这有利于对比识别真实震源以及假象的分布。

Inverse time imaging method of multi level equal point noise source position

The imaging method of noise sources. The invention relates to a multi point inverse, the conventional inverse imaging method is applied to the noise source location, combined with the statistical threshold, the localization of conventional; then, the local extremum point source, using the eikonal equation to calculate the first arrival travel time imaging using wave field information of these points, get the point positioning results; finally, the two positioning results reference each other, reserves have been recognized as the source in the two point method. Significantly improved by using TRI method to suppress the noise source localization and the effect of both the imaging precision and illusion, has a good adaptability to the data with low signal-to-noise ratio; the mixed strategy combination of imaging conditions and detection points were randomly selected, to achieve the positioning efficiency and the positioning accuracy of the balance; in the final results. The distribution of the illusion and the conventional positioning results are not the same, which is conducive to the true and false identification contrast source distribution.

【技术实现步骤摘要】
多级等时点的噪声源位置逆时成像方法
：本专利技术涉及一种地震勘探中的噪声源位置的逆时成像方法。利用某点周围的波场信息(对应等时点处的波场)来计算该点的成像值，并利用一种统计学方法来确定震源识别时的阈值。
技术介绍
：噪声勘探是通过接收、处理噪声数据来达到勘探目的的一大类方法，其采用的噪声源一般须具有自然稳定的特点，可以简单描述为持续发生随机振动的震源。目前噪声勘探的研究领域主要集中在主动源记录的重构、格林函数的估计以及地下结构的成像。噪声源定位目前主要见于军工领域，例如根据潜艇辐射噪声来定位潜艇位置。但其震源属性、介质属性、检测仪器以及定位方法等各方面与勘探地震均有所不同。常规的地震噪声数据处理，例如主动源记录重构，基本无需用到噪声源的位置信息。然而，以微震(瞬态源)定位为例，其主要应用在于地下各类构造破裂、位移的监测；同样的，对于城市背景环境噪声的监测、地下水迁移的实时监测、大型滑坡体与岩崩体的监测和预警、活断层与活火山监测和预警等监测类应用，噪声源位置的确定在其中具有重要意义。微震定位的方法主要包括基于走时的反演方法以及基于波场反传的逆时成像方法。微震走时反演得以实现的基础是能够拾取微震信号的初至。由于噪声源具有较长的持续时间，故很难记录到常规意义上的初至；而且其能量分散在整个持续时间段内，不同震源信号(同相轴)之间的耦合相较微震而言更为严重，因此同相轴的识别也基本是不可能的。震源位置成像属于地震干涉法的四类推广应用之一，另外结合了逆时不变性原理。由地震干涉的性质可知，该方法对噪声具有良好的适应性，可以用于噪声源的定位。Artman等人(2010.Sourcelocationusingtime-reverseimaging.GEOPHYSICALPROSPECTING58(5).856-868)将波场逆时反传-成像域波场分离(针对弹性波的P-S波分离)-成像条件应用这一系列震源位置成像全过程称为TRI(TimeReverseImaging)，其基本思想与地震干涉是一致的。然而，现有的TRI类方法基本只适用于瞬态源位置的确定，其在噪声源定位中的效果并不理想。且目前针对于噪声源定位的研究也鲜有报道。成像域的假象一直是TRI方法中较难解决的问题。对于微震TRI假象的消除，Sava等人(2008.Interferometricimagingconditionforwave-equationmigration.GEOPHYSICS73(2).S47-S61)提出一种干涉成像条件，能够压制由稀疏观测带来的串扰噪声和假象；Witten等人(2011.Signal-to-noiseestimatesoftime-reverseimages.GEOPHYSICS76(2).MA1-MA10)提出在数据域中估计噪声模型，并结合阈值压制假象。然而这些方法对噪声源逆时成像中假象的消除效果也并不理想。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，对TRI方法在噪声源定位中的应用进行了大量的针对性改进，提供一种基于多级等时点的噪声源位置逆时成像方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：首先将常规的逆时成像方法应用到噪声源定位当中，提取成像结果中的局部极值，结合一种统计学阈值，以实现震源识别，获得常规的定位结果；然后，将之前提取出的各局部极值点当作震源，利用程函方程计算其初至走时，在对应的某一条或几条等时线上选取若干点(称其为等时点/多级等时点)，利用这些点的波场信息进行成像，同样结合统计学阈值以实现震源识别，得到等时点定位结果；最后，两种定位结果互为参考，保留在两种方法中均被识别为震源的点(作为最终识别的震源点)，而去除其余的点。基于多级等时点的噪声源位置逆时成像方法是通过MATLAB和VisualStudio–C/C++双平台实现的。基于多级等时点的噪声源位置逆时成像方法，主要包括以下步骤：a、输入噪声记录以及地下速度模型；b、利用常规的逆时成像方法，得到原始成像结果，在此过程中，使用一种混合成像条件作为成像条件，式中，Il(x)(l∈Z+)代表在空间位置x处的成像值，Ri(x,t)代表来自第i个检波点的、在空间位置x与反传时刻t处的波场值，G为检波点分组的数量，N(j)为第j组中检波点的数量。G和N(j)的选择(即检波点分组)采用随机方法；c、对原始成像结果的成像域的所有成像值进行统计，选择正态分布“钟形”右侧的临界值作为阈值，滤除充零阈值以下的成像值，得到原始定位结果；d、提取原始成像结果中的局部极值，得到常规成像结果；e、对常规成像结果的成像域的所有成像值进行统计，选择正态分布“钟形”右侧的临界值作为阈值，滤除充零阈值以下的成像值，得到常规定位结果；f、对常规成像结果中的各局部极值点利用多级等时点成像方法再次计算成像值，得到等时点成像结果，使用作为成像条件，式中，xi代表同一条等时线上的点，N为等时点个数。g、对等时点成像结果的成像域的所有成像值进行统计，选择正态分布“钟形”右侧的临界值作为阈值，滤除(充零)阈值以下的成像值，得到等时点定位结果；h、将常规定位结果和等时点定位结果进行结合，保留在两种方法中均被识别为震源的点，而去除其余的点，得到最终定位结果。有益效果：本专利技术将逆时成像方法引入到噪声源定位当中，对该方法在噪声源定位中的应用进行了大量的针对性改进，使用了成像点周围的信息对该点进行成像，显著提高了利用TRI方法进行噪声源定位在成像精度和假象压制两方面的效果。有以下优点：①基于逆时成像的定位方法无需拾取震源信号的初至或同相轴信息，对低信噪比的数据具有良好的适应性；②在常规逆时成像中使用了混合成像条件与检波点随机选择的策略组合，在成像条件的层面上实现了定位效率与定位精度的平衡；③在常规逆时成像中所使用的混合成像条件侧重了能量的累计，使其更能适应噪声源的特性；④多级等时点成像方法所使用的波场信息来源区域与常规逆时成像方法不同，因此该方法所受到的干扰来源也与常规方法不同。进而在最终定位结果中，其假象的分布与常规定位结果也不尽相同，这有利于对比识别真实震源以及假象的分布。附图说明：图1多级等时点的噪声源位置逆时成像方法流程图。图2一次分组的简单实例。共100个检波点，选择了其中的96个，并将其随机分为4组(四条线)，直线上的黑点代表检波点的位置。图3检波点随机反传效果展示。(a)模型与震源点分布；(b)(c)(d)使用相同数据、不同随机分组所得到的三份成像结果。颜色越深，表示成像值越大，每一份都有不同的强聚焦突出区域。图4等时点成像方法示意。(a)速度模型，黑色圆点表示某一成像点；(b)背景为走时，中心黑点为成像点，周围点为选取的某条等时线上的点；(c)与(b)基本相同，展示了成像点周围选取的某两条等时线上的点。图5统计学阈值的确定。(a)十个噪声源(黑色圆点)分布在Marmousi模型的底部；(b)对整个成像域进行成像值频数统计；(c)对成像域深度为0-2000m的区域(不包含震源)进行成像值频数统计，区间间隔与(b)相同。图6均匀模型数值算例。(a)正演模型，10个震源分散分布在均匀介质中，图中只展示了存在震源的区域；(b)常规方法成像结果；(c)图(b)阈值以下充零；(d)图(b)的统计柱状图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级等时点的噪声源位置逆时成像方法，包括以下步骤：a、输入噪声记录以及地下速度模型；b、利用常规的逆时成像方法，得到原始成像结果：

【技术特征摘要】
1.一种多级等时点的噪声源位置逆时成像方法，包括以下步骤：a、输入噪声记录以及地下速度模型；b、利用常规的逆时成像方法，得到原始成像结果：式中，Il(x)(l∈Z+)代表在空间位置x处的成像值，Ri(x,t)代表来自第i个检波点的、在空间位置x与反传时刻t处的波场值，G为检波点分组的数量，N(j)为第j组中检波点的数量，G和N(j)的选择采用随机方法；c、对原始成像结果的成像域的所有成像值进行统计，选择正态分布“钟形”右侧的临界值作为阈值，滤除充零阈值以下的成像值，得到原始定位结果；d、提取原始成像结果中的局部极值，得到常规...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛奇鑫，韩立国，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22