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本文作者：李陽(yáng)1呂慶田2韓立國(guó)1鞏向博1于志國(guó)1作者單位：1吉林大學(xué)2中國(guó)地質(zhì)科學(xué)研究院

串聯(lián)去噪方法

為消除金屬礦多源噪聲，本文將其分解在不同物理空間域內(nèi)，針對(duì)噪聲類別設(shè)計(jì)不同物理域去噪方法，加以串聯(lián)多級(jí)衰減。而如何選擇合適的去噪方法，以及確定合適的順序，是串聯(lián)去噪的關(guān)鍵。對(duì)于金屬礦區(qū)中的強(qiáng)線性干擾進(jìn)行串聯(lián)去噪，采用(1)式［12］將時(shí)--空域u(x，t)地震數(shù)據(jù)變換到f-k域。其中，U(k，f)為地震信號(hào)的f－k譜;k為圓波數(shù)，為2πk0;波數(shù)k0為1/λ，λ為波長(zhǎng)。對(duì)于面波來(lái)說(shuō)，其能量集中在低視速度范圍，有效信號(hào)往往在高視速度段，將面波能量集中的部分置為零，并反變換為時(shí)----空域信號(hào)u''''(x，t)。此過(guò)程并不能將所有面波、直達(dá)波等線性干擾全部壓制，雖壓制了大部分強(qiáng)線性噪聲，仍有部分干擾。處理后，采用(2)式［6］將u''''(x，t)變換到Radon域。其中，m(τ，q)為Radon變換域數(shù)據(jù);x為偏移距;φ(x)定義了Radon變換曲線的曲率;q表示曲率的坡度;τ是時(shí)間截距;t是地震數(shù)據(jù)的雙程旅行時(shí)。當(dāng)t=τ+px時(shí)，(2)式化為線性Radon變換(τ－p變換)，此過(guò)程將剩余的線性干擾能量集中于零偏移距截距時(shí)間、視速度為p的Radon域內(nèi)，將這部分能量切除，再將其反變換為u″(x，t)即可?；诜囱堇碚摰腞adon變換技術(shù)，在壓制線性干擾的同時(shí)，還有壓制隨機(jī)噪聲的作用，大幅提高了地震信號(hào)的信噪比［7］。通過(guò)兩種去噪技術(shù)處理以后，大部分干擾波已被壓制，但仍存在一定的隨機(jī)噪聲與散射噪聲，采用近年來(lái)引入地震的Curvelet變換進(jìn)一步衰減，為適用于不同尺度金屬礦體引起的噪聲，筆者設(shè)計(jì)了Curvelet--中值濾波組合變換法壓制剩余的隨機(jī)噪聲。Curvelet—中值濾波法是利用Curvelet變換把地震數(shù)據(jù)分成不同頻帶，對(duì)每個(gè)頻帶分別做中值濾波，將各個(gè)頻帶的濾波結(jié)果加到一起得到整體濾波的結(jié)果。Curvelet變換中的尺度參量j表示數(shù)據(jù)的不同頻帶，隨著被處理數(shù)據(jù)的變化，尺度參數(shù)j的值默認(rèn)為(在不確切設(shè)定j時(shí))。其中，M、N是被處理數(shù)據(jù)的行數(shù)與列數(shù);ceil表示向小取整［10］。對(duì)于不同尺度金屬礦體引起的地震數(shù)據(jù)噪聲，在低頻尺度設(shè)置較大的中值窗口，高頻尺度設(shè)置較小的中值窗口，以達(dá)到最佳的去噪效果。多域串聯(lián)去噪技術(shù)在不同的域內(nèi)對(duì)噪聲逐步進(jìn)行壓制，相應(yīng)資料的信噪比逐步提高，最終記錄上信噪比顯著增強(qiáng)，從而有效地解決了金屬礦低信噪比問(wèn)題。與普通去噪方法相比，多域串聯(lián)去噪的針對(duì)性和適應(yīng)性更強(qiáng)，去噪更徹底，多種去噪方法優(yōu)化組合，以達(dá)到比傳統(tǒng)方法更加優(yōu)異的去噪效果。

實(shí)際地震數(shù)據(jù)處理

本文所用的原始數(shù)據(jù)為金昌鎳銅礦集區(qū)地震原始單炮記錄。金昌白家嘴子銅鎳礦田位于甘肅省金昌市境內(nèi)，河西走廊的中部。礦區(qū)地表為地勢(shì)平坦的戈壁灘，海拔為1500～1600m。該礦田位于華北地臺(tái)阿拉善地塊西南緣的龍首山隆起上;該隆起南接祁連褶皺系走廊過(guò)渡帶。從圖1中可以看到原紀(jì)錄中存在較強(qiáng)隨機(jī)噪聲及很強(qiáng)的上傾規(guī)則干擾(靠近鐵路引起的固定視速度干擾)，大部分有效信號(hào)淹沒(méi)在這些強(qiáng)干擾下。本文采用的串聯(lián)去噪處理結(jié)果如圖2－4所示。串聯(lián)去噪第一步采用FK域?yàn)V波(圖2)，對(duì)比原紀(jì)錄，大部分強(qiáng)固定視速度干擾波壓制得較好，但記錄中仍存在較多緩傾角短軸干擾以及一些隨機(jī)噪聲。串聯(lián)去噪第二步，經(jīng)Radon變換(圖3)，此過(guò)程消除了上傾的強(qiáng)噪聲，恢復(fù)出了大部分有效反射波，地震信號(hào)的信噪比得到明顯提高，仍存在部分隨機(jī)噪聲。串聯(lián)去噪第三步，經(jīng)Curvelet域組合變換法壓制噪聲方法處理單炮記錄(圖4)，剩余的隨機(jī)噪聲已基本消除。為加強(qiáng)去噪效果對(duì)比，按照徐明才［1］介紹的去噪方法(頻率域去噪，視速度濾波等)對(duì)圖1所示的地震記錄進(jìn)行了處理，得到的去噪結(jié)果如圖5所示，大部分噪聲已被壓制，但仍有部分隨機(jī)噪聲與線性噪聲殘余。對(duì)比徐明才綜合去噪法(圖5)與串聯(lián)去噪法(圖4)處理結(jié)果，后者剖面質(zhì)量有較大改善，前者剖面中方框所示的淺層反射同相軸混疊噪聲與遠(yuǎn)偏移距處成團(tuán)噪聲在后者剖面中已得到壓制。從疊后剖面上看，徐明才法疊后剖面(圖6)與串聯(lián)去噪法疊后剖面(圖7)，后者整體信噪比明顯提高，圖6中細(xì)小的干擾波在圖7中都已消除;對(duì)比其細(xì)節(jié)，即方框所示的幾處位置，本文方法處理過(guò)的同相軸更加連續(xù)，礦體上頂界面更加清晰，為下一步的地質(zhì)解譯提供了較好的數(shù)據(jù)來(lái)源。

結(jié)語(yǔ)

金屬礦區(qū)地震數(shù)據(jù)采用常規(guī)去噪方法效果不好，本文采用包括Curvelet域組合變換法等技術(shù)的多種去噪方法串聯(lián)去噪處理及二級(jí)噪聲衰減策略，有效的去除了多種來(lái)源的強(qiáng)干擾噪聲以及隨機(jī)噪聲，大幅提高了原地震記錄的信噪比。通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，證明了該方法的實(shí)用性，為深部金屬礦的探測(cè)提供了技術(shù)支撐。多域串聯(lián)去噪技術(shù)在金屬礦地震勘探中有良好的應(yīng)用前景。