噪声分析GRISYSPX(蔡希玲)

1、 蔡希玲1. 引言引言2. 地震数据中噪声的分类地震数据中噪声的分类3. 噪声分析方法噪声分析方法4. 小结小结 “ 地震勘探的历史地震勘探的历史 就是与干扰波做斗争的历史就是与干扰波做斗争的历史” 1. 引言引言 野外采集：野外采集： 表层调查：表层调查： 激发：激发： 井深、药量、激发方式井深、药量、激发方式 接收：接收： 检波器组合检波器组合 埋置埋置 观测：观测： 覆盖次数覆盖次数 炮检距炮检距 室内处理：室内处理： 叠前叠前 叠后叠后1. 引言引言多环节去噪多环节去噪 东部地区地表特征：东部地区地表特征： 地表相对平缓地表相对平缓 表层结构简单表层结构简单1. 引言引言东东部地区地下

2、地质特征：部地区地下地质特征： 区域差异较大区域差异较大 多断陷、多断块、薄互层多断陷、多断块、薄互层 多含油层、多油藏类型多含油层、多油藏类型炮集统计自相关函数过芦苇荡过芦苇荡地表高程曲线地表高程曲线测线方向测线方向A0过芦苇荡过芦苇荡地表高程曲线地表高程曲线 西部地区地表特征：西部地区地表特征： 地形变化剧烈地形变化剧烈 表层结构复杂表层结构复杂1. 引言引言 地表、地下双重复杂地表、地下双重复杂 西部地区地域广阔西部地区地域广阔 ，地形地貌差异较大，地形地貌差异较大，地震数据的特征与表层结构有直接的联系地震数据的特征与表层结构有直接的联系 ，不同的地表条件下接收到的地震记录的内容不同的地

3、表条件下接收到的地震记录的内容是很不相同的。是很不相同的。两类典型地区：两类典型地区： 沙漠地区沙漠地区 山地山前带区山地山前带区1. 引言引言沙漠地区沙漠地区 表层覆盖的巨厚风化沙层，表层覆盖的巨厚风化沙层， 对地震波的能量和高频吸收严重。对地震波的能量和高频吸收严重。地表起伏和表层不均匀，地表起伏和表层不均匀， 产生各种原生干扰和次生干扰。产生各种原生干扰和次生干扰。1. 引言引言N1. 引言引言1040106010801100112011401160157113 169 225 281 337 393 449 505 561 617 673 729检波点高程炮点高程10401060108

4、01100112011401160118012001220159117 175 233 291 349 407 465 523 581 639 697 755检波点高程炮点高程1040106010801100112011401160118012001220156111 166 221 276 331 386 441 496 551 606 661 716检波点高程炮点高程沙漠地区原始单炮记录沙漠地区原始单炮记录沙丘下、上激发的原始炮集记录沙丘下、上激发的原始炮集记录表层结构横向剧烈变化，表层结构横向剧烈变化， 地震记录炮与炮、道与道之间地震记录炮与炮、道与道之间 能量、频率差异大。能量、频率差

5、异大。地表复杂使得激发、接收条件差，地表复杂使得激发、接收条件差， 能量下传困难，多种干扰发育。能量下传困难，多种干扰发育。1. 引言引言1. 引言引言地表以山地为主，地形起伏剧烈；地表以山地为主，地形起伏剧烈；地势南高北低，东高西低；地势南高北低，东高西低；海拔在海拔在505-1157.8505-1157.8m m，最大高差最大高差652.8652.8m m。1. 引言引言测线位置视图测线位置视图ABC山地山地2 2D D测线测线不同地段单炮差异较大不同地段单炮差异较大ABC1. 引言引言 不同激发方式不同激发方式 噪音类型存在差异噪音类型存在差异1. 引言引言噪声分类噪声分类环境噪声环境噪

6、声风吹草动风吹草动 机械干扰：机械干扰：车辆行驶、人员走动、设备运转等车辆行驶、人员走动、设备运转等电力干扰：电力干扰：高压线、电话线、无线电、雷电、发电机等高压线、电话线、无线电、雷电、发电机等 系统噪声系统噪声仪器、采集站、大、小线、检波器的固有噪声仪器、采集站、大、小线、检波器的固有噪声激发后形成的噪声激发后形成的噪声伴生干扰：声波、面波等伴生干扰：声波、面波等次生干扰：次生反射、侧面波、建筑物引起的扰动等次生干扰：次生反射、侧面波、建筑物引起的扰动等2. 噪声分类噪声分类噪声分类噪声分类规则噪声规则噪声 面波、线性干扰、交流电干扰等面波、线性干扰、交流电干扰等 随机噪声随机噪声 风吹草

7、动、背景噪音风吹草动、背景噪音异常噪声异常噪声 猝发脉冲、扰动等猝发脉冲、扰动等2. 噪声分类噪声分类 多方位、多角度分析噪声多方位、多角度分析噪声 认识噪声，认识噪声， 寻找信号与噪声的差异，寻找信号与噪声的差异， 期望最大限度地压制噪声，期望最大限度地压制噪声， 提高信噪比。提高信噪比。 2. 噪声分类噪声分类 3.1 噪声分布与近地表特征关系噪声分布与近地表特征关系 3.2 数据多域显示数据多域显示 3.3 能量特征分析能量特征分析 3.4 频率特征分析频率特征分析 3.5 自相关特征分析自相关特征分析 3.6 可视化显示可视化显示 3.1 噪声分布与近地表特征关系噪声分布与近地表特征关

8、系 3.2 数据多域显示数据多域显示 3.3 能量特征分析能量特征分析 3.4 频率特征分析频率特征分析 3.5 自相关特征分析自相关特征分析 3.6 可视化显示可视化显示3、噪声分析方法、噪声分析方法3.1 噪声分布与近地表特征关系噪声分布与近地表特征关系每炮道数分布：900 720 600 400道 全区检波点高程分带图全区检波点高程分带图炮记录炮检距分布CMP炮检距分布检波点位置（高程）CMP覆盖次数CMP方位角炮点位置（高程）多次波炮集全区资料中噪声分布规律：不正常道分布区域不正常道分布区域多次波严重区域多次波严重区域多次波分布区域多次波分布区域规则干扰分布区域规则干扰分布区域其它噪声

9、无规则分布其它噪声无规则分布 环境噪声、激发产生的噪声与地环境噪声、激发产生的噪声与地表条件有密切的联系。表条件有密切的联系。 分析地震数据中的噪声与近地表分析地震数据中的噪声与近地表特征的关系有助于全面了解数据中噪特征的关系有助于全面了解数据中噪声的分布规律和各种噪声的特点，以声的分布规律和各种噪声的特点，以便采取适当的措施、压制噪声。便采取适当的措施、压制噪声。 3.1 噪声分布与近地表特征关系噪声分布与近地表特征关系 3.2 数据多域显示数据多域显示 3.3 能量特征分析能量特征分析 3.4 频率特征分析频率特征分析 3.5 自相关特征分析自相关特征分析 3.6 可视化显示可视化显示3、

10、噪声分析方法、噪声分析方法 3.2 数据多域显示数据多域显示数据多域显示数据多域显示数据体数据体3、噪声分析方法、噪声分析方法3.23、噪声分析方法、噪声分析方法 山地资料共炮集记录山地资料共炮集记录炮集近排列 不正常道不正常道高频噪声高频噪声沙丘下原始共检点集沙丘下原始共检点集沙丘上原始共检点集沙丘上原始共检点集3、噪声分析方法、噪声分析方法在共检点集上，在共检点集上，干扰波具有明干扰波具有明显的线性规律。显的线性规律。可以在共检点集上可以在共检点集上有效地压制线性干扰有效地压制线性干扰3、噪声分析方法、噪声分析方法沙漠地区共检波点记录沙漠地区共检波点记录（1）静校正问题分析）静校正问题分析

11、炮集炮集（2）噪声分析）噪声分析野值大值野值大值沙漠地区共炮检距剖面沙漠地区共炮检距剖面3、噪声分析方法、噪声分析方法X100X1100X35003、噪声分析方法、噪声分析方法 山地资料共炮检距记录山地资料共炮检距记录X660X1260X1860X2460X3060X3660山地资料不同炮检距剖面山地资料不同炮检距剖面3、噪声分析方法、噪声分析方法CMP gathersCMP gathersCMP gathersCMP集多方位分析多方位分析数据多域显示数据多域显示3、噪声分析方法、噪声分析方法 从多种数据集上分析原始资料，能够更从多种数据集上分析原始资料，能够更全面地了解数据中各种波的分布规律

12、。认识全面地了解数据中各种波的分布规律。认识噪声在不同数据集上的表现特征后，可以选噪声在不同数据集上的表现特征后，可以选择在某种数据集上压制某种特定的噪声，确择在某种数据集上压制某种特定的噪声，确定叠前去噪流程，最大限度地压制噪声，提定叠前去噪流程，最大限度地压制噪声，提高叠前数据的信噪比。高叠前数据的信噪比。3.2 3.1 噪声分布与近地表特征关系噪声分布与近地表特征关系 3.2 数据多域显示数据多域显示 3.3 能量特征分析能量特征分析 3.4 频率特征分析频率特征分析 3.5 自相关特征分析自相关特征分析 3.6 可视化显示可视化显示3、噪声分析方法、噪声分析方法3.3 能量特征分析能量

13、特征分析能量分析方式能量分析方式 A-offsetA-TA-XA-surface绘制各种能量曲线显示不同类型的数据集分析信号与噪声的能量差异，在压制噪声后来选择振幅补偿方式及补偿参数。3、噪声分析方法、噪声分析方法能量特征分析能量特征分析3.3山地资料炮点高程与野外校正量曲线山地资料炮点高程与野外校正量曲线715炮炮469炮炮339炮炮ACB3、噪声分析方法、噪声分析方法3、噪声分析方法、噪声分析方法3、噪声分析方法、噪声分析方法 3.1 噪声分布与近地表特征关系噪声分布与近地表特征关系 3.2 数据多域显示数据多域显示 3.3 能量特征分析能量特征分析 3.4 频率特征分析频率特征分析 3.

14、5 自相关特征分析自相关特征分析 3.6 可视化显示可视化显示3、噪声分析方法、噪声分析方法3.4 频率特征分析频率特征分析频率分析方式频率分析方式 F-offsetF-TF-XF-surface分频扫描 振幅谱FK谱 FX谱时频分析3、噪声分析方法、噪声分析方法3.43、噪声分析方法、噪声分析方法山地资料单炮记录分频扫描（局部）山地资料单炮记录分频扫描（局部）分频扫描(sw20) 10-55Hz频谱分析频谱分析 3.1 噪声分布与近地表特征关系噪声分布与近地表特征关系 3.2 数据多域显示数据多域显示 3.3 能量特征分析能量特征分析 3.4 频率特征分析频率特征分析 3.5 自相关特征分析

15、自相关特征分析 3.6 可视化显示可视化显示3、噪声分析方法、噪声分析方法 3.5 自相关特征分析自相关特征分析3、噪声分析方法、噪声分析方法地震数据统计自相关参数的求取方法地震数据统计自相关参数的求取方法自相关函数的计算自相关函数的计算 nnnxxxxr fxfxfxfRxx2设单道地震记录设单道地震记录 能量有限，它的自相关函数为能量有限，它的自相关函数为：nx由信号在时、频域的表示关系可知：由信号在时、频域的表示关系可知：记录的功率谱记录的功率谱 就是自相关函数的频谱。就是自相关函数的频谱。由于振幅谱相同而相位谱不同的信号具有相同的自相关函数，由于振幅谱相同而相位谱不同的信号具有相同的自

16、相关函数，这样，对一个特定的数据集而言，可以不考虑反射波的道间这样，对一个特定的数据集而言，可以不考虑反射波的道间时差，而在一个时窗内求取统计自相关函数。时差，而在一个时窗内求取统计自相关函数。 2fx 自相关特征分析自相关特征分析3.5统计自相关函数的计算统计自相关函数的计算为了保证统计结果的稳健性，程序中首先对一个数据集为了保证统计结果的稳健性，程序中首先对一个数据集内的自相关函数值进行排序，取一定长度的中值或加权内的自相关函数值进行排序，取一定长度的中值或加权中值叠加作为最终的统计结果。避免异常噪声对统计结中值叠加作为最终的统计结果。避免异常噪声对统计结果的影响。果的影响。 等权处理等权

17、处理中值处理中值处理 mjLLiijjimjxxxxmrmrjj122,111 自相关特征分析自相关特征分析3.5统计自相关函数的特征参数的提取：统计自相关函数的特征参数的提取： 主极值主极值r r0 0 次极值次极值r r1 1 再次极值再次极值r r2 2 第一过零点时间第一过零点时间 第二过零点时间第二过零点时间 第三过零点时间第三过零点时间 合理计算合理计算 23312211022011002TTTrrArrArA123 自相关特征分析自相关特征分析3.5 一段实际地震记录一段实际地震记录t(ms)Axxr(ms)1自相关函数自相关函数 xxr1自相关特征参数示意图自相关特征参数示意图

18、r0r1r212323312211022011002TTTrrArrArA物理意义：物理意义：A0 A0 能量特征能量特征 A1 A2 A1 A2 波形特征波形特征 T 1 T 1 频率特征频率特征 T2 T3 T2 T3 波形特征波形特征1.0(ms)（4）能量分析）能量分析 检波点统计自相关能量横向变化大 检波点高程曲线检波点高程曲线沙漠地区检波点统计自相关函数沙漠地区检波点统计自相关函数自相关参数自相关参数A0A0曲线曲线自相关参数自相关参数T1T1曲线曲线沙漠地区地表高程曲线沙漠地区地表高程曲线3、噪声分析方法、噪声分析方法山地资料单炮记录局部放大局部放大3、噪声分析方法、噪声分析方法

19、山地资料单炮记录局部放大局部放大3、噪声分析方法、噪声分析方法炮集统计自相关函数炮集统计自相关函数3、噪声分析方法、噪声分析方法山区资料炮集统计自相关函数特征曲线山区资料炮集统计自相关函数特征曲线高程曲线高程曲线 炮集统计分析炮集统计分析 检波点统计分析检波点统计分析 炮检距集统计分析炮检距集统计分析 地表条件的变化、野外采集因素的变化地表条件的变化、野外采集因素的变化等多种因素的影响使得我们获得的地震数据等多种因素的影响使得我们获得的地震数据（无论是信号还是噪声）在横向上的波形、（无论是信号还是噪声）在横向上的波形、频率和能量有较大的差异，通过自相关特征频率和能量有较大的差异，通过自相关特征

20、分析可以进一步认识这些变化的原因及与地分析可以进一步认识这些变化的原因及与地表特征的关系。表特征的关系。 自相关特征分析自相关特征分析3.5 3.1 噪声分布与近地表特征关系噪声分布与近地表特征关系 3.2 数据多域显示数据多域显示 3.3 能量特征分析能量特征分析 3.4 频率特征分析频率特征分析 3.5 自相关特征分析自相关特征分析 3.6 可视化显示可视化显示3、噪声分析方法、噪声分析方法3.6 可视化显示可视化显示 BALCHBALCH（19711971）：）： “ “ 记录在标准测线上的总信息记录在标准测线上的总信息量是巨大的，按照一种能理解的方量是巨大的，按照一种能理解的方式向用户显示这全部信息，实际上式向用户显示这全部信息，实际上是不可能的是不可能的”。 3 3DV DV 是一种新型的软件显示工具，是一种新型的软件显示工具， 为数据的多方位分析提供了可能。为数据的多方位分析提供了可能。 3 3DVDV采用了旋转、伸缩、切割等灵采用了旋转、伸缩、切割等灵活的显示方式，允许分析人员观察到活的显示方式，允许分析人员观察到数据体的内部。色彩的搭配、色调、数据体的内部。色彩的搭配、色调、饱和度、浓度和透明度等因素的调整饱和度、浓度和透明度等因素的调整有助于我们认识地震数据体中的各种有助于我们认识地震数据体中的各种特性。特性。3、噪声分析方法、噪声分析方法3.6