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第四章 地震反射波法2_图文

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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· 63·图 射 法流 程图图 地震 反射 法流 程图本章重点讨论了地震反射波法的三个主要部分,即野外数据采本章重点讨论了地震反射波法的三个主要部分,即野外数据采本章重点讨论了地震反射波法的三个主要部分,即野外数据采本章重点讨论了地震反射波法的三个主要部分,即野外数据采集、资料处理和资料解释。重点放在方法技术以及应用问题方面,集、资料处理和资料解释。重点放在方法技术以及应用问题方面,集、资料处理和资料解释。重点放在方法技术以及应用问题方面,集、资料处理和资料解释。重点放在方法技术以及应用问题方面,解决工作技术难点,讨论实质性核心问题,最终结合工程与环境的解决工作技术难点,讨论实质性核心问题,最终结合工程与环境的解决工作技术难点,讨论实质性核心问题,最终结合工程与环境的解决工作技术难点,讨论实质性核心问题,最终结合工程与环境的要求和技术标准等进行综合解释和描述。要求和技术标准等进行综合解释和描述。要求和技术标准等进行综合解释和描述。要求和技术标准等进行综合解释和描述。4地震反射波法地震反 射波法主要 包括三个部 分的工作, 即 野外数 据采集、 资 料处理和 资料解释。 其基本流 程 见 图 面 将 分 别讨论其方 法技术以及 应用问题。 务 是 获 取 第 一 手 实 际 观测资料 ,为 地震数据 处理和解释 提 供物质基础。它分为现场踏勘、施工、 试验 工 作 及 正 式 生 产 等 阶 段 , 由 测量、激 发、接 收以及 现场整理解 释 或现场实 时监控处理 等多工种密 切配合进行 。 采 集的关键 是仪器设备 和野外工作 方法。 有 关仪器设 备问题在第 三章中已论 述过了,在 此,仅讨论 采集工作方 法技术等问 题。 集中, 埋 置于地面 的检波器可 接收到来自 于地下多种 波的扰动, 其 中只有 可用于 解决所 提出的地质 任务的波才 称为有效 波 , 所有妨 碍有效波识 别和追踪的 其它波称 为干扰波 。 由 此可见 , 在反 射纵波法勘 探中, 一 般只有 反射纵波是 有效波, 其它 波属于干 扰范畴, 而 在瑞雷 面波法勘探 中, 除瑞雷 面波外, 均 为干扰波. 在 反射波 法勘探中, 我们 根据各种环境、激发以及传播 因素产生的 干扰的动力 学和运动学 特点,将干 扰波分为两 类, 其一是 规则干扰波 。其二是不 规则干扰波 ,下面分述 其主要特点 :1. 规则干 扰波规则干扰波主要有:声波、 面波、工业 电干扰、多 次反射波、 侧面波以及 绕射波等。其主要 特点为 在时间或空 间上表现出 一定的规律 性, 能 量一般较 强。 与有效波的差异主 要表现在频率、 视速度和到达时间 三个方 面, 并 且大部 分干扰主要 表 现出视 速度和到达 时 间二个方 面与有效波 存在差异。 如面波、声 波和多次反 射波等。其 波谱特征见图 . 不规则 干扰波它主要包括微震(即与激发 震源无关的 地面扰动), 低频和高频背景等。其主要特点· 64· 图 半 ” 字形 测线图 “ 半 ” 字形 测线是在时 间和空间上 表现出无规 律性, 即 是 一种 随机的 能量较强、 频 率不定的 干扰 。 与 有 效波的差 异主要体现 在频率上。 其波谱特征 见图 们了 解有效波和 干扰波的特 征和差异, 其 目的在 于在采集和 处理的过程 中, 选 择 合适的方 法, 压 制干扰波, 突 出 有效波, 以 便更 好地解决地 质问题. 有效 波和干扰波 的实 际观测记 录参见图( 图 震 波的 频率 谱( a), 视 波 长 谱 ( b)和 视速 度谱 ( c)和观测系 工程地 震反射波法 勘探的测线 应根据工作 任务,探 测 对象,前 期地质和 物探工作程 度 ,地质构 造和地形、 地物等条件 来布置。一 般情况下, 可参考下列 原则:1.测线 最好为直线 。2.主测 线尽量垂于 岩层或构造 的走向,以 便于最大限 度地控制构 造形态。3. 测 线 要尽可 能与其它物 探测线一致 , 若 测区 内有钻井, 则 测线要 尽可能通过 钻井 ,以便于 综合分析解 释物探资料 和地质资料 。 4.测线疏密程度应根据地质 任务,探测 对象勘探精 度等因素确 定。一般情 况下,要布置适 量的与主测 线垂直的联 络测线, 以 确定 地质构 造 的 整 体 格 架 以 及 检 测 不 同 测 线 上 反 射 波的对比 闭合精度。 如图 .测线布 置 应尽 可能 避 开地 形起 伏 较大和地物障 碍等线路, 力 求以 最少的工作 量来解决 地· 65·图 平 面图 表示 观测 系统图 用综 合平 面图 表示 观测 系统质问题 。 6.测线布置应尽可能远离非 地震干扰源 。如厂矿的 机械振动, 公路上频繁 行驶的汽车引起 的振动, 以 及 高压线 引起的交流 干扰等。 若 无 法避免 , 应尽 量使测线垂 直穿过干 扰源,以 便降低干扰 波对有效地 震信号的影 响。 在对一条测线进行观测时, 为提高效率 ,通常都是 每放一炮, 多个观测点 进行观测,每次激 发时所 安置的多道检波器的观测地段称为地震排列 。 我 们 把 激发点与接收排列的 相对空间位置关系称为观测系统 。 显 然可见 , 观 测 系统的 选择和设计 与勘探地质 目的, 干 扰波与有 效波的特点 , 地 表施工条 件等诸因素 有直接关系 . 下 面 我们就 常用的几种 观测系 统的图示 和设计进行 论述。 1.综合 平面图示法如图 它 是目 前生产中最 常用的 观测系统图 示 方法 。它 从分布在 测 线上 的各 激 发点出发, 向 两 侧作与 测线成 45角的直 线坐标网, 将测线上对应的接收排列投影 到 该 45角 的 斜 线 上 ,并用颜 色或加粗线 标出对应线 段。 2.简单 连续观测系 统如图 a)所 示 ,为 了 实 现 对 地 下 界 面 进 行 连 续 观 测 的 目 的 ,沿 测 线 布 设 多个 激发点, , 在 地段接 收, 可 观测 间的反 射段, 仍211接收 , 可 观测到 间的反 射段。 然 后移 动排列在 地段观 测, 分 别 在 、2122可勘探 和 段界面 ,依此沿 测线连续地 激发、接 收,直至测 线结束 。3O 434系统称为 简单连 续观测系统 。 由 于在 排列两端分 别激发, 所 以又 称 双边放 炮观 测系统 。 又 因 该观测系统 对地下反射 界面仅一次 采样, 所 以 又称为 单次覆 盖观测系统 。 所 得的地震 剖面为单次 剖面。 如 果 震源 固 定 在 排列 的 一 端 激发 。 每 激 发一 次 , 排 列沿 测 线 方 向向 前 移 动 一次 (半 个 排列 长 度 )。那 么 这 种 观 测 系 统 叫 做 单 边 激 发 (或 叫 单 边 放 炮 )简 单 连 续 观 测 系 统 ,如 图 b)。如果震 源位于排列 中间, 也 就 是在激 发点的两边 安置数目相 等的检波器 同时接收, 这种观测 形式叫做 中间激 发观测系统 (或叫中 间放炮观测 系统 ),如图 c)所示 。· 66·图 续 观测 系统发 ; 发 ; 发 ; 次 覆盖简单连 续观测系统 的最大特点 是接收段靠 近激发点, 能 避开折 射波干涉, 便 于野外 施工。但 受面波和声 波干扰较大 。 3.间隔 单次覆盖观 测系统根据压 制干扰波的 需要, 或 地 表条件 的原因, 激 发点与接 收排列的第 一道检波点 间 隔一段距 离 (或者说 偏离一段距 离 ), 如图 d) 所示,这 种观测系统 称为间隔观 测系统 。激发点 与排列上第 一道检波点 间的间隔距 离称为偏移 距。 4. 多次覆盖观测系统为了压 制多次反射 波之类的特 殊干扰波, 提 高地震 记录信噪比 , 采 取有 规律地同时 移动激发点与接收排列, 对地下界面反射点多次重复 采样的观测 形式叫多次 覆盖观测系 统 。其设汁 思想如图 了 解界面上反 射点 不 只在 发 , ,还分别在 它 们以 的中点 布。 如 果11, 则 的投影与 共中心 点 )重合, 且 每次 观测到的都 是来自 反射, 些道的公 共反射点。 这 些 道组成的道 集称为 射点道集 。 由 于炮检距 的不同, 道 集 内各道的旅 行时间仍满 足双曲线规 律。 在 野外生产 中一般放一 炮用 多道接 收, 我们 总可以 想办法在多 次激发获得 的多个单炮 记录上把地 下某个反射 点的共反 射点道集找出来。下面 以 24道接收单边放炮六次覆盖为 例,来说明 多次覆盖观 测系统。如图 偏移距(炮点离开第一道的距离)为一个道间距 ,每放完一炮,炮)(x点和接 收排列同时 向前移动, 移动的距离 按下式计算 :· 67·图 面 的共 反射 点时 距曲 线 图 盖 的观 测系 统 ( )2其中 收道数, 数, 单 边放 炮时取 1, 双 边 放炮时取 2。 计算可得 本例中的 。 观测系统的绘制方法 为 : 在方格 纸上按比例 尺画一条水 平直 线 ,2代表地震测线,将所有炮点按其沿测线的设计位置标上,过各炮点作 45角斜线即为共炮点线, 其 长度由排 列的投影决 定。 过 共反 射点在测线 上的投影点 作垂线, 此 垂线 称为共 反射点线 , 凡 与其相交 的共炮点线 上的道号组 成共反射点 道集 。 如 图中第 一条垂线上 分布 的21、 17、 13、 9、 5、 1分别是 时相应排 列上接收来 自第一个共 反 射点 道的道号 , 它 们组成了 射点道集 。 显 然, 道 集 内的记 录道数与 覆盖次数一致,相应地在放到 第六炮时, 可获得满足 六次覆盖的 共反射点道 集 4个,即 A、B、 C、 D, 其 继续 放炮, 则 可获 得一张连续 的六次覆盖 剖面, 它们 的共反射点 道集内的 相应道号 如表 个 共反 射点 道集 各道 的炮 号和 道号 表( 六次 覆盖 , 24道接 收)反道 射数 点炮 点 1234567891011213141516171819202122324251 21223242 1718192021223243 13141516171819202122324· 68·注:表中把反 射 点 A、 B、 C、 , 2, 3, 4……激发与接 与接收1.激发 :2.接收 :地震波 的 接 收 除观 测 系 统 和地 震 仪 的 仪器 因 素 选 择外 , 主 要 涉及 如 下 三 个方 面 的问题。 1) 检波器 的选择2)埋置 条件的选择 :3)接收 点检波方式在工程 高分辨率地 震勘探中, 通 常采用 每道单个检 波器接收的 方式, 以 减 少接收 方 式的因素 造成的高频 成分的衰减 。 但有 时, 因 表层非常疏 松, 面 波干扰非常 强烈, 为减少 后期处理 的困难, 往 往 在接收时采 用多个检波 器组合的方 式进行组合 检波, 其 结果作 为一 道的输出。如图 分析可知,组合检 波有利于提 高信噪比, 但对纵向分 辨率有一定影 响。 因 此 , 在 勘探 中, 应 根 据实际情况 和地质目的 及要求, 综 合 考虑选择检 波方 式 。与接收:利用工 程数字地震 仪进行数据 采集时, 所 涉及到的 仪器因素主 要有: 采 样 率、 记 录 长度、滤 波档以及前 放固定增益 等参数。下 面简要述之 。1. 采样率它的大 小必须满足 采样定理, 即4 910112131415161718192021223245 5678910112131415161718192021223246 12345678910112131415161718192021223247 12345678910112131415161718192021223248 1234567891011213141516171819209 123456789101121314151610 123456789101121 1234567812 123413· 69·( )1在高分 辨率地震勘 探中,为保 证不畸变地 记录有效信 号,每个最 短周期内至 少要采 4个样值或更高。这对展宽仪 器的通频带 ,提高精度 等有一定好 处,但可能 增大高频干 扰。 在实际 中选择 时, 除 上 述因素外, 还 应 考虑记 录长度问题 , 因 为 大部分工程 数字地震 仪t其记录 长度 ( 总点数 /道) 是 一定 的, 所 以不能选 择过高的采 样率, 以 免点数 太多, 存 储 容量不够 或增加不必 要的勘探成 本。 一般采 样率 的范围 为: 可 根 据勘探 目的层的深 浅、 精 度要求 和采 样t 定理等 来确定。2. 滤波档工程数 字地震仪一 般均设有低 通、 高通 、 带通、 全 通等 模拟滤波器 。 在采集 中, 为 提高地 震记录 的信噪比, 改 善记录频 谱中高、 低 频 能量的 不平衡状况 , 可根 据实际干扰 波 调查的结 果,选择合 适的滤波器 ,以压制干 扰。 3.前放 偏移距1. 道间距 x选择 大小的总原则为:经过处理 后能在地震 剖面的相邻 道上可靠地 追踪波的同一x相位并 且不出现空 间假频,根 据采样定理 有( 2 2. 偏移距 — 激发点 至排列中第 一个接收点 之间的距离 (最小炮检 距)偏移距 的大小直接 影响了有意 义的浅层反 射波的覆盖 次数, 若 太 大, 就 不能保证 有 参考作用 或主要目的 的最浅层反 射波达到最 低要求的覆 盖次数, 甚 至 拿不到超浅 层记录, 此外还有 可能造成波 的振幅和相 位的较大变 化以及波场 复杂化等诸 多问题, 所 以偏移距 一 般要求尽 可能小。 然 而偏移距太 小, 波场受 震源干扰严 重, 实际中 , 应兼顾各 种矛盾, 选 择合适的 偏移距。偏 移距的变化 对多次覆盖 (多次叠加 )的影响见图 段问题可把接 收地段选择 在尽可能不 受或少受各 种干扰波影 响的地段, 这 种 最佳接收地段 又称 为 “ 最 佳 时窗 ” 。图 单一 覆盖 层 的地 质模 型 以及 对应 的 时距 曲线 图,模型参数为: h=90m, 600m/ s, 000m/ s。图 反 射波振幅和相 位随炮检距 变化的曲线 图。 由 图可 见, 在最佳 时窗内接收 , 可避 开面波和折 射波 的干扰,此外,其反射波振幅随炮检距的增大而减小 (正常变化 ),相位随炮检距的增大而基本保持 不变 。 可 见 。 最佳时 窗的选取关 键在于选取 接收排列的 两个端点。 即 选 择偏移距 和最大炮 检距。 一般情 况下, 可 通过展 开排列法观 测试验确定 , 如图 或 根据 经验确定 ,即最大炮 检距不应大 于主要目的 层埋深的 1~ 激发不同地段接 收得到的一 张展开排列 观测记录。 其 参 数为 , 偏 移距为 3m, 100。 由 图可 见。 目 的层 反射波在近 炮点受到面 波和高频声 波的干扰。 远 炮 点处目 的层反射波相位发生了变化,因此,最佳时窗的近炮点一端不得小于 30~36m,远炮点一端· 70·图 示 意图图 动校 正示 意图可选为 70~100m。图 窗 的选 取 图 幅 曲线 ; 线图 发 点、 不同 接收 地段 接收 的展 开排 列法 浅层 反射 原理及参 数选择1.基本 原理由图 测 线上不 同位置点 等处激 发,在 一系 列对应点 3…… 处接收 来自地下界面 的反射 波, 其 旅 行时间 为 、 、 …… , 根 据1t 2t 3关系,可 求得共反射 点(共深度 点)迭加道 集内的时距 曲线方程为2241 kk  ( 式 ( 可 知, 尽 管反 映的是界面 上同 一· 71·点 不同的炮检距 却对应于不同的反射时间 。通过动校正处理,能够消kx 同 炮 检 距 的 影 响 , 即 把 在 不 同 炮 检 距 处 接 收 到 的 反 射 波 旅 行 时 减 去 正 常 时 差,使共深度点道集内所有各 记录道上的 反射波时间 都等于共深 度点处的法线0222旅行时 , 如图 由 于 共深度点道 集内各记录 道反射波都 是地下同一 界面反射 点形成的 , 因此这些 反射波具有 相同的波形 特征, 经动 校正 (即正 常时差校正 ) 之后, 把 共深度点 道集内所有 的地震记录 道叠加起来 , 就 能起 到压制与一 次反射波视 速度不同的 多 次反射波 和各种满足 统计规律的 随机干扰的 作用,从而 提高记录的 信噪比。2.叠加 特性与参数 选择:计算多 次叠加振幅 特性曲线公 式如下: ( ])221)(    称为单 位 叠 加 参量 , 。 为道间 距 , ,222 ,  x )1(1 为炮检 距, 为叠加 次数,则:n( 212 ]2)1([2)1(    余时差为( 式中 为多次 波的正常时 差。上可 见, 叠加效果的 好坏, 主要与 、 、 参数以 及叠加参量 有关。 在此, 我n 们主要 讨论以 中的频 率 为横坐 标, 固 定 值情况 下, 、 、 参数的 变化对迭加 特 f q  x 。 从高分辨率地震勘探的角度考虑,激发和接收的总原 则为:小药量激发,宽频带接 收 ,观测系统采用小道距、小偏移距、无组合检波、合适的覆盖次数观测。 数字处理 是指用计算 机对采集的 原始资料进 行以压制干 扰, 提 高 信噪比和 分辨率, 提 取 地震参 数为目的的 一整套处理 方法和技术 。 它 可为资 料解释 提供反 映地下结 构和岩性等的地震剖面和参数 。它主要包括数字滤波,速 度分析,校 正、迭加和 偏移处理。在处理过程中,将采用的各 种处理方法 、程序按一 定次序组合 起来,形成 各种处理流 程, 以实现 计算机自动 处理。 一般而 言, 任 何 一个处理流 程都不是一 成不变的, 图 个典型的 二维 反射纵波 多次覆盖资 料的处理流 程,对于 次覆盖资 料的处理也 可参照进行 。在流程图 中, 未 包括 处理时所需 参数的提取 和分析, 如 频 谱分析 等。 而 在实际处理 时又是 必须的。对多次 覆盖资料进 行叠加后的 偏移已成为 常规处理工 作。 但 是 , 由 于二 维偏移后的 剖· 72·面在进行解释时往往会出现交点不闭合现象 (这是二维偏移本身缺陷造成的 ),影响解释工作的进行,因此,目前常用 的作法是输 出二套剖面 :水平叠加 时间剖面和 偏移时间剖 面, 前者用 于解释时作 交点闭合, 后者用作层 位对比。由于各阶段涉及到的方法技术较多, 为突出重点, 在此将以实质性处理阶段的方法 技术为主进行讨论。图 所谓频 谱 (振幅谱 )表示波 的能量相对 频率的变化 规律。。频谱分 析的目的在 于了解有效 波和干扰波 的频谱分布 范围, 以 便 选取合 适的频率滤 波器, 压 制干 扰波, 突 出有效 波, 提 高记录的信 噪比。 此外还 为进行岩性 岩相解释等 提供 参数。根据离 散傅里叶变 换理论可知 , 若 给出 时间序列 , 其 中 为时间 采样间隔, n=0,)(l, … N— l, N=析的时窗 长度,则时 间序列 的离散 傅里叶变换 为)(210 )()(  则振幅 谱 和相位 谱 分别为|)(| ( 2 )]}({]}({)(|  (]()](Im[ 实际浅 层地震资料 的振幅谱见图 见 有效波频段 主要集中在 50~150于二 维信号 的频波 谱分析, 我 们 采用二维傅 氏变换计算 。 其 结果为 谱 。),( 73·限于篇 幅,不作讨 论,请查阅 相关教材。 处理在地震 勘探中,压 制干扰,提 高记录的信 噪比是一项 贯穿始终的 关键任务。基本概念1.线性 时不变滤波 器的响应特 性和滤波机 理1)线性 时不变滤波 器的概念线性滤波器的基本性质是满足叠加原理和正比定理。设不同的信号 、 ……)(1(2到滤波器 时的输出为 、 、 …… ,如果 输入信号为)(1(2 )()()( 21 、 …… 为任意 常数,则输 出必为 )()()( 21 质即滤波 器对输入信 号的改造作 用与时间无 关。 换言 之, 当输入 为 时 滤)(出为 ,若输 入为 则输出 正好是 ,它与 时移大小 无关。)(( ( 2)滤波 器的响应特 性时间函 数之间的运 算称为时间 域运算。 时 间域中的 响应函数称 为脉冲响应 , 或 称滤 波器的时 间函数、权 函数或滤波 因子。它定 义为对单位 脉冲 输入所 得的输出 。)(t )(|)(|)( fj 其中 称为滤波器的振幅特性,它 影响输入信 号的振幅谱 ; 称为滤波器|)(| (相位 特性,它对 输入信号的 相位谱产生 改造作用。 3)线性 时不变滤波 器的滤波机 理根据滤 波器的频率 响应函数 的定义 可知,当 确定后 ,则输出为 :)(()()( 该式在 数学上称为 褶积,常用 “ *” 号表示 ,故又可简 写为:( ()()( 由此可见,在 时间 域中实 现滤 波只需 用输 入信号 与滤波因子 进 行 褶 积 运 算 ,)((滤波结果 。其离散形 式为:( ()()(   叶变换是 可逆的, 故 频率域运 算与时间域 运算完全等 价。 在 两 个域中表示 的滤波机 理归结如下 : 时间域 : )()()()()(    (傅氏 变换过程)频率域 : )()()()()(   频率域 中,输出信 号的振幅谱 和相位谱分 别为· 74·图 同 振幅 谱的 子波图 具有 相同 振幅 谱的 子波)()()( |)(|)(||)(|  2.滤波 器的稳定性 和物理可实 现性当输入 信号为有限 , 其 输出信号也 为有限时, 这 种 滤波器 就是稳定的 。 即 : 若存在 一个正整数 L,使得 输入信号 满足 ,也有 一个正数 M,使得 输出信号 满足)(|)(| )(则此 滤波器是稳 定的。|)(|对滤波 器的一个基 本要求是 “ 稳定 ” ,不稳 定的滤波器 无法使用。滤波器 稳定的充要 条件是 (  (|满足因果律 (即输入之前不会产生输出 )的滤波器称为物理可实现的。滤波器是物理可实现的 充要条件是 : 当 时0)( 器 (包括电 滤波器 )都是物 理可实现的 ,数字滤波 器则不然。3.滤波 器的分类1)无畸 变滤波器2) 相位畸 变滤波器( 纯相位滤波 器、全通滤 波器 )3)振幅 畸变滤波器4.子波 的相位延迟具有确 定的起始时 间和有限能 量的信号称 为子波。 地 震勘探 领域中子波 指的是通常 由个半到 2个周期 组成的地震 信号。 )()( |)(||)(|)(),()(   相位延 迟谱的大小 代表了子波 的相位延迟 性质。 在所有 物理可实现 的、 具 有 相同振幅谱 的子波中, 总 有一个 子波的相位 延迟谱相对 于其他子 波的相位延 迟谱而言为 最小, 这 个 子波称为最 小相位子波 。 同 样, 还 有一 个子波 的相位延 迟谱相对来 说最大,称 为最大相 位子波。其 他子波都 是混合相位 子波。 在 时间 域 中 ,最 小 相 位 子 波 的 能 量 很 快 聚 集 在 首部;最大相位子波的能量很快聚集在尾部;混合相位子波的能量很快聚集 在中部 ,如图 滤波1.理想 滤波器最理想 的滤波器是 有效波在其 频率范围 内完全无畸 变地通过, 干扰完全被 压制掉。因 此,要求其 频率响应为· 75· 其他有效波频带内01|)(|)( 响 应特性 为零 ,故理想滤波 器一 定是零 相位 滤波器 ,一定0)( 可实现的 。当然,它 也隐含着在 有效波频带 内不要有干 扰,否则无 法滤掉。 理想滤 波器的频率 响应函数图 形是一个矩 形,象门一 样,所以也 称之为门式 滤波器。1)理想 低通滤波器其数学 模型为(   ff |0 ||1)(通过傅 里叶反变换 可求出相应 的脉冲响应( tf c  22 该脉冲 响应曲线见图 b)。2)理想 带通滤波器一般情 况下, 记录中既 有高频干扰 ,又 有低频干扰 ,如图 b)所示, 则需 要设 计带通滤 波器,其数 学表达式为( a) ( b)图 和 干扰 波的 频谱( a) ( b)图 通 滤波 器的 频率 与脉 冲效 应· 76·图 通 滤波 器的 频率 响应图 理想 带通 滤波 器的 频率 响应(   其他0 ||1)( 21 响应 的方法 有二。)(低通滤波 器组合。 第二种 方法是直接 计算 的傅里 叶反变换, 可以得到相 同的结果。)(想 高通滤波器其频率 响应为(   ff |0 ||1)(而脉 冲 响 应 的 计 算 也 可 采 用 相 减 法 或直接计 算傅里叶反 变换的方法 ,得 ( t  2)( 22.数字滤波的特殊性数字 滤 波 必 须 在 数 字 计 算 机 上 进 行 运算,它 面临着 二个特殊问 题。 一 个 问题是 数字滤 波 只 能 对 离 散 时 间 序 列 而 不 是 连 续 时间函数 进行运算,即 所谓 离散性。另 一个 问题是 脉 冲 响 应 只 能 取 有 限 长 度 而 不 是 理 论要求的 无限长,也 就是有限性 。 1)伪门 现象如果 将 脉 冲 响 应 函 数 按采 样 间 隔)(采样,则 采 样后得 到的脉冲响 应时间 序 列 的频 率 特 性 除 了 有 与)((性相对应 的 “ 正门 ” 之外, 还 存 在着以 为 周 期 的 无 数 个 “ 伪门 ” 。如 图 所示, 为采样 间隔。· 77·为解决 伪门问题, 可 采取 适当提高采 样间隔 的办法 , 使 第一 个伪门出现 在干扰波 频率范围 之外,这样 作也可防止 响应畸变这 种假频效应 出现。 2)吉普 斯现象由于实 际计算中脉 冲响应函数 只能取有限 长, 即 要 对它截断, 截 断后的 脉冲响应所 对应的频 率响应函数 不再是一个 理想的 “ 门 ” , 而 是接近 于这种门的 一条幅值有 波动的曲线 ,这种现 象称为吉普 斯现象。如图 了 避 免 吉 普 斯 现 象 ,可 采 用 若 干 方 法 。其 中 之 一 是 镶 边 法 。它 从 频 率 域 角 度 考 虑 问 题 ,在 矩 形 频 率 响 应 曲 线 的 不 连 续 点 处 镶 上 连 续 的 边 , 使 频 率 响 应 曲 线 变 为 连 续 的 曲 线 。 图 镶边后的 低通滤波器 的频率响应 ,其数学表 达为:(   ||0 ||)( ||1)( 2 21 1* ff 函数 要求满 足条件)(6伪门 示意 图 图 隔 不足 引起 的畸 变图 现 象示 意图 图 低 通滤 波频 率响 应· 78· 图 和 干扰 波的 不同成分 平面 简谐 波的 传播图 有效 波和 干扰 波的 不同成分 平面 简谐 波的 传播(    0|)(||| 0|| 1|)(| 2121 件的函数 很多,余弦 镶边函数(   12 1|| ff 之一。 确 定了镶 边函数后, 利 用傅 里叶反变换 求出相应的 , 再 进行褶积 滤 波)(*吉普斯现 象的影响。 使用余弦镶 边函数( 低 通滤波脉冲 响应为 ( 212 1221* )(41 )(   也可从 时间域的角 度出发, 采用 乘因子法, 即 在截断 时不使 用矩形时窗 函数, 而)(个逐渐衰 减的时窗函 数。例如三 角形时窗函 数。从而可 减小吉普斯 效应的影响 。 3.一维 频率滤波的 度滤波1.二维 视速度滤波 的提出在地震 勘探中, 有 时有效波 和干扰波的 频谱成分十 分接近甚至 重合, 这 时 无法利 用 频率滤波 压制干扰, 需 要 利用有 效波和干扰 波在其他方 面的差异来 进行滤波。 如 果 有效波 和干扰波 在视速度分 布方面有差 异, 则 可进行 视速度滤波 。 这 种 滤波要 同时对若干 道进行 计算才能 得到输出, 因此是一种 二维滤波。 2.二维 视速度滤波 的原理二维滤 波 原 理 是建 立 在 二 维傅 里 叶 变 换基 础 上 的 。沿 地 面 直 测线 观 测 到 的地 震 波动 是一 个 随 时 间 和 空 间 变 换 的 波 , 通 过 二 维 正 、 反 傅 里 叶 变 换 得 到 其 频 率 波 数 谱),( 频波 谱的时空函 数。),(   x)2()2(),(),( ),(),(上式 说 明 , 是由 无 数 个 频 率 为 、),( 平面 简谐波所组 成, 它 们 沿测线 以播。*维 滤波的计算二维 线 性 滤 波 器 的 性 质 由 其 空 间 性 或频率 所 确 定 。 同),( ,( 一样, 在 时 二 维 滤波由 输 入信号 与滤波算子 的二维褶积运算),( ,( , 在 频 率 域 中 , 由 输 入 信 号 的 谱· 79·与滤波 器的频率波 数特性 相乘来 完成。),( ,(       ),(),(),(~ ),(),( ),1(),(),(~ 由于地 震观测的离 散性和排列 长度的有限 性, 必须用 有限个 ( 记录道 的求和 来代替对 空间坐标的 积分。( ()()()()(~ 1010    式中, 为原始 道号, 为结果 道号。n 可见,二维褶积可归结 为对一维褶 积的结果再 求和。故测 线上任一点处二维 滤波的结果 可由 的一维滤 波结果相加 得到。这 时每一 道用各自的 滤波 器处理, 其 时 间特性 取决于 该道与输出 道之间的距 离。 沿 测线依 次计算, 可 以 得到 全)(线上 的二维滤波 结果(图 滤 波的基本概 念所谓 反滤波 仍然是一个 滤波过程, 这 种滤 波过程的作 用恰好与某 个其他滤波 过程的 作用相反 。图 的 概念 ( (1)( .地震 记录的反滤 波浅层地 震勘探反滤 波的主要任 务是抵消大 地滤波作用 , 其 中包 括地震记录 道中各种 装备 ( 如检波 器、 记 录仪都可以 看成是一种 滤波装置) 对 地 震子波的滤 波作用, 从而 提高 纵向分辨 率。 4.2.
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本文标题:第四章 地震反射波法2_图文
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