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实际地震资料中通常含有各种能量强弱不一的噪声干扰,这些干扰极大的降低了资料的信噪比,给其后的反褶积、叠加与偏移处理都带来了很大的影响。高分辨率地震处理建立在高信噪比的基础之上,因此,压制这些干扰很有必要。小波变换作为一种新的方法技术,由于其具有同时在时间域与频率域分析的特点,在信号的分析处理方面得到了广泛的应用,将其应用于地震信号噪声的处理,有着好的应用前景和研究价值。本文的研究工作主要围绕小波变换消噪过程中阈值方法的选择及阈值的选取,同时将一维小波方法与F-K滤波方法、二维小波方法与F-K方法以及这三种方法结合起来进行噪声的去除。
本文首先介绍地震信号中各种干扰的特点及形成原因,以及广泛使用的一些消除相干干扰和随机干扰的方法,同时对小波分析的一些基本原理进行了介绍。
阈值方法虽然广泛应用于信号噪声处理,但很多都是有针对性的,也就是说根据所研究信号的不同而形式多样,而在进行地震信号噪声处理时,也应该根据其噪声的特点选取合适的方法,对某种信号噪声处理效果可以的阈值方法,应用到地震信号中可能就不是很适用,因此有必要对地震信号小波消噪处理中的阈值方法有更清楚的认识,确定比较适用的方法。本文介绍了应用于各种不同信号消噪处理的阈值选取方法,并将这些方法应用于地震信号中随机噪声的消除,找到一种比较适用的阈值选取方法,这种方法不同于固定阈值方法及其它一些常规阈值方法,它充分考虑了信号和噪声在小波域的传播特性的差异。同时,当地震信号中噪声的幅度相对有效信号幅度大得多时,任何基于小波变换消噪的方法都会受到影响,可以先采用一种不同于常规软硬阈值方法的阈值方法,对高幅度噪声进行一定程度的压制,然后再进行其他消噪处理。
F-K滤波方法是一种利用频率和视速度差异对面波进行消除的方法,通过对地震信号的F-K谱进行分析,确定面波能量的大致区域,进行有效切除,但F-K滤波方法容易损失有效信号。使用一维小波变换方法,通过小波分解,确定面波能量所处的主要频带,可以消除面波干扰,但这种单独使用一维小波变换的方法,并不能彻底消除面波干扰。本文在F-K滤波的基础上,使用一维小波变换方法对F-K方法切除的噪声进行有效信号的提取,充分发挥小波变换的时频特性,最大限度地保持有效信号,同时对F-K谱进行分析,找出单频干扰能量带,进行切除,消除单频干扰。在消除了面波干扰和单频干扰后,然后运用经过实践检验的有效的阈值方法对随机噪声进行消除,考虑到尽可能保持高频有效信号,选择硬阈值处理。
二维小波方法用于二维信号的噪声处理一个很大的优势是其考虑了信号的空间相干性,而相干性符合地震信号的特点。而单独使用二维小波变换方法去噪同样面临噪声消除不彻底的问题。本文对二维小波变换的分时分频去噪处理进行了一定的研究,对其应用于消噪处理的特点和不足进行了分析,同样,文中使用二维小波变换对F-K滤波后的噪声进行了处理,提取了噪声中的有效信号;尝试将二维小波变换方法用于前面一维和F-K方法联合消噪处理后的地震剖面,消除剩余的面波干扰和其它相干干扰,同时对直达波和折射波进行了压制。