专利名称：：一种地震纵横波波场分离与去噪方法
技术领域：
：本发明属于地震数据处理
技术领域：
，特别是一种基于正常时差校正(NormalMoveOut，简称NM0)与奇异值分解(SingularValueDecomposition，简称SVD)联合实现地震纵、横波波场分离与去噪的方法和技术。
背景技术：
：地震波场非常复杂，单一类型地震波激发，当遇到弹性界面以后，波场会发生转换，形成转换波；另外，在野外地震数据采集时，外界各种干扰因素的影响和地震波自身的传播性质，均会带入许多规则和不规则的干扰信号，严重影响了地质信息的提取。地震纵、横波波场分离与去噪非常重要，它是提高地震资料信噪比与分辨率的前提和保障，同时是地震属性信息精细提取的基础。SVD滤波是从多道地震记录中优化提取相关信息，是利用奇异值作为正交基在信号空间正交分解的特征增强相干能量，压制噪声，即它是利用地震波的相干性差异来达到地震波场分离与去噪的方法，如果用较大的奇异值来重构数据就实现了对弱信号和随机噪音的消除；为了消除特定的同相轴，也可以舍去较大的奇异值来重构信号。现有方法几乎都只是用奇异值分解单一方法技术来对地震波场分离与去噪，尤其是不能分离地震纵波与横波，应用空间有限，而且有效信号容易受到破坏，从而妨碍了对地质信息的提取。
发明内容为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种地震纵、横波波场分离与去噪的方法，其依赖地震信号之间的时距规律差异，通过两次正常时差校正处理的手段，分别把P-P波和P-S波校平，使之在横向上达到最佳相干性，目的是把有效信号转换到一种在横向上相干性更好的处理域中，然后分别两次通过奇异值分解，提取目标信号的奇异值重构信号，从而实现地震纵、横波波场分离与去噪，这样做的结果是目的性更强，直接针对感兴趣的地震纵、横波成分进行奇异值分解来实现波场分离与去噪的目的，同时避免了有效信号损失严重等缺陷性，具有地震纵、横波分离彻底等特点。为了实现上述目的，本发明采用的技术和方案是一种地震纵横波波场分离与去噪的方法，包括如下步骤第一步将含有m道，每道有η个采样点的地震数据读取到二维数组F1中；第二步依据纵波叠加速度和P-P反射波时距规律，将原始地震数据F1进行正常时差校正，得到U。正常时差的确定方法为其中Δt为P-P反射波正常时差，χ为偏移距，t是偏移距为χ的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度；第三步对第一次正常时差校正后的地震数据L1进行奇异值分解其中，上角T表示转置，U1由L1L/的特征值向量构成，V1由L1tL1的特征值向量构成，Σ！由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上其中σia，σ1>2Λσ^为L1的奇异值；第四步对[工进行处理，提取目标信号的奇异值Σ2重构信号，得到1^2；可将信号分为两类进行重构，具体如下(1)奇异值分解低通滤波，提取P-P波场其中上角T表示转置，Llp1为奇异值分解低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，P1为L1的秩，且1彡P1彡m，ου为L1的第j个奇异值，Uj为L1L/的第j个特征向量，Vj为L1tL1的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，分离出其它地震信号其中上角T表示转置，Lhp1为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，Q1为L1的秩，且1彡Q1彡m，m为地震总道数，οw为L1的第j个奇异值，Uj为L1L/的第j个特征向量，Vj为L1tL1的第j个特征向量；P1和Q1的选择取决于奇异值的相对大小，具体做法是通过奇异值σu的下标j的函数曲线来确定；根据实际滤波情况，L2为L14^Lhpi之一；第五步依据纵波叠加速度和P-P反射波时距规律，将重构后的数据L2进行正常时差反校正后得到F2；对于其它波场，正常时差反校正后得到F3。正常时差的确定方法为其中Δt为P-P反射波正常时差，χ为偏移距，t是偏移距为χ的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度；第六步将正常时差反校正后的数据F2按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现地震P-P波分离与去噪；第七步依据纵、横波叠加速度和P-S反射波时距规律，将分离P-P波后的地震记录F3进行正常时差校正，得到L3。正常时差的确定方法为Aire=trs-t0PS=丄(V^+ζ2-ζ)+丄φ]+ζ2-ζ)vPvs其中Atps为转换反射波正常时差，Xp为震源到转换点的距离，Xs为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(Xp+Xs)的旅行时，Icips为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度，vs为S波叠加速度，ζ为反射界面深度；第八步对第二次正常时差校正后的地震记录L3进行奇异值分解其中，其中U3由L3L3t的特征值向量构成，V3由L3tL3的特征值向量构成，Σ3由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上其中σ31，σ3j2Aσ3,m为L3的奇异值；第九步对Σ3进行处理，提取目标信号的奇异值Σ4重构信号，得到1^4；可将信号分为两类进行重构，具体如下(1)奇异值分解低通滤波，提取P-S波场其中上角T表示转置，Llp2为奇异值分解低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，P2为L3的秩，且1彡p2彡m，ο3,j为L3的第j个奇异值，Uj为L3L/的第j个特征向量，Vj为L3tL3的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，分离出其它噪声。其中上角T表示转置，Lhp2为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，q2为L3的秩，且1彡q2彡m，m也地震总道数，ο3,」为L3的第j个奇异值，Uj为L3L3T的第j个特征向量，Vj为L3tL3的第j个特征向量；p2和q2的选择取决于奇异值的相对大小，具体做法是通过奇异值συ的下标j的函数曲线来确定；根据实际滤波情况，L4为Lli2、Lhp2之一；第十步依据纵、横波叠加速度和P-S反射波时距规律，将重构后的数据L4进行正常时差反校正后得到F4；对于其它噪声，正常时差反校正后得到F5。正常时差的确定方法为Atps=tPS-t0PS=—φ2Ρ+ζ2-ζ)+丄φ+ζ2一ζ)1‘VpVs其中Atps为转换反射波正常时差，Xp为震源到转换点的距离，Xs为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(Xp+Xs)的旅行时，Icips为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度，vs为S波叠加速度，ζ为反射界面深度；第十一步将正常时差反校正后的数据F4按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现了地震P-S波场分离与去噪；第十二步将正常时差反校正后的数据F5按输入时的地震数据格式输出，便完成7了正常时差校正与奇异值分解联合实现了地震波场去噪处理。由于本发明采用两次正常时差校正与奇异值分解联合处理的手段对地震纵、横波场分离与去噪进行处理，这样做的结果是目的性更强，直接针对感兴趣的地震信号成分(地震纵波、横波或噪声)进行奇异值分解波场分离与去噪，同时避免了以往技术应用空间狭窄，有效信号损失严重等缺陷性，具有地震纵、横波场分离彻底和噪声剔除干净等优点。图1为本发明地震纵横波场分离与去噪处理结果图，其中(a)原始地震记录图，(b)依据纵波叠加速度和P-P波时距规律进行正常时差校正后的地震记录图，(C)第一次正常时差校正后的奇异值和提取重构P-P波的奇异值图，(d)提取的P-P波图，(e)依据纵波叠加速度和PP波时距规律进行正常时差反校正后的P-P波图，(f)剔除P-P波的地震波场图，(g)依据纵、横波的叠加速度和P-S波时距规律进行正常时差校正后的地震记录图，(h)第二次正常时差校正后的奇异值和提取重构P-S波的奇异值图，(i)提取的P-S波图，(j)依据纵、横波叠加速度和P-S波时距规律进行正常时差反校正后的P-S波图，(k)剔除的干扰噪声图，(1)依据纵、横波叠加速度和P-S波时距规律进行正常时差反校正后的噪声图；图2为本发明地震纵波、时间和对应的正常时差校正叠加速度参数图；图3为本发明地震转换横波、时间和对应的正常时差校正叠加速度参数图。具体实施方法下面结合附图对本发明进一步详细说明。参见附图1、图2和图3，一种地震纵横波波场分离与去噪方法，包括如下步骤第一步将含有m道，每道有η个采样点的地震数据读取到二维数组F1中；第二步依据纵波叠加速度和P-P反射波时距规律，将原始地震数据F1进行正常时差校正，得到U。正常时差的确定方法为其中△t为P-P反射波正常时差，χ为偏移距，t是偏移距为χ的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度；第三步对第一次正常时差校正后的地震数据L1进行奇异值分解ζ,=其中，上角T表示转置，U1由L1L/的特征值向量构成，V1由L1tL1的特征值向量构成，Σ！由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上其中σu，οuΛσu为L1的奇异值；第四步对[工进行处理，提取目标信号的奇异值Σ2重构信号，得到1^2；可将信号分为两类进行重构，具体如下(1)奇异值分解低通滤波，提取P-P波场其中上角T表示转置，Llp1为奇异值分解低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，P1为L1的秩，且1彡P1彡m，ου为L1的第j个奇异值，Uj为L1L/的第j个特征向量，Vj为L1tL1的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，分离出其它地震信号其中上角T表示转置，Lapl为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，Q1为L1的秩，且1彡Q1彡m，m为地震总道数，OW为L1的第j个奇异值，Uj为L1L/的第j个特征向量，Vj为L1tL1的第j个特征向量；P1和qi的选择取决于奇异值的相对大小，具体做法是通过奇异值συ的下标j的函数曲线来确定；根据实际滤波情况，L2为Llil、Lhpi之一；第五步依据纵波叠加速度和P-P反射波时距规律，将重构后的数据L2进行正常时差反校正后得到F2；对于其它波场，正常时差反校正后得到F3。正常时差的确定方法为其中Δt为P-P反射波正常时差，χ为偏移距，t是偏移距为χ的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度；第六步将正常时差反校正后的数据F2按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现地震P-P波分离与去噪；第七步依据纵、横波叠加速度和P-S反射波时距规律，将分离P-P波后的地震记录F3进行正常时差校正，得到L3。正常时差的确定方法为其中Atps为转换反射波正常时差，Xp为震源到转换点的距离，Xs为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(Xp+Xs)的旅行时，tm为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度，vs为S波叠加速度，ζ为反射界面深度；第八步对第二次正常时差校正后的地震记录L3进行奇异值分解L3=Uf3I^其中，其中U3由L3L3t的特征值向量构成，V3由L3tL3的特征值向量构成，Σ3由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上其中σ31，σ3j2Aσ3,m为L3的奇异值；第九步对Σ3进行处理，提取目标信号的奇异值Σ4重构信号，得到1^4；可将信号分为两类进行重构，具体如下(1)奇异值分解低通滤波，提取P-S波场其中上角T表示转置，Llp2为奇异值分解低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，P2为L3的秩，且1彡p2彡m，ο3,j为L3的第j个奇异值，Uj为L3L/的第j个特征向量，Vj为L3tL3的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，分离出其它噪声。其中上角T表示转置，Lhp2为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，q2为L3的秩，且1彡q2彡m，m为地震总道数，ο3,」为L3的第j个奇异值，Uj为L3L3T的第j个特征向量，Vj为L3tL3的第j个特征向量；p2和q2的选择取决于奇异值的相对大小，具体做法是通过奇异值συ的下标j的函数曲线来确定；根据实际滤波情况，L4为Lli2、Lhp2之一；第十步依据纵、横波叠加速度和P-S反射波时距规律，将重构后的数据L4进行正常时差反校正后得到F4；对于其它噪声，正常时差反校正后得到F5。正常时差的确定方法为其中Atps为转换反射波正常时差，Xp为震源到转换点的距离，Xs为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(Xp+Xs)的旅行时，Icips为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度，vs为S波叠加速度，ζ为反射界面深度；第十一步将正常时差反校正后的数据F4按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现了地震P-S波场分离与去噪；第十二步将正常时差反校正后的数据F5按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现了地震波场去噪处理。实施例以100道地震记录、采样点为2048的物理模型为例说明实施步骤第一步将含有100道，每道有2048个采样点的地震数据读取到二维数组F1中。第二步依据纵波叠加速度和P-P反射波时距规律，将原始地震数据F1进行正常时差校正，得到U。正常时差的确定方法为其中Δt为P-P反射波正常时差，χ为偏移距，t是偏移距为χ的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度；第三步对第一次正常时差校正后的地震数据L1进行奇异值分解Z,=U1Z^t其中，上角T表示转置，U1由L1L/的特征值向量构成，V1由L1tL1的特征值向量构成，Σ！由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上其中σ^，σ1>2ΛσU为L1的奇异值；第四步对奇异值系列E1进行处理，提取目标信号的奇异值系列Σ2重构信号，得到L2。可将信号分为两类进行重构，具体如下(1)奇异值分解低通滤波，取前10个奇异值重构信号，提取P-P波场其中上角T表示转置，Llp1为奇异值分解低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，P1为L1的秩，且1彡P1彡m，OW为L1的第j个奇异值，Uj为L1L/的第j个特征向量，Vj为L1TL1的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，取第1广100个奇异值重构信号，分离出其它地震信号其中上角T表示转置，Lapl为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，Q1为L1的秩，且1彡Q1彡m，m为地震总道数，οw为L1的第j个奇异值，Uj为L1L/的第j个特征向量，Vj为L1tL1的第j个特征向量；第五步依据纵波叠加速度和P-P反射波时距规律，将重构后的信号进行正常时差反校正，回到原始的数据域中。对于P-P波，正常时差反校正后得到F2；对于其它波场，正常时差反校正后得到F3。正常时差的确定方法为其中At为P-P反射波正常时差，χ为偏移距，t是偏移距为χ的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度；第六步将正常时差反校正后的数据F2按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现地震P-P波分离与去噪。第七步依据纵、横波叠加速度和P-S反射波时距规律，将分离P-P波后的地震记录F3进行正常时差校正，得到L3。正常时差的确定方法为其中Atps为转换反射波正常时差，Xp为震源到转换点的距离，Xs为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(Xp+Xs)的旅行时，tm为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度，vs为S波叠加速度，ζ为反射界面深度；第八步对第二次正常时差校正后的地震记录L3进行奇异值分解其中，其中U3由L3L3t的特征值向量构成，V3由L3tL3的特征值向量构成，Σ3由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上其中的奇异值；第九步对奇异值系列Σ3进行处理，提取目标信号的奇异值系列Σ4重构信号，得到L4。可将信号分为两类进行重构，具体如下(1)奇异值分解低通滤波，取前6个奇异值重构信号，提取P-S波场其中上角T表示转置，Llp2为奇异值分解低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，P2为L3的秩，且1彡p2彡m，ο3,j为L3的第j个奇异值，Uj为L3L/的第j个特征向量，Vj为L3tL3的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，取第7100个奇异值重构信号，分离出其它噪声mLHPI=YJC7^JUJVJj=<h其中上角T表示转置，Lhp2为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，q2为L3的秩，且1彡q2彡m，m为地震总道数，ο3,」为L3的第j个奇异值，Uj为L3L3T的第j个特征向量，Vj为L3tL3的第j个特征向量；第十步依据纵、横波叠加速度和P-S反射波时距规律，将重构后的信号进行正常时差反校正，回到原始的数据域中。对于P-S波，正常时差反校正后得到F4；对于其它噪声，正常时差反校正后得到F5。正常时差的确定方法为AtPS=tPS-hps(Λ/4+^2~z)+~(Jxl+Z2-ζ)其中Atps为转换反射波正常时差，Xp为震源到转换点的距离，Xs为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(Xp+Xs)的旅行时，tm为零炮检距情况下的旅行时，Vp为P波叠加速度，vs为S波叠加速度，ζ为反射界面深度；第十一步将正常时差反校正后的数据F4按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现了地震P-S波场分离与去噪。第十二步将正常时差反校正后的数据F5按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现了地震波场去噪处理。1权利要求一种地震纵横波波场分离与去噪的方法，其特征在于，包括如下步骤第一步将含有m道，每道有n个采样点的地震数据读取到二维数组F1中；第二步依据纵波叠加速度和PP反射波时距规律，将原始地震数据F1进行正常时差校正，得到L1。正常时差的确定方法为<mrow><mi>Δt</mi><mo>=</mo><mi>t</mi><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>t</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><mfrac><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>v</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup></mfrac></msqrt><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow>其中Δt为PP反射波正常时差，x为偏移距，t是偏移距为x的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，vP为P波叠加速度；第三步对第一次正常时差校正后的地震数据L1进行奇异值分解<mrow><msub><mi>L</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>Σ</mi><mn>1</mn></msub><msubsup><mi>V</mi><mn>1</mn><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中，上角T表示转置，U1由L1L1T的特征值向量构成，V1由L1TL1的特征值向量构成，∑1由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上<mrow><msub><mi>Σ</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>σ</mi><mn>1,1</mn></msub></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd></mtd><mtd><msub><mi>σ</mi><mn>1,2</mn></msub></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><mi>O</mi></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中σ1，1，σ1，2Λσ1，m为L1的奇异值；第四步对∑1进行处理，提取目标信号的奇异值∑2重构信号，得到L2；可将信号分为两类进行重构，具体如下(1)奇异值分解低通滤波，提取PP波场<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>Lp</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></munderover><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><msub><mi>u</mi><mi>j</mi></msub><msubsup><mi>v</mi><mi>j</mi><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中上角T表示转置，LLp1为奇异值分解低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，p1为L1的秩，且1≤p1≤m，σ1，j为L1的第j个奇异值，uj为L1L1T的第j个特征向量，vj为L1TL1的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，分离出其它地震信号<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>Hp</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mi>m</mi></munderover><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><msub><mi>u</mi><mi>j</mi></msub><msubsup><mi>v</mi><mi>j</mi><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中上角T表示转置，LHp1为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，q1为L1的秩，且1≤q1≤m，m为地震总道数，σ1，j为L1的第j个奇异值，uj为L1L1T的第j个特征向量，vj为L1TL1的第j个特征向量；p1和q1的选择取决于奇异值的相对大小，具体做法是通过奇异值σ1，j的下标j的函数曲线来确定；根据实际滤波情况，L2为LLp1、LHP1之一；第五步依据纵波叠加速度和PP反射波时距规律，将重构后的数据L2进行正常时差反校正后得到F2；对于其它波场，正常时差反校正后得到F3。正常时差的确定方法为<mrow><mi>Δt</mi><mo>=</mo><mi>t</mi><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>t</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><mfrac><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>v</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup></mfrac></msqrt><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow>其中Δt为PP反射波正常时差，x为偏移距，t是偏移距为x的旅行时，t0为零炮检距情况下的旅行时，vP为P波叠加速度；第六步将正常时差反校正后的数据F2按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现地震PP波分离与去噪；第七步依据纵、横波叠加速度和PS反射波时距规律，将分离PP波后的地震记录F3进行正常时差校正，得到L3。正常时差的确定方法为<mrow><msub><mi>Δt</mi><mi>PS</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>t</mi><mi>PS</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mn>0</mn><mi>PS</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>v</mi><mi>P</mi></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>v</mi><mi>S</mi></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>S</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>其中ΔtPS为转换反射波正常时差，xP为震源到转换点的距离，xS为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(xP+xS)的旅行时，t0PS为零炮检距情况下的旅行时，vP为P波叠加速度，vS为S波叠加速度，z为反射界面深度；第八步对第二次正常时差校正后的地震记录L3进行奇异值分解<mrow><msub><mi>L</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>Σ</mi><mn>3</mn></msub><msubsup><mi>V</mi><mn>3</mn><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中，其中U3由L3L3T的特征值向量构成，V3由L3TL3的特征值向量构成，∑3由奇异值构成，奇异值由大到小排列在矩阵的主对角线上<mrow><msub><mi>Σ</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>σ</mi><mn>3,1</mn></msub></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd></mtd><mtd><msub><mi>σ</mi><mn>3,2</mn></msub></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><mi>O</mi></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd></mtd><mtd></mtd><mtd><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>3</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中σ31，σ3，2Λσ3，m为L3的奇异值；第九步对∑3进行处理，提取目标信号的奇异值∑4重构信号，得到L4；可将信号分为两类进行重构，具体如下(1)奇异值分解低通滤波，提取PS波场<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>Lp</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></munderover><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>3</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><msub><mi>u</mi><mi>j</mi></msub><msubsup><mi>v</mi><mi>j</mi><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中上角T表示转置，LLp2为奇异值分解低通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，p2为L3的秩，且1≤p2≤m，σ3，j为L3的第j个奇异值，uj为L3L3T的第j个特征向量，vj为L3TL3的第j个特征向量；(2)奇异值分解高通滤波，分离出其它噪声。<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>Hp</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mi>m</mi></munderover><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>3</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><msub><mi>u</mi><mi>j</mi></msub><msubsup><mi>v</mi><mi>j</mi><mi>T</mi></msubsup></mrow>其中上角T表示转置，LHp2为奇异值分解高通滤波后重构的信号，j为奇异值序号，q2为L3的秩，且1≤q2≤m，m为地震总道数，σ3，j为L3的第j个奇异值，uj为L3L3T的第j个特征向量，vj为L3TL3的第j个特征向量；p2和q2的选择取决于奇异值的相对大小，具体做法是通过奇异值σ3，j的下标j的函数曲线来确定；根据实际滤波情况，L4为LLp2、LHP2之一；第十步依据纵、横波叠加速度和PS反射波时距规律，将重构后的数据L4进行正常时差反校正后得到F4；对于其它噪声，正常时差反校正后得到F5。正常时差的确定方法为<mrow><msub><mi>Δt</mi><mi>PS</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>t</mi><mi>PS</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mn>0</mn><mi>PS</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>v</mi><mi>P</mi></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>v</mi><mi>S</mi></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>S</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>其中ΔtPS为转换反射波正常时差，xP为震源到转换点的距离，xS为转换点到接收点的距离，tPS是偏移距为(xP+xS)的旅行时，t0PS为零炮检距情况下的旅行时，vP为P波叠加速度，vS为S波叠加速度，z为反射界面深度；第十一步将正常时差反校正后的数据F4按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现了地震PS波场分离与去噪；第十二步将正常时差反校正后的数据F5按输入时的地震数据格式输出，便完成了正常时差校正与奇异值分解联合实现了地震波场去噪处理。全文摘要一种地震纵横波波场分离与去噪的方法，步骤为将采样点的地震数据读取到二维数组中；将原始地震数据正常时差校正；对第一次正常时差校正后的地震数据奇异值分解；提取目标信号的奇异值重构信号；将重构后的数据进行正常时差反校正；将正常时差反校正后的数据按输入时的地震数据格式输出，实现地震P-P波分离与去噪；将分离P-P波后的地震记录正常时差校正；对第二次正常时差校正后的地震记录奇异值分解；提取目标信号的奇异值重构信号；重构后的数据正常时差反校正；将正常时差反校正后的数据按输入时的地震数据格式输出，实现地震P-S波场分离与去噪；将正常时差反校正后的数据按输入时的地震数据格式输出，具有地震纵、横波分离彻底的特点。文档编号G01V1/28GK101893719SQ201010149549公开日2010年11月24日申请日期2010年4月16日优先权日2010年4月16日发明者沈鸿雁申请人:西安石油大学