本发明涉及一种成像方法及装置，属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种基于时窗能量比的槽波地震散射成像方法及装置。
背景技术：
槽波地震勘探是利用煤层中激发和传播的导波来探查煤层岩性变化，以及煤层中异常构造的一种地球物理方法。由于槽波地震勘探的准确率较高，探测距离较大，它在煤矿开采中的应用越来越广泛。但是槽波信号具有频散特征，通常能量较弱，记录的信噪比较低，严重影响到槽波探测的成功应用。为此，槽波数据也采用类似地面地震勘探中的多次叠加技术。然而，槽波是频散波，它具有很高的频率、很宽的频带，如果把槽波共中心点道集(cmp)像地面地震勘探一样直接进行动校正、叠加，并不会得到很好的效果。因此，槽波数据采用包络叠加的方法进行处理，即对数据进行hilbert变换后再做包络叠加，从而偏移成像。由于这种方法要求异常构造与接收巷道之间近似平行，但实际中异常构造与巷道之间存在不同的夹角，同时槽波具有的频散特性使得包络较宽，包络叠加后难以实现共反射叠加。因此，槽波勘探在不同地区的成像效果差异较大，适应性较差。
散射波成像方法是近些年出现的比较高级的算法，成像质量好，目前还没有应用于槽波成像。采用该方法进行槽波数据成像是一个比较好的选择，但包络叠加分辨率较低的问题仍然会影响该方法的应用，在应用过程需采取有效措施，避免包络叠加对分辨率的影响。
技术实现要素：
本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种基于时窗能量比的槽波地震散射成像方法及装置。该方法及装置首先对接收到的槽波记录采用长短时窗比法进行特征变换，经过变换的槽波记录，其中的槽波信号振幅特征的变化得以突出，从而弱化槽波频散特性对分辨率的干扰；然后对变换后的槽波记录抽取共散射点道集，使用基于等效偏移距的散射波成像方法进行成像，达到提高槽波记录成像精度的目的。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
(1)、将槽波单炮记录建立观测系统后按道依次输入，逐道、逐点计算时窗能量比，进行特征变换；
(2)、对变换后的槽波记录重排，将共中心点道集上的反射能量映射到散射双曲线上，形成共散射点道集(csp)；
(3)、在csp道集上选择合适的频率范围进行滤波；
(4)、对csp道集进行速度分析，获取偏移速度；
(5)、应用kirchhoff积分方程对csp道集叠加求和，得到偏移成像剖面。
因此，本发明具有如下优点：本发明首先通过对原始单炮记录做特征变换，突出了槽波位置处的振幅特征，从而提高了槽波信号的分辨率。然后在成像时采用散射波成像，这种方法对复杂地质目标及低信噪比地震资料有较好的成像效果，将其用于槽波数据的成像，能显著提高对矿井灾害隐患的探查精度。
附图说明
图1为本发明的技术流程图；
图2为sta/lta技术流程图；
图3为槽波模拟单炮记录sta/lta前后对比；
图4为加了噪音的槽波模拟单炮记录sta/lta前后对比；
图5为基于sta/lta的实际槽波数据散射成像结果。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
参见图1，本发明通过以下步骤实现：
(1)、将槽波单炮记录建立观测系统后按道依次输入，逐道按下式对每一个样点计算时窗能量比，用计算结果替代原样点值。具体的如图2所示。
式中，j代表采样时刻，cf(j)为j时刻槽波信号的特征函数值，计算时采用均方根振幅，sta为短时窗内信号特征函数的平均值，lta为长时窗内信号特征函数的平均值，m与n分别为长、短时窗内的样本数。
(2)、根据震源-散射点-接收点的走时关系，将其由双平方根方程转换为单平方根方程(下式)，再利用单平方根方程将所有输入道的采样点以散射点为中心，映射在给定的等效偏移距道上，形成共散射点道集(csp)。
式中，x是散射点与共中心点在地面投影之间的距离，t0是散射点处的垂直单程旅行时，v是t0处的均方根速度，h是半炮检距，he为等效偏移距。
(3)、对槽波数据的csp道集做频谱扫描，选择有效信号能量最突出的频率范围进行滤波。
(4)、利用csp道集做速度分析，拾取速度谱上的能量团，即为t0时刻的均方根速度，得到偏移速度。
(5)、应用kirchoff积分方程对csp道集进行求和，得到csp道集的偏移成果结果，csp道集的偏移成像公式可写为：
式中，pout(x,y,z,t＝0)为成像结果，
(6)、依据偏移成像结果解释可能存在的地质异常体。
通过对输入记录计算能量时窗比，使得有效信号能够以同相轴的形式表现出来，参见图3-1，3-2。其中，图3-1为输入的原始槽波记录，3-2为经过时窗能量比特征变换后的记录。经过变换的槽波记录，以同相轴形式表现出来的槽波信号更容易识别，且变换后的记录对弱信号也有较好的保留，同时记录上有效信号的能量强弱关系也没有在变换后被削弱。
加噪数据参见图4-1，对加噪数据进行时窗能量比特征变换后的记录参见图4-2。可以看出，时窗能量比特征变换对加噪数据的处理同样能够提高槽波的识别度。另外，在加噪记录中，直达槽波与反射槽波交叠部分淹没于噪声中难以分辨，经过时窗能量比特征变换，这部分信号得到较好的还原，整个记录的信噪比得以提升。
图5是用本发明方法成像的结果，成像结果中，深色区域能量较弱，属正常区域，浅色区域能量较强，为异常区域。当巷道周围存在断层、陷落柱、采空区等异常体时，以异常体作为散射点产生散射波，由此得到的散射波偏移成像也就反映出异常体所在的位置，它在成像剖面上以异常能量的形式反映出来。图5中巷道周围的浅色能量异常，即是对巷道周围存在异常的反映，根据成像剖面显示的异常与实际揭露对比，二者吻合较好，且具有相对较高的分辨率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。