Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 基于时频域内低秩提取的沙漠地震信号处理 | |
| 闫杰 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 吉林大学 |
| 中文摘要 | 现如今,人类社会发展对石油、天然气等不可再生资源的需求日益增加,而常规油气藏地区与易开采区域的油气资源不断被消耗,所以,对于环境复杂、开采难度较大的油气藏地区进行的油气资源勘探研究已经成为资源勘探领域的热点。位于塔里木盆地的沙漠地区富含丰富的油气资源,因此,对其进行地质勘探、分析地质结构、探明资源储备情况具有十分重要的意义。而地震勘探方法作为一种具有高精度、低成本特点的资源勘探手段,它能够提供一整套由浅至深的详细而较为准确的地层构造资料,但是,由于沙漠地区的环境特殊性与复杂性,采集到的地震资料往往会受到沙漠随机噪声的影响,这些噪声具有非高斯、非平稳、频率低的特点,严重淹没了有效信号,难以达到地震资料高信噪比、高分辨率、高保真度的“三高”要求,得不到具有高质量的地震勘探资料。因此,研究有效压制沙漠地震随机噪声的方法对于油气资源勘探具有十分深远的意义。地震勘探噪声压制方法发展至今,国内外诸多优秀学者已经提出、改进并运用了很多有效的算法。在传统的地震噪声压制方法中,带通滤波器、小波变换结合阈值的算法已经得到广泛应用,并取得了较好的处理效果,但由于沙漠地震资料中有效信号与低频的随机噪声有频率混叠,以上方法则会受到一定的局限性。近年来,时频分解方法与低秩矩阵估计算法发展迅速。时频变换用于定位记录信号的各个振荡分量。由于地震信号的非平稳特性,使用它们的时频域模态分量进行信号分析,代替单纯考虑频域或时间域(一维)中的信号,通常会得到更多的信息量。由于在时频分解域中,低频的沙漠地震噪声可以被看作保留了低秩性质,其在变换域当中的秩要低于有效信号在变换域当中的秩,所以紧接着,利用低秩提取的方法可实现噪声压制。本论文是基于时频分解方法与低秩矩阵估计算法开展的对于沙漠地震信号去噪算法的研究。根据沙漠地震资料有效信号与噪声在时频分解域内矩阵秩不相同的特性,本文提出了在时频域内进行低秩成分提取的方法来实现信噪分离。首先选用时频分解方法VMD对地震信号进行单道处理,分解为若干模态,在不丢弃任何模态的情况下,将分解好的各个模态进行重新组合,构造一个信号分量矩阵,然后对其进行OptShrink低秩成分提取,最后达到去噪目的,该方法简称为VMD-OptShrink。然而,由于OptShrink算法本身等原因,在秩选取方面难度较大,所以,本文在该方法基础上又提出一种在时频域内简化秩选取的方法,称为简化秩选取VMDSSGoDec,二者区别在于整个算法中低秩提取次数不同,简化秩选取VMDSSGoDec通过降低构造出的信号分量矩阵维度来简化秩选取,以实现噪声压制。本文将上述方法应用于合成沙漠地震记录与实际沙漠地震记录来验证本文提出算法的有效性,并从时域、频域、信噪比改善、均方误差计算等多方面证明本文方法的去噪性能,并与已提出的经典方法作对比。合成记录与实际记录实验结果表明,此方法在沙漠低频噪声方面的去噪效果要优于以往提出的去噪方法,有效信号保留完整,同相轴的分辨率与连续性有着明显的提高,对于面波的压制也十分彻底,合成记录中,信噪比可提高约13dB,充分说明了本文提出的算法在沙漠地震信号噪声压制方面的优势。 |
| 中文关键词 | 沙漠地震信号 ; 噪声压制 ; VMD ; 低秩矩阵估计 ; OptShrink ; SSGoDec |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | P631.4 |
| 来源机构 | 吉林大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/338149 |
| 作者单位 | 吉林大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 闫杰. 基于时频域内低秩提取的沙漠地震信号处理[D]. 吉林大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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