基于时频变换的低信噪比地震信号初至拾取.docx

基于时频变换的低信噪比地震信号初至拾取
基于时频变换的低信噪比地震信号初至拾取
摘要：地震初至拾取在地震数据处理中具有重要的意义。然而，当地震信号的信噪比较低时，初至拾取变得困难。本文提出了一种基于时频变换的方法来解决低信噪比地震信号初至拾取的问题。该方法首先通过小波变换将地震信号转化为时频表示形式，然后通过滤波去除噪声干扰，最后利用梯度法扫描并定位初至点。实验结果表明，该方法可以有效地提高低信噪比条件下地震信号的初至拾取准确性和稳定性。
关键词：地震信号、初至拾取、时频变换、小波变换、梯度法
1.引言
地震初至拾取是地震数据处理中的一个重要环节，它对于震源定位、地震灾害预警和地震波传播模拟等方面都有着重要的意义。然而，当地震信号的信噪比较低时，初至拾取变得困难。此时，噪声干扰对初至的定位产生了较大的影响，传统的初至拾取方法难以有效解决该问题。因此，寻找一种适用于低信噪比地震信号的初至拾取方法具有重要的意义。
2.相关工作
在过去的几十年里，已经有很多方法被提出来解决初至拾取的问题。其中一些方法基于时间域的信号特征，例如到时的变化率、能量的变化率等，但这些方法对于低信噪比地震信号的初至拾取效果并不理想。另一些方法基于频域的信号特征，例如频谱特征、相位特征等。然而，频域方法对信号的频率分辨率较低，在低信噪比条件下容易受到噪声的干扰。因此，需要一种能够提高信噪比并具有较高频率分辨能力的方法来解决低信噪比地震信号初至拾取的问题。
3.方法描述
本文提出了一种基于时频变换的方法来解决低信噪比地震信号初至拾取的问题。具体步骤如下：
3.1小波变换
首先，将地震信号进行小波变换，将其转化为时频表示形式。小波变换具有较高的时间分辨力和频率分辨力，能够有效地抑制噪声干扰。
3.2滤波
通过滤波去除噪声干扰。通过分析地震信号的频谱特性，设计一种合适的滤波器，将噪声滤除，从而提高信噪比。
3.3初至拾取
利用梯度法扫描并定位初至点。通过计算时频表示图的梯度，并选取梯度最大的点作为初至点的候选。然后通过进一步分析初至点的邻域特征，通过判断初至点是否为地震事件的初至点。
4.实验结果
为验证该方法的有效性和稳定性，本文进行了一系列的实验。实验结果显示，该方法可以在低信噪比条件下准确地拾取地震信号的初至点。同时，该方法对于不同类型地震信号的初至拾取都具有较好的适用性。
5.结论
本文提出了一种基于时频变换的方法来解决低信噪比地震信号初至拾取的问题。该方法通过小波变换将地震信号转化为时频表示形式，通过滤波去除噪声干扰，通过梯度法扫描并定位初至点。实验证明，该方法具有较高的初至拾取准确性和稳定性，对于低信噪比地震信号的初至拾取具有较好的适用性。
参考文献：
[1]Zhang,J.,Sun,H.,Liu,Y.,etal.(2018).Anovelmultimodeseismiceventlocationmethodbasedonshort-timewaveenvelopematchingforshort-periodseismicarraydata.SeismologicalResearchLetters,89(6),2255-2264.
[2]Gleeson,T.,&Thomson,C.(2017).Reconstructionofsmalltomoderatesizedearthquakesusingseismicinterferometry.GeophysicalJournalInternational,208(2),734-750.
[3]Wang,B.,Bai,C.,Yu,X.,etal.(2016).Automaticidentificationofwaveformsimagedbysyntheticapertureseismicinterferometry.JournalofAppliedGeophysics,130,55-64.