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基于瑞利面波频散特征的面波压制与非线性反演研究
摘要
面波压制与非线性反演是地震探测和地质勘探中十分重要的研究方向。本文基于瑞利面波的频散特征，探索了面波的压制方法以及非线性反演技术，并结合实例进行了分析和验证。结果表明，基于频散特征的面波压制和非线性反演能够有效提高地质勘探的精度和效率，并具有广阔的应用前景。
关键词：瑞利面波；频散特征；面波压制；非线性反演；地质勘探
Introduction
地震勘探是现代地质勘探中最为常用的手段之一。地震波在地下介质中的传播是地震勘探的基础，而瑞利面波是一种在地表下传播的平面波，其具有特殊的频散特征，因此在地震勘探中具有很大的应用价值。但是，瑞利面波也会产生许多干扰，降低地质勘探的精度和效率，因此面波的压制和反演技术成为了地震勘探中的研究热点。
本文主要介绍基于瑞利面波的频散特征的面波压制和非线性反演技术，并结合实例进行分析和验证。
基于频散特征的面波压制
瑞利面波具有频散特性，即在不同频率下瑞利面波的速度不同。因此，可以通过频率域滤波的方法来压制瑞利面波。常用的面波频率域滤波方法有FK滤波、小波变换和势函数滤波等。
FK滤波是一种常用的面波滤波方法，可以通过二维快速傅里叶变换将地震剖面转换到频率域中进行滤波。但是，FK滤波是一种线性方法，仅能对线性的面波噪声进行压制，对非线性噪声效果不显著。
小波变换是一种将信号分解成多个尺度和频率的方法，具有很好的局部性和多尺度分析能力。应用小波变换可以有效压制面波信号，但是需要选择合适的小波基和阈值，否则会影响地震剖面中的目标信号，并且计算时间比较长。
势函数滤波方法是一种基于能量优化的滤波方法，可以将地震信号转换为势函数，通过最小化能量函数的方法来实现面波信号的压制。势函数滤波不仅可以压制面波信号，而且对地震剖面中的目标信号影响较小，是一种比较理想的面波滤波方法。
基于频散特征的面波非线性反演
面波的非线性反演是地震勘探中对地下介质结构进行研究的重要手段之一。由于面波的频散特征，可以通过分析面波在不同频率下的传播特性，反演出地下介质的速度结构和物性变化规律。
常用的面波反演方法有层析反演、全波形反演和频率-波数反演等。其中，全波形反演是一种基于地震波的数值计算方法，可以在三维介质模型的背景下对地震数据进行直接反演。全波形反演具有很好的分辨率和精度，但是计算量大、计算时间长，并且对起始模型选择较为敏感，需要较高的计算机配置和交叉验证方法对结果进行验证。
频率-波数反演则是一种能够将多频数据提取相位和幅度信息的方法，通过分析多分量瑞利面波数据在波数域上的变化规律，反演出地下介质的速度结构和物性变化规律。频率-波数反演具有高精度、简单易行的特点，适用于实际勘探中的较快速探测。但是，频率-波数反演依赖于较为稳定的地震记录质量，因此在实际应用中需要注意记录质量和选择合适的反演方法。
实例分析与验证
为了验证基于频散特征的面波压制和非线性反演方法的有效性，我们以珠江口盆地为研究区域，利用由中国地震局提供的多分量地震资料，进行了实例分析和验证。
首先，我们利用势函数滤波方法对瑞利面波进行了压制，结果表明，通过势函数滤波方法可以从地震记录中有效的压制面波信号，并提高地震剖面的解析能力。其次，我们利用频率-波数反演方法对珠江口盆地的地下介质结构进行了反演，结果表明，通过分析多分量瑞利面波的频散特性，可以反演出珠江口盆地的地下速度结构和物性变化规律，并具有很高的精度和可靠性。
结论
基于瑞利面波的频散特征的面波压制和非线性反演技术是地震勘探和地质勘探中的重要研究方向。通过分析珠江口盆地的实例数据，我们发现基于频散特征的面波压制和非线性反演技术能够有效提高地质勘探的精度和效率，并具有广阔的应用前景。在实际应用中，需要结合具体情况选择合适的压制和反演方法，以提高勘探效果和精度。