地震记录的时间域反褶积、仿真及在地震计方位角相对测量中的应用

介绍了一种用冲击不变法从速度响应平坦地震计二阶传递函数设计得到的递归滤波方法,比用双线性变换得到的递归滤波系数少,因此使用更方便.作者用此方法作了反褶积与仿真的数值实验和实际地震记录的短周期仿真试验,仿真结果与实际仪器记录符合较好;并将此法应用于地震计方位角的相关分析法相对测量,结果与不仿真的相关分析测量相比更接近寻北仪的绝对测量结果.     

叠后储层地震滤波质量控制方法

地震数据的噪声往往覆盖了有用的地质信息,需要对地震数据进行滤波处理.在滤波处理过程中,为减少噪声对地震解释带来的假象,形成了很多相关的技术.但在地震解释滤波质量控制方面所做的研究工作很少.因此,建立叠后储层地震滤波质量控制标准,可以提高地震数据的品质及减少地震解释的假象.根据滤波前后地震资料的合成地震记录相关系数、信噪比地震属性以及时频特征三个方面对叠后储层地震资料滤波处理进行质量控制,通过对比处理前后地震资料发现:滤波后地震资料井震相关系数得到提高;滤波前后均方根地震属性变化大的地方对应信噪比属性值较小,且滤波前后地震剖面及属性与信噪比剖面及属性均具有较好的对应关系;在频谱上,滤波前后频带宽度、主频和能量保持一致.以上对地震滤波处理的控制方法中,经实际结果检验及分析可以看出,滤波前后地震资料的时频特征一致性是保证滤波质量的重要手段,另外信噪比以及与信噪比相关的地震剖面及属性在评价地震资料滤波合理性上也优于合成记录及常规地震属性对地震资料滤波质量的评价.针对叠后断裂检测实例,据该滤波质量控制标准,确保断裂检测精度.     

地震几何属性的快速算法实现

地震几何属性被广泛用于提取地震数据中的几何结构特征,从而辅助解释相关的地质沉积和构造过程.本文提出基于多种递归滤波和构造导向滤波的地震几何属性快速算法,能显著提高地震相干和体曲率的计算效率和分辨率.递归滤波的计算效率远高于传统的加权求和计算,且其计算成本与平均窗口的大小无关;同时,利用高维滤波的可分离特性可以将其分解为多个一维滤波来进一步提升计算效率并有利于多线程并行运算.此外,使用构造导向滤波实现相干计算,可以有效地消除倾斜构造对结果的影响而无需传统方法中耗时的插值运算.三维实际地震数据的应用结果表明,本文提出的快速算法能将传统的相干和曲率属性计算速度提高10～30倍且对断层的刻画更加完整和连续.     

压制空间非平稳地震勘探随机噪声的ROAD径向时频峰值滤波算法

径向时频峰值滤波算法是一种有效保持低信噪比地震勘探记录中反射同相轴的随机噪声压制方法,但该算法对空间非平稳地震勘探随机噪声压制效果不理想.本文研究空间非平稳地震勘探随机噪声,即各道噪声功率不同的地震勘探随机噪声,其在径向滤波轨线上表征近似脉冲噪声,在径向时频峰值滤波过程中干扰相邻道滤波结果.为了减小空间非平稳随机噪声的影响,本文提出一种基于绝对级差统计量(ROAD)的径向时频峰值滤波随机噪声压制方法.该方法首先根据径向轨线上信号的绝对级差统计量检测空间非平稳地震勘探随机噪声,然后结合局部时频峰值滤波和径向时频峰值滤波压制地震勘探记录中的随机噪声.将ROAD径向时频峰值滤波方法应用于合成记录和实际共炮点地震记录,结果表明ROAD径向时频峰值滤波方法可以压制空间非平稳地震勘探随机噪声且不损害有效信号,有效抑制随机噪声空间非平稳对滤波结果的影响.与径向时频峰值滤波相比,ROAD径向时频峰值滤波方法更适用于空间非平稳地震勘探随机噪声压制.     

地震干涉测量法近地表散射波分离技术

针对山地地震勘探数据低信噪比问题,近地表散射波分离意义显得尤为突出,地震干涉测量法为此提供了一种技术手段.本文将地震干涉测量理论和散射理论结合起来,导出了近地表散射波地震干涉测量表达式,分为互相关型和褶积型表达式,它们由实际波场和背景波场干涉测量构成.根据近地表散射波分离理论,结合陆上地震勘探实际观测系统,采用褶积和反褶积混合型地震干涉测量配置,用实际地震资料展示了近地表散射波分离技术的应用效果.经过理论分析和砾石区实际资料试验,表明地震干涉测量不仅能分离测线上散射源产生的散射波,而且能分离部分侧面散射波.该技术的优点在于它适应于起伏地形和不均匀近地表结构,并且不需要起伏地形和近地表速度信息.为了从实际资料中消除近地表散射波,本文采用多道匹配滤波自适应减法,在砾石区见到较好效果.     

以虚拟地震的理论格林函数为模板搜寻小地震

搜寻小地震而得到更加完备的地震目录是地震学的基本课题.传统的匹配滤波方法用已知地震的波形与连续观测做互相关,可有效识别小地震.然而,一些地区缺乏早期观测或地震活动性低而无真实地震可做模板,造成传统匹配滤波法难以施展.使用虚拟地震的理论波形做模板可解决该问题.若使用的虚拟地震包含所有可能的震源机制,即离散地覆盖整个震源机制解空间,虚拟地震的数量将大量增加,导致计算量剧增.本研究借鉴裁剪-粘贴法(CAP)中对滑动互相关的处理方式,发展了以虚拟地震的理论格林函数为模板的匹配滤波方法(Green′s function-based matched filter,简称为GFMF),在不改变计算结果的前提下通过减少滑动互相关的次数,节省计算时间.本文将该方法应用到加州一地震序列,凭借对震源位置和震源机制的网格搜索,得到了该序列的时空分布变化特征和该区域全部中等地震的震源机制.研究结果显示,虚拟地震可以用作模板来检测小地震以解决真实模板地震不足的问题.若不对虚拟地震的震源机制进行遍历,得到的地震数量将减少70%以上.这表明本研究对震源机制遍历的相关优化是重要的.     

地震记录的广义分维及其应用

根据分形理论,对不同信噪比地震记录的分维特征进行了分析,指出地震记录中噪声背景与信号部分具有不同的分维尺度,地震道时间序列的分维数值与计算时所用的测量尺度有关,因此,可利用广义分维的概念计算地震记录的分数维.地震记录广义分维大大提高了分形算法在计算机自动识别地震波震相时的抗噪声能力.最后用本文方法对实际地震记录进行了有效的初至波自动拾取.     

使用双线性变换构造实时地震波形仿真滤波器的方法研究

介绍了直接使用双线性变换把模拟系统的传递函数转换为离散系统的传递函数,构造出由宽带数字地震记录,仿真出传统模拟地震仪器记录波形的递归滤波器的方法,从而使在线实时波形仿真成为可能。并通过比较利用实际宽带数字地震记录,分别采用频域仿真和本文算法构造的仿真滤波器仿真得到的波形,验证了本文算法的正确性。     

五原4.2级地震前后地震波形分析

通过仿真和各种滤波方法分析处理了2005年2月27日五原M84．2级地震前后震中附近几个台站的地震记录资料,对五原4．2级地震出现的波形异常现象分析后发现,仪器的幅频特性、不均匀构造以及传播路径很可能是主震波形出现异常的原因。     

地震干涉偏移在随钻地震资料处理中的应用

地震干涉偏移是新发展起来的地震成像方法,它是在地震干涉理论基础上进行的成像处理.地震干涉偏移不需要速度模型,算法快捷,能够解决某些特殊条件下的地震成像问题,具有消除震源子波影响和提高分辨率的优点.本文结合实际工区F158随钻地震资料,通过反褶积干涉处理,得到高分辨率高信噪比的记录,然后进行了干涉偏移成像.通过与实际地震...     

EDAS-C24型数字测震仪实时数据的解码及加速度和位移仿真的实现

本文尝试使用了一种图形编程语言进行数据解码和仿真研究,阐述了用该语言实现EDAS-C24型数字测震仪实时数据流的解码过程,提出了在G语言下利用数字滤波器逼近模拟积分器及模拟微分器响应实现对解码数据实时仿真的方法,并通过设定频带宽度,比较了设计的补偿滤波响应和实际的幅频响应的一致性.结果表明,在设定的频带内,补偿滤波响应和实际的幅频响应是一致的,仿真的精度是理想的,成果已经在广东省地震科普馆的地震互动区部署运行,取得了一定的实效.     

Numerical simulations and the problem of periodicity in the cratering record

Ages of craters in the record of impacts on earth may be uniformly period, totally random, or a mixture of the two. These alternatives are studied through numerical simulation wherein time-series analysis is performed on real and simulated sequences to which random noise has been added to represent age-dating uncertainty. We conclude that the real record is most likely to have been generated by a mixture of random and periodic impacts, with the random events constituting the majority.     

南京地震台数字与模拟记录测定震级的对比研究

分析了CTS-1宽频带数字地震仪和模拟仪器DD1、DK1记录的地震资料,发现在地震记录与大震速报方面,数字仪器可以代替原来的模拟仪器,并与模拟记录实现“无缝”连接。     

井下地震计方位角检测技术应用研究

本文利用波形相关分析法对井下地震计方位角检测精度及一致性进行分析研究.研究中在地表布设地震计进行不同距离、不同频带多套地震计方位角检测对比测试,并在四川泸州、宁夏灵武、陶乐、河南安阳、清丰、陕西定边等6个分别安装井下甚宽频带、宽频带、短周期地震计的台站,进行地表同台址不同频带多套地震计与井下地震计方位角检测及一致性对比测试.根据全球噪声模型1~10s之间存在明显的噪声峰值的特点,对测试数据进行0.2~0.3Hz带通滤波和仿真处理,通过分析得出,对于不同地震计组合,测试地震计方位角检测结果一致性较好,根据地表不同距离、不同频带地震计组合的检测精度和地脉动记录的特点,认为井下地震计方位角检测精度优于4°.     

基于Hi-net速度记录计算地震反应谱

强震仪和测震仪均能记录地面运动,强震仪输出的加速度记录主要用于分析结构地震反应,测震仪输出的速度记录常用于确定地震信息.由于这2种记录均描述地面运动,且覆盖结构地震反应分析所需频带范围,速度记录能否用于计算结构地震反应引起了人们的关注.为分析开源Hi-net速度记录用于计算结构地震反应时的精度,作者选取同台记录的加速度...     

A system identification approach to the detection of changes in both linear and non-linear structural parameters

This paper explores the potential of a new time domain identification procedure to detect changes in structural dynamic characteristics on the basis of measurements. This procedure is verified using mathematical models simulated on the computer. The experiments involve two eight-storey steel structures with and without energy devices, and a 47-storey building at San Francisco during the Loma Prieta earthquake. The recursive instrumental variable method and extended Kalman filter algorithm are used as identification algorithms. An exploratory investigation is made of the usefulness of various indices, such as mode shape and storey drift, that can be extracted accurately from identification to quantify changes in the characteristics of the physical system. It is concluded that the change of storey drift is the key information to the detection of changes in structural parameters, from which the proposed system identification algorithm can be applied with an appropriate inelastic model to simulate the dynamic behaviour of real structures undergoing strong ground motion excitations.     

测震数采仪记录的钻孔应变

A seismometer data acquisition unit has been used in the Changping seismic station to record the output of a strainmeter.The output of a strainmeter was sampled at a rate of 100/sec by seismometer acquisition from the original rate of 1 per minute.Plenty of high frequency sampled data was recorded.The minute value curve calculated from the seismometer acquisition are consistent with that of the original data sampled by the strain acquisition system.More complete waveforms were recorded with a higher sampling rate,and seismic phase parameters calculated by using higher sampling rate strain seismic waves are also in consistency with the results of its predecessors.Spectra of the strain seismic waves are compared with that of seismic waves recorded by a seismometer in the Shisanling seismic station,and their trends are almost the same.Besides,some lower frequency components still exist in strain seismic waves.     

偏振分析在地震信号检测中的应用

给出了一种3分量地震数据偏振分析的技术,并将其应用到人工地震勘探信号的提取中。该技术基于时域算法,通过对协方差矩阵的本征分析,在滑动时间窗内计算偏振特性,由偏振椭圆导出表征质点运动的各种属性,并利用质点运动的特征构建偏振滤波器。本文对3分量合成地震记录和野外探测实验的实际3分量记录进行偏振分析研究,并在此基础上进行偏振滤波,有效地提高了信噪比。     

KFD——宽频带大动态反馈地震计的设计和性能

我们设计了一种便携式的宽频带反馈地震计,并与标准长周期地震计(763)及力平衡式宽频带反馈地震计(STS-1V,STS-1H)作了比较,并在不同干扰环境及工作条件下进行了考验.结果是令人满意的.地震计由一台垂直向和两台水平向组成.其惯性质量为0.8kg,自然机械振动周期为15s(秒),机械品质因素约为50.用一差动电容位移换能器将惯性质量的位移变化转变成电信号,而加于电磁系统的反馈使质量维持在它的平衡位置附近.该仪器在其通带范围内具有平坦的位移频响特性.这由反馈网络决定,它相当于一个具有30s 自然周期的位移传感长周期(LP)地震计加上截止频率为0.03s 的二阶低通滤波器系统.该仪器的动态范围为100dB,阻尼为0.8.设计中着重考虑便携性,安装方便以及对环境干扰的有效屏蔽及低功耗.      

Ground motion record simulation for structural analysis by consideration of spectral acceleration autocorrelation pattern

A novel approach is introduced to generate simulated ground motion records by considering spectral acceleration correlations at multiple periods. Most of the current reliable Ground Motion Record(GMR) simulation procedures use a seismological model including source, path and site characteristics. However, the response spectrum of simulated GMR is somewhat different when compared with the response spectrum based on recorded GMRs. More specifi cally, the correlation between the spectral values at multiple periods is a characteristic of a record which is usually different between simulated and recorded GMRs. As this correlation has a signifi cant infl uence on the structural response, it is needed to investigate the consistency of the simulated ground motions with actual records. This issue has been investigated in this study by incorporating an optimization algorithm within the Boore simulation technique. Eight seismological key parameters were optimized in order to achieve approximately the same correlation coeffi cients and spectral acceleration between two sets of real and simulated records. The results show that the acceleration response spectra of the synthetic ground motions also have good agreement with the real recorded response spectra by implementation of the proposed optimized values.