全文摘要
本发明涉及一种基于三维稀疏聚焦域反演的噪声型数据一次波反演方法，先用线性算子相乘的形式表示地下全体波场、一次波波场、表层相关算子和多次波波场地下的物理传播关系；以线性算子构建基于L1范数一次波反演过程；将噪声型被动源数据一次波和表层相关算子初始值带入双凸优化反演过程，获得一次波估计初值；由一次波初值和波场间的关系来求取表层相关算子的初值；构建三维聚焦稀疏算子引入双凸优化一次波反演过程求取噪声型被动源数据一次波估计值；通过表层相关算子和噪声型被动源数据一次波交替迭代反演，获得噪声型被动源数据一次波估计值。本方法能在一次波估计过程中压制噪声型被动源数据的相干噪声、纠正远偏移距同相轴误差的一体化进程。
主设计要求
1.基于三维稀疏聚焦域反演的噪声型数据一次波反演方法，主要包括以下步骤：a、输入噪声型被动源数据；b、根据地下全波场、一次波和多次波的物理关系，用线性算子相乘的形式表示地下波场传播的物理过程式中，L为线性算子的集合，pnoise和pnoise，0分别代表输入波场列向量和噪声型被动源数据的一次波波场列向量；代表矩阵和向量的Kronecker乘积；BlockDiag代表在频率域生成对角线的块状矩阵；ft和ft*分别代表能够实现时频域互相转换的傅里叶正反变换算子；I代表单位算子；A代表表层相关算子；c、随后，引入L1范数构建噪声型被动源数据一次波估计反演体系，避免被动源数据一次波估计过程陷入局部最小值；pnoise，0←argmin\\|\\|pnoise，0\\|\\|1s.t.\\|\\|pnoise-Lpnoise，0\\|\\|2≤σ通过谱梯度投影法即SPGL1求解上述最优化方程，得到一个初始的噪声型被动源数据一次波估计值，σ为输入数据的L2范数；d、将一次波估计值pnoise，0带入下式A＝argmin\\|\\|P-Pnoise，0(I+AP)\\|\\|2求取第一次迭代过程中表层相关算子的估计值；e、构建三维稀疏变换算子S以及聚焦去噪算子D，然后将算子结合为其中，S是三维稀疏变换算子，为2维curvelet变换以及1维wavelet变换的组合，D是聚焦去噪算子，通过该算子能够实现噪声型被动源数据在聚焦域的去噪和远偏移距处的波形重构；f、将构建好的三维稀疏聚焦算子T引入到反演过程中，将初始的一次波估计值pnoise，0置零，同时将求取的表层相关算子A的估计值带入到下式中去使用SPGL1算法进行求解，得到噪声型被动源数据一次波估计值g、重复步骤d，得到下一次迭代的表层相关算子的估计值；h、将新的表层算子的估计值带入到步骤f中，直到得到的残差小于规定值，所得的一次波估计结果即为噪声型被动源数据的一次波估计值。
设计方案
1.基于三维稀疏聚焦域反演的噪声型数据一次波反演方法，主要包括以下步骤：
a、输入噪声型被动源数据；
b、根据地下全波场、一次波和多次波的物理关系，用线性算子相乘的形式表示地下波场传播的物理过程
设计说明书
技术领域
本发明属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种噪声型被动源数据的一次波反演方法，特别涉及一种基于三维稀疏聚焦域反演的噪声型数据一次波反演方法。
背景技术
在地球物理勘探中，被动源地震勘探是一个新兴领域。它的提出与应用极大地的丰富了人们对地震波传播规律及性质的认识和研究，被认为是地球物理勘探的一大进步。不同于人工激发震源的主动源勘探，被动源地震勘探不需要人工震源，而是将地下的微振动或背景噪声作为震源。因此，被动源地震勘探能够极大的节约生产成本。
噪声型被动源地震探勘是被动源地震勘探中极为重要的一种勘探方式，通常背景噪声被视为噪声型被动源数据的震源。通过将检波器放置在地表，接收来自地下的波场从而形成被动源数据地震记录。
针对被动源数据地震记录，互相关算法是最常用的一种处理被动源数据的算法。该算法能够将被动源数据进行转化，形成地表激发，地表接收的虚拟炮集记录，从而获得地下的构造信息。同时，该虚拟炮集同传统主动源地震记录一样，不仅包含一次波信息也包含表层相关多次波信息。但是，这种方法依赖于地下均匀照明的假设，在激发角度和强度方面需要具有一致性。在实际采集中，这种假设很难实现，因此互相关算法很难提供具有准确振幅的近地表响应，所以获得结果也无法为后续的地震数据处理解释以及地下成像提供准确的地震资料。
为了克服上述问题，Van Groenestijn等人(2010.Estimation of primaries bysparse inversion from passive seismic data.GEOPHYSICS 75(4).SA61–SA69)改进了针对传统主动源地震记录的一次波估计方法EPSI(Estimation of primaries by sparseinversion)，使其能够使用于被动源地震数据多次波的压制。改进后的EPSI不需要满足地下均匀照明的假设就能获得具有准确振幅的一次波响应。然而，该方法需要人为设置时窗，事先设置准确的一次波响应初始值。程浩等人(2015.Estimating primaries frompassive seismic data.EXPLORATION GEOPHYSICS 46(2).184-191)提出将L1范数稀疏反演与EPSI相结合，避免了传统EPSI 需要人为设置时窗的缺点，同时也提高了一次波响应估计结果的精度。然而，现有的这些方法基本只适用于脉冲型被动源数据，同时也无法解决被动源数据远偏移距振幅不准的问题。 Gabriel等人(2015.Closed-loop surface-relatedmultiple elimination and its application to simultaneous datareconstruction.GEOPHYSICS 80(6).V189-V199)提出Closed-loop SRME，该方法用一种更为稳定的目标函数进行主动源地震记录一次波的估计，但是该方法并不能直接应用于噪声型被动源地震数据的处理。
噪声型被动源数据中存在大量的相干噪声，会对一次波反演产生严重的干扰，因而这些方法如果直接应用在噪声型被动源数据上难以获得理想的效果。因此，针对噪声型被动源数据一次波估计的研究也鲜有报道。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，对Closed-loop SRME及其相关方法进行大量针对性的改进，提出一种基于三维稀疏聚焦域反演的噪声型数据一次波反演方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
首先，对噪声型被动源数据的特征进行分析，通过与主动源数据进行对比，总结相应的特征，针对噪声型被动源数据的具体特征提出相应的解决方案；然后，噪声型被动源数据的相干噪声和常规噪声有所不同，其形态和地震记录中的同相轴颇为类似，因此很难使用常规的去噪方法进行去噪，为此我们考虑将聚焦变换应用到噪声型被动源数据的处理中；最后对 Closed-loop SRME方法的目标函数进行改进并引入三维稀疏变换作为约束条件，同时将聚焦变换作为算子的形式引入到噪声型被动源数据多次波压制的过程中去，从而构建噪声型被动源数据一次波估计以及噪声压制的一体化进程。
一种基于三维稀疏聚焦域反演的噪声型数据一次波反演方法，包括以下步骤：
a、输入噪声型被动源数据；
b、根据地下全波场、一次波和多次波的物理关系，用线性算子相乘的形式表示地下波场传播的物理过程
式中，L为线性算子的集合，pnoise<\/sub>和pnoise，0<\/sub>分别代表输入波场列向量和噪声型被动源数据的一次波波场列向量； 申请码:申请号:CN201910006635.5 申请日:2019-01-04 公开号:CN109738950A 公开日:2019-05-10 国家:CN 国家/省市:82(吉林) 授权编号:CN109738950B 授权时间:20191105 主分类号:G01V 1/30 专利分类号:G01V1/30 范畴分类:31G; 申请人:吉林大学 第一申请人:吉林大学 申请人地址:130012 吉林省长春市前进大街2699号 发明人:孙婧;王德利 第一发明人:孙婧 当前权利人:吉林大学 代理人:张岩;王立文 代理机构:22201 代理机构编号:长春吉大专利代理有限责任公司 优先权:关键词:当前状态:审核中 类型名称:外观设计设计图
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