联合地震初至走时与早至波形的深度学习速度建模

地震初至走时和早至波形数据含有丰富的速度结构信息,被广泛用于地震速度建模.采用初至走时建模稳定,但精度不足;而地震波形速度建模虽然精度较高,但稳定性较低.联合采用初至走时和早至波形可能有助于同时提高速度建模的稳定性和精度,但走时和波形的物理意义不同,在数据结构上存在明显差异,难以直接在常规层析成像或波形反演中联合.本文提出联合地震初至走时与早至波形的深度学习速度建模方法,通过对特征数据集的异构数据进行维度变换,使初至走时和早至波形以不同通道输入到深度神经网络,形成相对应的速度模型映射.数值实验结果表明,该方法实现了初至走时和早至波形在速度建模中的优势互补,其建模精度优于仅采用初至走时及仅采用早至波形的深度学习建模方法和层析成像方法.利用异构数据开展深度学习速度建模的思路,对联合其他数据开展高精度速度建模也具有借鉴意义.

基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法

南黄海新近系沉积层与其下方中-古生代海相地层之间速度差异大,存在强波阻抗界面,导致接收的浅部和中深部地层的反射波振幅差异极大.一般全波形反演方法未考虑不同界面反射波振幅的差异,对南黄海浅部沉积层速度的反演效果好,而对中深部地层速度的反演效果差.为此,本文提出一种基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法.该方法对中深部弱反射波数据施加较大的权重,对浅部强反射波数据施加较小的权重,从而均衡浅、中和深部地层反射波的振幅,使得自浅至深所有地层速度均能得到较好反演效果.同时,该方法利用海底地震资料和拖缆地震记录积分的低频成分反演低波数背景速度场,利用拖缆资料的高频成分提高反演模型的分辨率,充分发挥了拖缆和海底地震资料的优势互补作用,获得了比仅使用单一资料更好的反演结果.根据地震剖面和钻井资料,建立了南黄海中部隆起的速度模型.利用该理论模型的合成地震记录对本文方法进行了测试和分析,验证了本文方法的正确性和有效性.

时序数据库在海量地震波形数据分布式存储与处理中的应用初探

通过分析时序数据库的技术特点和海量地震数据存储和处理的需求,设计和实现了基于时序数据库的地震波形数据存储和处理系统。经过开发、测试和应用比较,新的地震时序数据库系统具有高可用、实时存储吞吐量大、历史数据压缩率高、分布式处理速度快等优势,能够较好地解决地震波形数据体量激增带来的存储和处理困难问题。

基于地震数据子集的波形反演思路、方法与应用

地震数据与地下介质物性参数之间的复杂关系,决定了地震全波形反演在理论方法上面临着强烈的非线性难题.地下不同物性参数的不同分量在地震数据上具有不同的表现,勘探的不同阶段对地下介质模型的精度也具有不同的要求,这就决定了在地震全波形反演过程中不必时刻追求地震数据全部信息的匹配,部分信息的匹配就有可能解决现阶段的某些问题,还可以一定程度上规避匹配全部地震信息所遇到的强烈非线性难题.基于这样的考虑,我们提出了利用地震数据子集进行波形反演的思路,给出了统一的反演方法,并通过基于包络数据子集以及反射波数据子集的波形反演的理论模型与实际资料反演试验,证明了所提出的波形反演思路和方法的正确性.

基于TCP/IP协议的地震波形数据实时传输技术在数字地震台网联网中的应用

介绍了TCP/IP传输协议及其在广东省数字地震台网联网中进行地震波形准实时传输应用的技术思路和解决方案

基于背景噪声互相关格林函数的单台时间误差估计

从江苏省数字地震台网2011年的宽频带记录数据中,选取了不同背景噪声区域下的两组不同台间距的台站(A,B每组4个台站),两组台站的平均台间距分别为44.6和30.5km.首先,运用滑动窗互相关技术,测量出各台站对间背景噪声互相关格林函数随时间的偏移量ΔDS i-S j,然后通过奇异值分解来求解由ΔDS i-S j与系数矩阵构成的超定方程,从而计算出单个台站的时钟误差ΔSi;并引入协方差矩阵来估计不同置信水平下计算结果的误差范围.计算结果表明,除去明显的钟差误差(>3s)外,8个台站的时间误差平均均方根为0.421 5s,A与B两组台站在置信水平为95%时的时间误差范围分别为±0.454 4s和±0.428 3s;而采用HYPOSAT定位方法对2010—2011年江苏地区的地震进行定位,得到的平均走时残差约为0.386s.两者的计算精度基本相当,表明基于背景噪声互相关格林函数计算出的单台时间误差是可信的.

对后续震相的认识促进了地震层析成像的发展

与地震初动震相相比,后续震相包含有更为丰富的地球内部信息,因此逐渐地在地震层析成像研究中得到重视。文中以赵大鹏等最近的层析成像研究为例,介绍了通过增加后续震相到时信息得到的新的层析成像研究成果,包括通过使用反射波,仅用两个地震台站就可以进行地壳成像研究;深度震相到时的增加,拓宽了区域成像范围,成功实现了台网外部层析成像;随着国际地震中心(ISC)提供的更丰富的各种后续震相到时,对后续震相的认识和使用促进了全球体波走时成像的发展和对地球深部结构及动力学过程的认识。另一方面,地震学相关领域的进步,使得更多的后续震相能够被拾取并被应用到成像研究中,这将大大提高对地震波形信息的挖掘,提高对研究地区下三维结构的认识,极大地促进地震层析成像学的发展。

“国家数字地震台网分中心地震波形数据管理和服务”系统

国家数字地震台网分中心负责分析处理国家数字地震台网和区域有人值守数字地震台网的资料 ,为了更好地使这些数据在实际应用中发挥作用 ,分中心开发研制了一套地震波形数据的管理和服务系统。

山东及附近海域构造环境剪应力场分析

利用山东数字地震台网的地震波形记录,选取2007年以来台网记录清晰的M_L≥2.0数字地震波形资料,计算每次地震的环境剪应力值τ_0和矩震级M_W,并分析其相关关系;结合山东地区地质构造和地震活动性特点,对胶东半岛及北部海域、南黄海北部地区、沂沭带地区、冀鲁豫交界地区应力场分布和时空变化进行细致分析,并探讨其区域特征及与地震活动性的关系。

子波整形方法在大庆徐家围子深层气藏连片处理中的应用

在连片处理中,关键因素是地震资料的波形一致性问题。在不同年度采集的多区块连片处理中,不同的激发因素和接收条件,会今导致原始数据在子波振幅、频率、相位等方面存在明显的差异。在常规处理中,多采用频率、反褶积等匹配方法,来调整不同震源、不同区块原始资料的频率和相位关系,但这种处理方式会影响叠前处理的效果。通过子波整形方法,可以有效地消除不同震源类型、不同区块等采集因素所造成的区块间波形差异,互相关系数达到0.9以上。该方法应用在大庆徐家围子的深层气藏十九个区块,满覆盖面积为5 058.8 km2三维大连片叠前偏移处理中,取得了明显的效果。

首都圈数字地震台网地震事件波形的管理与服务

介绍了首都圈数字地震台网地震事件波形数据的管理和服务系统的基本功能及使用方法,该系统利用GMT,SAC作为后台处理软件,通过perl,Unix Shell程序实现首都圈地震事件波形数据的网络发布。

2014年云南鲁甸M_W6.1地震:一次共轭破裂地震

烈度与余震分布显示2014年云南鲁甸MW6.1（MS6.5）地震的发震构造较复杂.为深入了解鲁甸地震的发震断层与破裂特征,本文考虑了单一断层破裂和共轭断层破裂的情况,对震中距250km范围内的近震资料（宽频带资料和强震资料）和远震体波资料进行了反演,得到了鲁甸地震的破裂过程,探讨了滑动分布与余震分布之间的关系.根据反演得到的滑动分布、震源时间函数和波形拟合,认为鲁甸地震是一次在北西向主压应力与北东向主张应力的统一应力场下发生的两条共轭断层先后破裂的一次复杂地震事件.在破裂开始后0-2s,破裂主要发生在ENE—WSW向（近东西向）的断层上,随后NNW—SSE向（近南北向）断层开始破裂,释放了大部分的地震矩.由于近南北向断层南段（即震中以南）的破裂规模较大,且以左旋走滑为主,对近东西向断层的西段起到了一定程度的解锁作用,可能是震中以西无明显主震破裂但存在密集余震分布的主要原因.

不同频带数字化测震对比

通过对蒙城地震台不同频带数字化测震仪器记录的波形及震级进行对比分析,得出不同频带仪器记录不同地震事件的特点及其优越性,有利于提高数字化资料分析的精度。在进一步保证蒙城地震台观测资料的完整性和提高全频带数字化测震观测质量的同时,为蒙城地球物理野外观测研究站的科学研究提供有力数据支持。

声波全波形反演目标函数性态

地震波传播的复杂性所引起的地震反演中强烈的非线性问题是目前全波形反演在技术上遇到的最大难题,了解全波形反演中不同的目标函数随不同物性参数的不同摄动尺度的变化性态,对选择合理的反演方法和反演策略具有重要意义.本文参照Jannane等对波形反演目标函数性态的分析方法,通过变密度声波方程,分析了多种地震数据子集的不同目标函数随物性参数的摄动尺度的变化关系,重点分析了它们的非线性程度,为进行分步骤、分尺度全波形反演方法和反演策略的选择提供了理论指导.

连片波形一致性处理技术研究

波形一致性问题是地震资料连片处理中首要考虑的关键因素。多区块连片处理中,因采集年代、激发因素、接收条件的不同,原始数据在子波振幅、频率、相位等方面存在明显的差异。常规处理多采用频率、振幅、反褶积等匹配方法来调整原始资料的频率和相位关系,但这种处理方式会影响叠前处理的效果。采用连片波形一致性处理技术,有效地消除上述因素造成的区块间波形差异,互相关系数达到0.9以上。该技术应用于徐家围子断陷23个区块三维大连片处理,取得了明显的效果。

基于反射波动方程的地震反射数据波形成像

在有关波现象和地下介质物理性质空间变化的高频近似条件下,散射波退化为反射波,相应的散射波动方程退化为基于阻抗相对扰动的反射波动方程;再通过定义反射率为阻抗相对扰动沿入射波传播方向的方向导数,推导出基于反射率变化的反射波动方程。利用推导出的反射波动方程和线性反演理论,建立基于反射波动方程的地震一次反射数据波形成像方法。根据基于阻抗相对扰动的反射波动方程和基于反射率变化的反射波动方程,首先应用反射波传播算子的伴随算子,建立阻抗相对扰动近似反演方法和反射率波形偏移方法;再应用反射波传播算子的最小二乘逆算子,建立阻抗相对扰动最小二乘反演方法和反射率最小二乘波形偏移方法。针对波场传播算子的最小二乘逆算子的巨大计算量和不稳定性,在阻抗相对扰动的最小二乘反演和反射率的最小二乘波形偏移中均采用迭代方式求解。本文提出的波形成像方法,可在波动方程意义下真实地应用地震数据的波形信息,因此是真正的波动方程偏移成像方法。

自动检测地震事件筛选方法研究

重点介绍禁核试北京国家数据中心研究的自动检测地震事件筛选方法。通过分析自动检测事件关联台站分布的合理性、关联台站的类型、关联信号参数的可靠性、多频带平均能量比等方法,判断自动检测事件的真伪。以国际数据中心审核公报事件为参考,研究的筛选方法可有效筛除43%自动检测虚假事件,使得自动检测误检率降低13%,并保持较低的误筛选率。此筛选方法可对国际数据中心以及禁核试北京国家数据中心不同处理平台的自动检测事件进行筛选分析。

测震台网数据传输补数技术

针对测震台网波形数据传输中断导致丢数现象,开发测震台网自动补数系统SDARS,自动检测数据丢失现象,并从地震台数据采集器下载缺失数据;设计手动辅助补数工具软件SeisDataUtil,提供不同格式的地震数据文件的手动补数功能。通过此套补数系统,有效提高测震台网波形数据完整率,最小化减少波形数据丢失。

地震相波形分类技术在川东北的应用

四川盆地东北部地区的生物礁、潮道及河流和岩溶相等特殊地质体皆是含油气的有利区域,如何识别出这些特殊地质体成为能够找到油气资源的一种有力手段。采用钻井资料中所包含的沉积学信息可以进行非常详细的沉积研究,只是这种点上的沉积相研究成果还不能满足面(区域)上研究的需要;利用该区现有的三维地震资料,进行地震相波形分类,就能得到特殊地质体在平面上的展布,并结合钻井资料,得出地震相划分的合理性。钻井资料和地震相波形分类的结果吻合很好,表明地震相波形分类技术能够对生物礁、潮道及河流和岩溶等进行有效的识别,但该方法也受到众多因素的制约,需要把沉积和断层区分开,往往在沉积较简单的地区地震相波形分类能取得较好的效果,而断层的发育会破坏地震相波形分类的基础(地层沉积的原生信息),使地震相波形分类的解释变得异常复杂。

基于MapReduce的地震波形数据并行解压缩算法研究

近年来各省级地震台网SEED文件数据量急增。在数据处理过程中,利用原有的串行解压缩算法批量解压缩地震波形数据时存在操作繁琐、耗时较长的问题。本文引入了MapReduce并行编程模型,根据该编程模型思想结合原有串行解压缩算法,提出了一种并行解压缩地震波形数据的算法,并给出了算法的设计与实现。本文从正确性、运行效率以及可扩展性三个方面进行了对比实验,验证了使用并行算法解压缩数据的效率较高,并且能够一次实现批量地震波形数据的解压缩,且操作简单。