[发明专利]一种基于自适应块匹配的沙漠地震信号位置检测方法

说明书

本发明涉及一种基于自适应块匹配的沙漠地震信号位置检测方法，属于实际地震勘探环境下有效信号的位置检测方法。将地震信号看成高维数据，通过谱多流形聚类算法大致确定有效信号的区域，在此区域中选取标准块；将原始地震信号分成不同尺寸的数据块，并计算其与标准块之间的能量差值，得到能量差值矩阵，自适应的保留最优尺寸的匹配块，实现信号位置检测。本发明可以在准确检测低信噪比下沙漠地震信号位置的同时保留信号特征，对地震勘探具有较大的应用价值。

技术领域

本发明涉及的是实际地震勘探环境下有效信号的位置检测方法，通过地震信号的位置检测，将地震信号从观测数据中提取出，并做进一步的解释和处理。

背景技术

地震信号位置检测是地震信号分析和处理的基础。通过地震信号的位置检测，将地震信号从观测数据中提取出来，做进一步的解释和处理。近几年来，沙漠等复杂地表地质条件下的地震勘探愈发重要，信号位置检测对沙漠地带深部地震资料处理以及油气储集层的识别等具有重要的现实意义。

将谱多流形聚类和块匹配理论引入地震勘探信号位置检测中，弥补了传统同相轴定位方法不能有效处理具有复杂非线性结构数据的不足。

传统的聚类方法假设数据聚集在一些原型的附近,利用数据点之间的欧氏距离来度量其“相似性”,而忽略了数据点形成的潜在几何结构。然而很多真实数据的分布通常自然地聚集在一些低维的流形附近。谱多流形聚类(SMMC)是一种包含了流形的局部相似性和几何相似性两种约束的聚类方法。通过对相似性矩阵的改变来提高聚类结果的准确性。

块匹配理论可以获得局部数据块之间的内在关联，能够较好的保留同相轴的细节信息，从而实现地震数据有效信号的匹配与识别。传统的块匹配技术采用人工分块方式且块的大小固定不变，忽略子块内含特征信息，而块匹配理论结合谱多流形聚类技术，充分考虑有效信号和噪声的时空特征差异及其局部切空间结构，构建包含子块特征的非线性降维模型，依据特征相似性匹配准则，实现相似数据子块间的有效匹配，从而在低品质地震数据中检测出有效信号位置，对其进行精确定位。

发明内容

本发明提供一种基于自适应块匹配的沙漠地震信号位置检测方法。通过谱多流形聚类算法充分利用流形采样点所内含的自然的局部几何结构信息来辅助构造更合适的相似性矩阵，并最终得到信号位置的大致区域，在此区域选取标准块，通过自适应的块匹配算法可以获得局部数据块之间的内在关联，依据特征相似性匹配准则，实现相似数据子块间的有效匹配，较好的保留同相轴的细节信息，从而实现沙漠地震数据有效信号位置的检测。

本发明采取的技术方案是，包括如下步骤：

(1)地震勘探野外数据采集时，沿地震测线等间距布置Z个检波器组，检波器组的数量20～2000个，激发炮点后，每个检波器可以得到一道地震勘探记录，Z道记录组成一幅二维的地震勘探记录，将这个二维的地震勘探记录矩阵化表示，形成一个M×N的矩阵,其中，M∈[40,1200]，N∈[20,100]；

(2)对形成的M×N的矩阵运用谱多流形聚类算法，提取沙漠地震信号的大概位置区域，确定标准块，计算其能量值E；

1)构造相似性矩阵W：

计算M×N的矩阵中点x_i和点x_j之间的相似性权值w_ij，由相似性权值w_ij构成相似性矩阵W＝{w_ij}，W∈R^M×N,i∈[1,M],j∈[1,N]；

2)计算对角矩阵D＝{d_ii}，其中

3)定义一个矩阵L，L＝D-W,对其进行谱分解，得到最小k个特征值对应的特征向量μ₁,…,μ_k；