[发明专利]一种主动源共成像点叠加多道面波分析方法

说明书

本发明提出了一种主动源共成像点叠加多道面波分析方法，其特征在于，首先利用多次叠加观测系统获得多道面波分析数据，提取不同共炮点道集的共成像点道对；然后利用相位叠加方法获得共成像点每个道对的相速度‑频率谱，将不同道对相速度‑频率谱叠加；根据叠加相速度‑频率谱图的极大值，获得共成像点的面波频散曲线；最后根据面波迪克斯关系获得反演初始模型，并利用最小二乘反演方法获得成像点的S波速度结构。本发明采用特有的频散曲线的计算方法，获得瑞利波的频散曲线。由于计算散度曲线所涉及的各炮点集共中心道数较少，探测小地质单元的分辨率高，提高了CIPMASW的抗噪声能力，保证了CIPMASW的勘探深度。

技术领域

本发明涉及以浅层地下S波速度结构调查为目标的主动源多道面波分析方法，具体是一种主动源共成像点叠加多道面波分析方法。

技术背景

用瑞利波频散曲线反演地下介质中的S波速度是50多年来的一个研究点(Dorman等， 1962年；Nazarian等，1983年；Stokeo等，1994年；Xia等，2002年、2014年；Elin等， 2018年)。在地表也即自由表面附近，纵波震源产生地震波的大部分能量是面波(Richart 等，1970年)。瑞利面波的相速度对S波速度非常敏感(Matthew，M.等人，2017年)，为通过面波相速度反演地下S波速度结构提供了前提。20世纪80年代引入了面波(SASW)的谱分析方法(Nazarian等，1983)。SASW采用脉冲震源和一对接收检波器来产生和接收瑞利面波。SASW方法在80年代和90年代得到了广泛应用(Gucunski等，1991年；Stokeo 等，1994年)。SASW方法因为只使用两道进行计算，它的抗噪声能力不强，优化噪声控制标准是一个很大的挑战(Park等，1999)。为了克服SASW方法的缺点，Park等人开发了MASW 方法(Park等，1998，1999)。

目前，学者主要对MASW方法的参数(Park等，2002年、2010年、2011年)、S波速度反演方法(Giulio等，2012年；Xia等，1999年；Sylvain等，2017年；Matthew等，2017 年)、高阶模式(Gao等，2016年；Xia等，2003年；Zhang等，2003年)、被动源MASW(Park 等，2005，2007，2008；Feng等，2015)等方面进行了大量的研究。MASW方法按照共炮点模式采集并保存数据，共炮点道集的成像点是整个接收排列的中点。MASW频散曲线的计算方法(Park等，1999)决定了成像点(即接收排列的中点)的频散曲线是接收排列下的整个地质单元影响的平均结果。这些情况导致MASW方法的横向分辨率较差，限制了MASW 法探测小异常地质单元的能力。因此，本发明致力于开发一种新的多道面波波分析方法，以提高探测小异常地质单元的分辨率。

发明内容

本发明的目的是为了提高主动源面波勘探方法对小异常地质单元目标体的分辨能力，特别是提高横向分辨率，而提供了一种主动源共成像点叠加多道面波分析方法(CIPMASW)。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提出一种主动源共成像点叠加多道面波分析方法，首先利用多次叠加观测系统获得多道面波分析数据，提取不同共炮点道集的共成像点道对；然后利用相位叠加方法获得共成像点每个道对的相速度-频率谱，将不同道对相速度-频率谱叠加；根据叠加相速度- 频率谱图的极大值，获得共成像点的面波频散曲线；最后根据面波迪克斯关系获得反演初始模型，并利用最小二乘反演方法获得成像点的S波速度结构。因为该方法利用不同炮集在共成像点附近的道对，大大减小了传统多道面波分析方法利用整个排列计算频散曲线的平均效应，大大提高了横向分辨率。

本发明的数据采集观测系统和反射波多次覆盖(叠加)观测系统一致，最小炮检距一般采取排列长度，从观测的共炮点道集中，按照共成像点选取该共成像点对应每炮集中的相邻检波器对，该检波器对的中心对应共成像点位置：