[发明专利]一种地面微地震监测资料初至到时检测方法

权利要求书

1.一种地面微地震监测资料初至到时检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：

获取地面微地震监测数据，采用时间—频率域滤波方法进行降噪处理；选取时窗，提取时窗内各道微地震记录；从波形、频率、相位、振幅值四个方面计算每两道微地震数据之间的时差；计算各道微地震事件的相对到时；对各道微地震记录进行时差校正；利用时差校正后的微地震记录得到参考道；检测参考道的微地震绝对到时；计算各道微地震事件的初至绝对到时。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，从波形、频率、相位、振幅值四个方面采用以下公式计算每两道微地震数据之间的时差：

其中，W是微地震记录长度，x_i(w)和x_j(w)分别为第i个和第j个波形记录道在采样点w处的相似幅值，相似幅值由振幅值、主频值、瞬时相位组成，和分别为x_i(w)和x_j(w)的一阶导数公式，在保证相位不变的情况下提高数据的频带范围，计算的时差更加精细，具体用数值差分计算，Δt_i,j为第i个和第j个记录道微地震的到时差。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，根据两两记录道微地震事件的到时差Δt_i,j＝t_i-t_j，计算各道微地震事件的相对到时。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，若参与计算的微地震记录有N道，则可得到下列方程：

At＝Δt (2)

其中，A为0，1和-1组成的稀疏系数矩阵，Δt为到时差向量，t为相对到时向量；式(2)的最小二乘解可由下式求出:

t＝(A^TA)^-1A^TΔt (3)

其中，A为0，1和-1组成的稀疏系数矩阵，A^T为A的转置矩阵，Δt为到时差向量，t为相对到时向量。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，对时差校正后的微地震记录进行相邻道零延迟相似幅值互相关计算，发挥微地震事件波形相似的优势，并对零延时相似幅值互相关结果进行叠加，通过叠加处理压制了噪音的不利影响，获得参考道；相邻道零延迟相似幅值互相关并叠加的计算式为：

其中，X为时差校正后的相邻道微地震波形记录x_i与x_i+1的零延迟相似幅值互相关函数叠加的参考道记录，N是微地震记录道数，W是微地震记录长度，w是微地震波形记录内第w个采样点，为时差校正后的记录道i在采样点w处的相似幅值，相似幅值由振幅值、主频值、瞬时相位组成，从三个维度保证计算的准确度。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，使用加权的长短时窗能量比方法，检测参考道的初至绝对到时T₀；计算公式为：

其中，X(w)为时差校正后的相邻道微地震记录x_i与x_i+1的零延迟相似幅值互相关叠加道记录，w为样点序号，W_L和W_S分别表示为长时窗和短时窗的长度，和分别为短时窗和长时窗内的微地震记录相似幅值均值，m为微地震记录的采样点序号，R(m)为加权的长短时窗能量比。R(m)的极大值对应的时间即为参考道的初至绝对到时T₀。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，采用加权长短时窗能量比算法对参考道的初至到时进行检测，当加权的短时窗与长时窗的能量比R(m)超过给定的阈值时，代表检测到了参考道的初至到时，阈值是根据微地震波形记录综合计算得到，能够反映数据中有效信号和噪音干扰的占比。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，将各道的相对到时与参考道的初至绝对到时相加，即得到各道的初至绝对到时，即：

T_k＝T₀+t_k (6)

其中，T₀为叠加参考道的初至到时，t_k为各道的相对到时，T_k为各道的初至绝对到时。