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专利名称：一种瑞雷面波速度-波数分析方法
技术领域：
本发明属于地震瑞雷面波速度参数提取技术领域，特别涉及一种瑞雷面波速度-波数分析方法。
背景技术：
瑞雷面波在研究地球内部结构、近地表各种工程勘查问题中，尤其在近地表地层结构与属性特征获取方面，是一种非常有效的地震勘探方法。由于瑞雷面波存在频散特性，现有方法技术主要是基于谱来提取瑞雷面波频散曲线，根据频散曲线特性进而可提取相应的地层结构、构造等信息。其实，瑞雷面波中隐含的信息是非常丰富的，由于该方法仅 建立了瑞雷面波的传播速度(K)与波长(』)的关系，获取的信息有限，从而影响瑞雷面波解决实际地质问题的能力。

发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种瑞雷面波速度-波数分析方法，该方法具有速度-波数(K-A)关系信息提取简单、方便，传播速度与波数响应特性对应直观、明了，解决实际地质问题精度较高等优点。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种瑞雷面波速度-波数分析方法，包括有如下步骤
第一步，将含有《道，每道有《个采样点，时间采样率力u的单炮瑞雷面波地震记录读取到二维数组g中；
第二步，对二维数组Sf进行二维傅里叶变换，得到f-k谱，二维离散傅里叶正变换为 k = J0 ■ Kk
/=V4/
X = X0 + O -1) ■ Δζ
I = I ■ ΔΙ
其中，々为波数u为波数采样率，J'o=l，2，…，》，为波数采样序号;/为频率，4/为频率采样率，4=1,2，…，/ ，为频率采样序号;J=I，2，…，心为道序号；7=1，2，…，/ ，为采样点序号'Lx为道间距为最小偏移距，X为偏移距u为时间采样率，t为采样时间；
^ = 'Fi为虚数单位；
第三步，建立传播速度(O与频率(/)、波数u)之间的关系，具体如下
k第四步，依据瑞雷面波的传播速度(r)与频率(/)、波数α)之间的关系，将谱中对应/)坐标的能量映射到v-k谱中对应d v)坐标的位置，同时选定v-k谱输出的坐标范围并成 第五步，基于谱，从左至右依次拾取谱中的强能量团，并提取对应的U，κ)坐标值，形成速度-波数(r-A)曲线，便实现了瑞雷面波的速度-波数(r-A)分析。本发明的有益效果是
通过二维傅立叶变换获取瑞雷面波的频率-波数(/D谱，依据瑞雷面波的传播速度(O与频率(/)、波数U)之间的关系，将谱转换成速度-波数(PA)谱，并进行瑞雷面波速度-波数(PA)分析，建立瑞雷面波的传播速度变化与波数响应特性之间的关系，并依 据此关系获取瑞雷面波的波数响应、地层弹性属性等信息，直接解决实际地质问题。


图I为本发明实际瑞雷面波单炮地震记录及与之对应的f-k谱，其中图I (a)为 而雷面波单炮地震记录，图I (b)为 而雷面波的f-k谱。图2为本发明实际瑞雷面波地震记录的谱及提取的速度-波数(d)曲线，其中图2 (a)为瑞雷面波地震记录的谱，图2 (b)为提取的速度-波数(d)曲线。具体实施方法
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。参见图1、2，一种瑞雷面波速度-波数分析方法，包括如下步骤
第一步，将含有 道，每道有《个采样点，时间采样率为M的单炮瑞雷面波地震记录读取到二维数组g中，参见图1、2;
第二步，对^进行二维傅里叶变换，得到f-k谱。二维离散傅里叶正变换为
G{k,/) ^Αχ·ΜΣΣε(x,偶
j-li-I
k = J0 . Afc
f=h-￥
X = X0 + (j -Y)-Ax i = !-M
其中，左为波数，ΔΑ·为波数采样率，Jtl=L 2，…，》，为波数采样序号;/为频率，4/为频率采样率，4=1,2，…，/ ，为频率采样序号;J=I，2，…，心为道序号；7=1，2，…，/ ，为采样点序号u为道间距为最小偏移距，Z为偏移距；ΔΙ为时间采样率， 为采样时间；
I = λΡ 为虚数单位；
第三步，建立传播速度(K)与频率(/)、波数U)之间的关系，具体如下
/
P =
第四步，依据瑞雷面波的传播速度(O与频率(/)、波数α)之间的关系，将谱中对应U, f)坐标的能量映射到v-k谱中对应d v)坐标的位置，同时选定v-k谱输出的坐标范围并成图，参见图I (a)、图I (b)和图2 (a);
第五步，基于谱，从左至右依次拾取谱中的强能量团，并提取对应的U，κ)坐标值，形成速度-波数(d)曲线，便实现了瑞雷面波的速度-波数(^)分析，参见图2。图I为本发明实际瑞雷面波单炮地震记录及与之对应的/■-左谱。其中图I (a)为瑞雷面波单炮地 震记录，横坐标为道号，纵坐标为瑞雷面波旅行时，也称为采样时间，图ICa)表明瑞雷面波的波场特征频散现象明显，能量较强、成扫把状分布；图I (b)为瑞雷面波的/_左谱，横坐标为波数I纵坐标为频率八图I (b)表明波谱特征明显，能量较强，且集中，频率/范围为4. 2-9Hz，波数々范围为O. 009-0. 04 πΓ1，但是该谱与其它物性参数之间的关系表现不直接。图2为本发明实际瑞雷面波地震记录的r-左谱及提取的速度-波数(d)曲线。其中图2 Ca)为瑞雷面波地震记录的r-左谱，横坐标为波数I纵坐标为速度^图2 (a)建立了波数A与速度r的直接关系，波谱特征明显，能量集中，且速度r随波数A变化连续、光滑，与波数々范围O. 009-0. 04 πΓ1对应的速度r分布范围为220-540m/s ;图2 (b)为提取的速度-波数(d)曲线，横坐标为波数I纵坐标为速度^图中标号“ + ”为在v-k谱中拾取同一波数强能量团对应的U，κ)坐标值，图2 (b)表明速度r随波数A的衰减趋势和瑞雷面波传播速度r与波数々的对应关系。
实施例将一含有100道，每道1000个采样点，时间采样率为4ms的实际单炮面波地震记录为例说明本实例的实施步骤
第一步，将含有100道，每道有1000个采样点，时间采样率为4ms的单炮瑞雷面波地震记录读取到二维数组g中；
第二步，对^进行二维傅里叶变换，得到f-k谱，二维离散傅里叶正变换为
O(Kf) =於
/- -Ι
k = J0 ■ Afc
/=4.4/
X = x0 ^(J-Y)-Ax
其中，A为波数，Δ^τ为波数采样率，Jtl=I，2，…，100，为波数采样序号;/为频率，Δ/为频率采样率，7。=1，2，…，1000，为频率采样序号;户1，2，…，100，为道序号；7=1，2，…，1000，为采样点序号；Δζ为道间距，为最小偏移距，X为偏移距；Δ 为时间采样率，t为采样时
间；I = 为虚数单位；
第三步，建立传播速度(O与频率(/)、波数U)之间的关系，具体如下
ν=ι
k第四步，依据瑞雷面波的传播速度(r)与频率(/)、波数α)之间的关系，将谱中对应/)坐标的能量映射到v-k谱中对应d v)坐标的位置，同时选定v-k谱输出的坐标
范围并成图，其中传播速度(O的范围为200 800m/s，波数α)范围为O O. 05/πΓ1 ；第五步，基于谱，从左至右依次拾取谱中的强能量团，并提取对应的U，κ)坐标值，形成速度-波数(r-A)曲线，便实现了瑞雷面波的速度-波数(r-A)分析。
权利要求
1.一种瑞雷面波速度-波数分析方法，其特征在于，包括如下步骤 第一步，将含有《道，每道有《个采样点，时间采样率为M的单炮瑞雷面波地震记录读取到二维数组g中； 第二步，对^进行二维傅里叶变换，得到f-k谱，二维离散傅里叶正变换为Q{kJ) = Ax ■ Α Σ Σ gO,f)sri2'ife_/· ·1 k = J0 - At/=VA/ χ = xO + — ). Aa-= I ■ Δ 其中，々为波数=为波数采样率，J'ci=l，2，…，》，为波数采样序号;/为频率，4/为频率采样率，4=1,2，…，/ ，为频率采样序号;J=I，2，…，心为道序号；7=1，2，…，/ ，为采样点序号；Δχ为道间距，为最小偏移距，X为偏移距'ki为时间采样率，t为采样时间；I = 'R为虚数单位； 第三步，建立传播速度(O与频率(/)、波数u)之间的关系，具体如下V = L k 第四步，依据瑞雷面波的传播速度(O与频率(/)、波数α)之间的关系，将谱中对应/)坐标的能量映射到v-k谱中对应d v)坐标的位置，同时选定v-k谱输出的坐标范围并成图； 第五步，基于谱，从左至右依次拾取谱中的强能量团，并提取对应的U，κ)坐标值，形成速度-波数(r-A)曲线，便实现了瑞雷面波的速度-波数(r-A)分析。
2.根据权利要求I所述的一种瑞雷面波速度-波数分析方法，其特征在于，包括如下步骤 第一步，将含有100道，每道有1000个采样点，时间采样率为4ms的单炮瑞雷面波地震记录读取到二维数组g中； 第二步，对^进行二维傅里叶变换，得到f-k谱，二维离散傅里叶正变换为G{kJ) = Lx.3-η-ι ^r = J0-^kJr = I0. Δ/ X = χ0+(J-Yj-^i = l-M 其中，A为波数，为波数采样率，Jtl=L 2，···，100，为波数采样序号;/为频率，Δ/为频率采样率，7。=1，2，…，1000，为频率采样序号;户1，2，…，100，为道序号；7=1，2，…，1000，为采样点序号；Δ 为道间距，巧为最小偏移距，X为偏移距为时间采样率，t为采样时间；i = -'/-I为虚数单位； 第三步，建立传播速度(O与频率(/)、波数U)之间的关系，具体如下 / V =— k第四步，依据瑞雷面波的传播速度 (O与频率(/)、波数α)之间的关系，将谱中对应/)坐标的能量映射到v-k谱中对应d v)坐标的位置，同时选定v-k谱输出的坐标范围并成图，其中传播速度(O的范围为200 800m/s，波数α)范围为O O. 05/πΓ1 ；第五步，基于谱，从左至右依次拾取谱中的强能量团，并提取对应的U，κ)坐标值，形成速度-波数(r-A)曲线，便实现了瑞雷面波的速度-波数(r-A)分析。
全文摘要
一种瑞雷面波速度-波数分析方法，步骤如下第一步，将含有m道，每道有n个采样点，时间采样率为的单炮瑞雷面波地震记录读取到二维数组g中；第二步，对g进行二维傅里叶变换，得到f-k谱；第三步，建立传播速度(v)与频率(f)、波数(k)之间的关系；第四步，依据瑞雷面波的传播速度(v)与频率(f)、波数(k)之间的关系，将f-k谱中对应(k，f)坐标的能量映射到v-k谱中对应(k，v)坐标的位置，同时选定v-k谱输出的坐标范围并成图；第五步，基于v-k谱，从左至右依次拾取v-k谱中的强能量团，并提取对应的(k，v)坐标值，形成速度-波数(v-k)曲线，便实现了瑞雷面波的速度-波数(v-k)分析，具有提取简单、方便和精度高的优点。
文档编号G01V1/30GK102759750SQ201210231889
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者刘建杰, 李朋波, 沈鸿雁, 胡桢干, 赵晓奇 申请人:西安石油大学