周世昌，王斌戰(zhàn)，邱 波，徐元璋，劉 磊，苑益軍，王勝侯

(1.湖北省地質(zhì)局 地球物理勘探大隊(duì)物探所，湖北 武漢 430056；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 教育部構(gòu)造與石油資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074)

1 引 言

天然地震領(lǐng)域的成熟地球物理方法，通常是解決大深度，廣區(qū)域的地質(zhì)問(wèn)題，如果將其應(yīng)用到相對(duì)淺部的礦產(chǎn)勘探和工程勘察領(lǐng)域，可以解決許多能源、礦產(chǎn)、工程等生產(chǎn)問(wèn)題。微動(dòng)技術(shù)是利用天然產(chǎn)生的瑞雷面波或人工激發(fā)的瞬態(tài)瑞雷面波中不同頻率成分的穿透深度和傳播速度的不同，用其速度和深度(半波長(zhǎng))來(lái)對(duì)地下界面進(jìn)行識(shí)別的地球物理勘探技術(shù)[1-6]。

基于微動(dòng)的H/V法是一種更加便捷的微動(dòng)方法[7-12]，又稱(chēng)為三分諧振或HVSR方法，它最早由日本地震學(xué)家中村(Nakamura)1989年提出，它是一種估算地表層振動(dòng)共振頻率和放大的技術(shù)，其計(jì)算出微動(dòng)信號(hào)的水平分量和垂直分量之比，典型的H/V譜比曲線具有一個(gè)明顯的峰值頻率fm。

鑒于該方法劃分土石分界面的應(yīng)用效果良好，且布點(diǎn)靈活機(jī)動(dòng)，故該方法在城市地質(zhì)勘察中應(yīng)用廣泛。然而城市中震動(dòng)干擾因素眾多，如車(chē)輛震動(dòng)干擾、高壓線的電磁干擾、儀器本身的零點(diǎn)漂移等，均讓采集的一手?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)法直接進(jìn)行譜比計(jì)算，現(xiàn)今也少有文章全面且詳細(xì)地討論譜比計(jì)算時(shí)常見(jiàn)干擾因素的去除和畸變因素的校正，以及如何獲得優(yōu)質(zhì)的譜比曲線。

本文將以武漢市江夏區(qū)法泗鎮(zhèn)巖溶塌陷區(qū)采集的三分量地震數(shù)據(jù)為例，詳細(xì)分析其中的干擾因素和畸變因素，并對(duì)如何進(jìn)行去噪、校正、優(yōu)質(zhì)譜比曲線計(jì)算做細(xì)致介紹。

2 瞬態(tài)干擾

對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之前必須對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行信噪分析，從中剝離掉瞬態(tài)干擾信號(hào)。在城市道路旁采集時(shí)瞬態(tài)干擾往往源于行駛車(chē)輛和環(huán)境聲音，且振幅較大，剝離瞬態(tài)干擾后余留下的有效信號(hào)才能進(jìn)行頻譜計(jì)算。本文標(biāo)記瞬態(tài)干擾信號(hào)采用STA/LTA方法，傳統(tǒng)的STA/LTA算法在微震監(jiān)測(cè)和強(qiáng)震檢測(cè)中用于識(shí)別突變信號(hào)(劉晗等，2014；楊黎薇等，2017)[16,20]，本文用該方法識(shí)別出突變信號(hào)(突變信號(hào)在城區(qū)施工時(shí)被認(rèn)為是瞬態(tài)干擾信號(hào))STA/LTA方法的理論原理如下：

式(1)中，i為STA和LTA的計(jì)算時(shí)刻；NS的值決定了節(jié)選的信號(hào)樣點(diǎn)數(shù)量；Z(j)為j時(shí)刻垂直分量的振幅值；N(j)為j時(shí)刻北向分量的振幅值；E(j)為j時(shí)刻?hào)|向分量的振幅值，λ為“觸發(fā)閾值”。

STA值計(jì)算的樣點(diǎn)數(shù)NS對(duì)應(yīng)捕捉干擾信號(hào)的時(shí)間窗，因此時(shí)窗越短，就對(duì)短周期的干擾信號(hào)捕捉越有效，LTA值是用于衡量時(shí)間窗內(nèi)的平均噪聲。STA/LTA就可以根據(jù)周?chē)h(huán)境噪聲程度自適應(yīng)地調(diào)整其對(duì)于某一類(lèi)型干擾信號(hào)的敏感度。STA時(shí)間窗越短，越敏感，LTA時(shí)間窗越長(zhǎng)，越敏感。對(duì)于局域干擾事件的捕捉，特別是從城市道路旁采集的數(shù)據(jù)中捕捉瞬態(tài)干擾，STA時(shí)間窗的典型值在1～10 s之間，LTA初始值一般在25 s左右，也可以適當(dāng)增大。

“觸發(fā)閾值”λ越小，對(duì)于干擾信號(hào)越敏感，但也容易帶來(lái)誤拾取；相反地，閾值越大，被識(shí)別的干擾信號(hào)就越少。通過(guò)參數(shù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本次采集的數(shù)據(jù)STA時(shí)窗采用5 s，LTA時(shí)窗采用25 s，“觸發(fā)閾值”λ選1.3，可有效識(shí)別出瞬態(tài)干擾事件(野外采集時(shí)發(fā)現(xiàn)這些干擾多由測(cè)線旁邊高架路上的行駛車(chē)輛產(chǎn)生)。如圖1中的“紅色凸起”即為按照STA/LTA法標(biāo)記的干擾事件，在預(yù)處理環(huán)節(jié)可以按照這些標(biāo)識(shí)剔除掉干擾信號(hào)，保留余下的有效信號(hào)。

圖1 采用STA/LTA方法標(biāo)記出原始數(shù)據(jù)中的瞬態(tài)干擾(紅色波峰)

3 零點(diǎn)漂移

由于儀器制造工藝等客觀原因影響，現(xiàn)今的三分量檢波器大多容易受到儀器低頻噪聲、環(huán)境背景信號(hào)、人為處理誤差及初始加速度等的影響，由地震加速度記錄積分得到的地震波位移時(shí)間曲線普遍會(huì)出現(xiàn)基線漂移現(xiàn)象(即零點(diǎn)漂移)，造成振蕩起跳點(diǎn)并非位于0值。如果不進(jìn)行零點(diǎn)漂移校正，會(huì)造成低頻信號(hào)的頻譜值失真，從而造成低頻信號(hào)的譜比值失真。

如圖2所示的工區(qū)某道三分量信號(hào)，圖中可以看出Z分量、N分量、E分量均存在負(fù)的零點(diǎn)漂移(圖中綠色實(shí)線為零點(diǎn)基線，Z、N、E三個(gè)分量的振動(dòng)曲線的中心基線均在0值往下)。用圖2中信號(hào)計(jì)算頻譜，結(jié)果如圖3所示，頻譜圖中0 Hz的振幅值非常突出。原始數(shù)據(jù)中的零漂幅值可以視為一個(gè)低頻分量，故造成頻譜中0 Hz存在顯著凸起“針狀尖峰”，而有效信號(hào)幅值相對(duì)零漂幅值(即“針狀尖峰”)較小，所以在頻譜圖中展示不夠明顯，故圖3中2～10 Hz左右的有效信號(hào)頻譜就顯得尤為“矮小”。

圖2 原始三分量數(shù)據(jù)存在顯著的零點(diǎn)漂移(綠線為0值線)

本文為了解決數(shù)據(jù)中存在的零點(diǎn)漂移，采用“分段標(biāo)記重構(gòu)法”，即認(rèn)為在局部時(shí)間段里數(shù)據(jù)的零點(diǎn)漂移值為固定常數(shù)。事實(shí)上儀器的零點(diǎn)漂移是緩慢進(jìn)行的，如果儀器零點(diǎn)漂移劇烈，且幅值變化較大，說(shuō)明儀器本身存在故障，相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)也不可靠，必須舍棄掉?！胺侄螛?biāo)記重構(gòu)法”，就是抓住零點(diǎn)漂移的緩慢性，通過(guò)對(duì)局部信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換獲得該信號(hào)直流分量的值，并將該值用于這段信號(hào)的零點(diǎn)漂移校正。在實(shí)際處理步驟如下：

1)設(shè)定好零點(diǎn)漂移值計(jì)算時(shí)間窗長(zhǎng)度(例如：時(shí)窗長(zhǎng)度1 min)。

2)采用傅里葉變換計(jì)算時(shí)間窗內(nèi)信號(hào)的直流分量大小。

3)按照固定步長(zhǎng)滑動(dòng)時(shí)間窗，計(jì)算下一個(gè)時(shí)間窗內(nèi)的直流分量大小(例如：滑動(dòng)步長(zhǎng)為1 s)。

4)重復(fù)步驟“1)”，直到時(shí)間窗的尾部滑動(dòng)到信號(hào)結(jié)尾為止。

通過(guò)如上步驟可以按照固定時(shí)間間隔對(duì)整個(gè)地震信號(hào)進(jìn)行零點(diǎn)漂移值的估算，再對(duì)估算的零點(diǎn)漂移值按照信號(hào)采樣率進(jìn)行插值，即可獲得整段信號(hào)的每個(gè)采樣點(diǎn)的零點(diǎn)漂移校正值，用原始信號(hào)減去零點(diǎn)漂移校正值即完成了信號(hào)的零點(diǎn)漂移校正。圖4展示了采用“分段標(biāo)記重構(gòu)法”對(duì)圖2中數(shù)據(jù)進(jìn)行零點(diǎn)漂移值估算的結(jié)果，圖中紅色實(shí)線表示估算零點(diǎn)漂移線，從中可以看出紅色實(shí)線和振動(dòng)曲線的零點(diǎn)漂移起伏規(guī)律十分吻合。

圖5展示了圖4中數(shù)據(jù)按照估算零點(diǎn)漂移線進(jìn)行零點(diǎn)漂移校正的結(jié)果，校正之后數(shù)據(jù)的振動(dòng)基線已經(jīng)校正到0值位置。圖6展示了圖5中數(shù)據(jù)的頻譜結(jié)果，通過(guò)圖3和圖6對(duì)比可以看出零點(diǎn)漂移校正之后0 Hz位置的凸起“針狀尖峰”被去除，同時(shí)有效信號(hào)的頻譜被突顯出來(lái)。

圖4 采用“分段標(biāo)記重構(gòu)法”對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行零點(diǎn)漂移值估算(紅線為零漂線)

圖5 進(jìn)行零點(diǎn)漂移校正之后的數(shù)據(jù)

圖6 進(jìn)行零點(diǎn)漂移校正之后的頻譜

4 諧波干擾

諧波干擾是原始地震數(shù)據(jù)中一種常見(jiàn)的干擾波，它具有振幅固定、頻率單一的特點(diǎn)[21-25]。其主要有三個(gè)產(chǎn)生機(jī)制：①當(dāng)檢波器附近存在高壓輸電線時(shí)，檢波器會(huì)受到工業(yè)交流電產(chǎn)生的50 Hz電磁場(chǎng)干擾，以及150 Hz和250 Hz等頻率的伴隨電磁場(chǎng)干擾。②當(dāng)檢波器附近存在頻率固定的震源時(shí)(例如：停滯態(tài)汽車(chē)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)、工作的發(fā)電機(jī))，檢波器會(huì)受到單一頻率的機(jī)械震動(dòng)干擾。③當(dāng)檢波器內(nèi)部漏電時(shí)，檢波器也會(huì)記錄下諧波電流干擾。諧波干擾一般貫穿于整個(gè)地震記錄，其振幅往往明顯大于有效反射信號(hào)的振幅，從而會(huì)降低地震數(shù)據(jù)的信噪比，在計(jì)算譜比值時(shí)往往在諧波干擾頻率處產(chǎn)生畸變。因此，必須對(duì)地震數(shù)據(jù)中的諧波干擾波予以去除。

圖7為數(shù)據(jù)中存在諧波干擾時(shí)的頻譜圖，從圖中可以看到在7.5 Hz左右存在一個(gè)顯著的“凸起頻率”，如果不對(duì)諧波干擾進(jìn)行消除會(huì)使譜比曲線的相應(yīng)位置發(fā)生畸變。

圖7 受諧波干擾影響的頻譜

本文介紹一種“自適應(yīng)諧波干擾降噪技術(shù)”來(lái)去除該干擾。在時(shí)間域，原始地震信號(hào)可以看作有效信號(hào)和諧波干擾信號(hào)的疊加，如公式(2)所示：

X=S+Y

(2)

(3)

YT=(y1,y2,…,yi,…yk)

公式(3)中XT為地震信號(hào)采樣序列，ST為有效信號(hào)采樣序列，YT為諧波干擾采樣序列，i為采樣點(diǎn)編號(hào)，k為總的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，T表示向量的轉(zhuǎn)置?，F(xiàn)需要在已知原始采樣序列XT的情況下，估算出干擾序列YT。諧波信號(hào)用正弦函數(shù)表示如下：

yi=Lsin2πf(i+τ)Δt

(4)

式(4)中,L表示振幅;f表示頻率;Δt表示采樣時(shí)間間隔;τ表示初始相位參數(shù)。

(5)

由原始采樣序列估算出諧波干擾序列，必須建立合理的目標(biāo)函數(shù)：

(6)

其中,Q表示原始采樣序列減去諧波干擾序列后的振幅能量值。隨著構(gòu)造的諧波干擾序列的變化，Q也會(huì)變化，而使得Q取極小值的重構(gòu)序列就是實(shí)際的諧波干擾序列。將目標(biāo)函數(shù)式(6)改寫(xiě)為向量形式如下：

要獲得Q的極小值，可以對(duì)Q關(guān)于各變量求導(dǎo)。假設(shè)頻率f和初始相位參數(shù)τ已知，對(duì)Q關(guān)于振幅L求導(dǎo)，并使導(dǎo)數(shù)為0，可以求出頻率和初始相位一定時(shí)的最佳振幅，如公式(9)所示：

(9)

式(9)就是正弦函數(shù)法重構(gòu)諧波干擾時(shí)的振幅計(jì)算公式，如果確定了諧波干擾的頻率和初始相位，則可由該公式計(jì)算出相應(yīng)的振幅值。

將式(9)代入式(7)，目標(biāo)函數(shù)可轉(zhuǎn)化為：

式(10)和式(11)中，X是已知量，C是未知量。因此，使Q獲得極小值只需要R獲得極大值即可，R表達(dá)式的上方(XTC)2為原始地震序列和諧波干擾序列互相關(guān)的平方，R表達(dá)式的下方CTC為諧波干擾序列的自相關(guān)。所以，目標(biāo)函數(shù)式(10)可以重新定義為原始地震序列和諧波干擾序列的歸一化互相關(guān)：

(12)

使得Corr為極大值的f與τ就是重構(gòu)諧波干擾的最佳頻率和初始相位參數(shù)。再由式(9)計(jì)算出振幅值，根據(jù)式(4)可以重構(gòu)出諧波干擾。從原始地震信號(hào)中減去重構(gòu)的干擾信號(hào)進(jìn)行去噪。

圖8是對(duì)圖7中數(shù)據(jù)采用了“自適應(yīng)諧波干擾降噪技術(shù)”處理的結(jié)果，可以看出，7.5 Hz左右的“凸起頻率”被消除，而其他有效頻率成分的信號(hào)未有變化，即該方法在去除諧波干擾的同時(shí)，不存在傷害其它有效信號(hào)的“副作用”，在諧波干擾消除之后相應(yīng)頻率位置的譜比值畸變也被消除。

圖8 采用“自適應(yīng)諧波干擾降噪技術(shù)”處理后的頻譜

5 譜比曲線的優(yōu)化

原始數(shù)據(jù)通過(guò)有針對(duì)性的預(yù)處理后便可開(kāi)始頻譜和譜比計(jì)算，但是頻譜計(jì)算時(shí)窗該如何選擇？獲得的頻譜和譜比值存在‘鋸齒狀毛刺’該如何消除？這些問(wèn)題解決不好，依然不能獲得品質(zhì)良好的譜比曲線。

本文采用了滑動(dòng)時(shí)窗計(jì)算多個(gè)譜比曲線進(jìn)行疊加來(lái)改善譜比曲線品質(zhì)，在計(jì)算時(shí)采用了歐洲SESAME提出的參數(shù)確定準(zhǔn)則(Bard and SESAME-Team，2005)：

準(zhǔn)則1 峰值頻率fm和時(shí)窗長(zhǎng)度L應(yīng)該滿足：fm>10/L。

準(zhǔn)則2 時(shí)窗數(shù)量N、時(shí)窗長(zhǎng)度L、峰值頻率fm應(yīng)滿足：L×N×fm>200。

準(zhǔn)則3 如果fm>0.5 Hz，當(dāng)0.5fm

當(dāng)然在數(shù)據(jù)處理的初始情況下是不知道峰值頻率fm的，無(wú)法從一開(kāi)始就獲得較為合理的時(shí)窗長(zhǎng)度L，實(shí)際處理時(shí)L按照一定的間隔逐步擴(kuò)大，計(jì)算每一個(gè)時(shí)窗的fm值，伴隨著時(shí)窗的逐步擴(kuò)大，fm的值也趨于穩(wěn)定，這時(shí)再選用穩(wěn)定的fm值按照上述準(zhǔn)則確定優(yōu)選時(shí)窗和步長(zhǎng)。當(dāng)然也有更為簡(jiǎn)單直接的時(shí)窗選擇方法(一般的三分量地震記錄的總時(shí)間長(zhǎng)度會(huì)比時(shí)窗長(zhǎng)度L大得多)，直接選用較長(zhǎng)的時(shí)窗也可估算fm的值。

圖9為工區(qū)某道三分量地震信號(hào)分別按照10 s、30 s、60 s時(shí)窗計(jì)算出的N/Z譜和E/Z譜，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)可以確定在時(shí)窗長(zhǎng)度大于10 s的情況下該道譜比曲線的峰值頻率穩(wěn)定在6 Hz左右，按照參數(shù)確定“準(zhǔn)則1”可以確定本信號(hào)頻譜計(jì)算時(shí)窗長(zhǎng)度大于5/3 s即可，最終選定為10 s作為該道的處理時(shí)窗。

圖9 三分量地震信號(hào)按照10 s、30 s、60 s時(shí)窗計(jì)算出譜比曲線

判斷“準(zhǔn)則3”中某個(gè)頻率樣點(diǎn)fi(0.5fm

第一步：用該頻率樣點(diǎn)fi全部時(shí)窗的譜比值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差。

第二步：按照“準(zhǔn)則3”判斷標(biāo)準(zhǔn)差是否合適，如果合適進(jìn)行疊加求平均。

第三步：如果“第二步”中判斷標(biāo)準(zhǔn)差不合適，則舍棄掉離平均值最大的譜比值，再進(jìn)入“第一步”，通過(guò)多次迭代即可獲得滿足要求的疊加結(jié)果。

采用滑動(dòng)時(shí)窗進(jìn)行疊加計(jì)算得到的譜比曲線其連續(xù)性和平滑性會(huì)顯著提高，后續(xù)還可以選擇性地采用帕曾窗進(jìn)一步進(jìn)行平滑處理(視疊加效果而定)。帕曾窗平滑處理是按照一定的頻率帶寬求取帶寬內(nèi)振幅平均值作為帶寬中值頻率的振幅。

圖10(a)展示了工區(qū)內(nèi)某道三分量數(shù)據(jù)采用單一時(shí)窗(節(jié)選了10 s長(zhǎng)度)計(jì)算的譜比曲線，該譜比曲線存在顯著的“鋸齒狀”特征，圖10(b)是采用該時(shí)窗(10 s長(zhǎng)度)按照1 s的滑動(dòng)步長(zhǎng)進(jìn)行疊加計(jì)算，同時(shí)采用帕曾窗按照1 Hz帶寬進(jìn)行曲線平滑的結(jié)果，可見(jiàn)“鋸齒狀”特征得到顯著改善，譜比曲線得到有效平滑。

圖10 經(jīng)過(guò)平滑處理前后的譜比值曲線

6 土石分界面和峰值頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系

第四系土層和基巖分界面之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，土石分界面深度h和H/V譜比曲線峰值頻率fm之間存在冪函數(shù)關(guān)系為(Seht and Wohlenberg，1999)：

(13)

(14)

lgh=lga+blgfm

(15)

如果令：lgh=y，lgfm=x，則式(13)可表達(dá)為y=lga+bx，收集武漢市法泗地區(qū)前期開(kāi)展的H/V方法獲得的峰值頻率和工程鉆孔揭露的土石分界面深度關(guān)系如表1：

表1 武漢市法泗地區(qū)鉆孔揭露土石分界面深度和H/V峰值頻率對(duì)照關(guān)系

對(duì)表中l(wèi)gh和lgfm進(jìn)行擬合如圖11所示，并對(duì)其進(jìn)行直線擬合可解得b=-1.858 7(擬合直線的斜率)，lga=2.641 6(擬合直線的截距)，a=438.127

圖11 峰值頻率和深度的擬合關(guān)系

7 原始數(shù)據(jù)精細(xì)處理前后效果對(duì)比

武漢法泗鎮(zhèn)長(zhǎng)虹村、八壇村在2014年9月5日曾發(fā)生過(guò)大規(guī)模巖溶地陷，形成了9個(gè)大小不一的錐形深坑，后用黏土和碎石對(duì)深坑進(jìn)行了回填?，F(xiàn)依托巖溶調(diào)查相關(guān)項(xiàng)目對(duì)塌陷回填區(qū)(塌陷坑位置已知)開(kāi)展了HVSR法和其它物探方法試驗(yàn)。下文將展示同一塌陷部位HVSR法和高密度電法的應(yīng)用效果。

圖12為原始數(shù)據(jù)未進(jìn)行精細(xì)化處理時(shí)獲得的譜比剖面(選用全時(shí)段信號(hào)直接進(jìn)行譜比計(jì)算)，圖13為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理后獲得的譜比剖面。兩者對(duì)比發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化處理前的剖面低頻部分存在許多虛假異常，且譜比值的分布極不均勻，峰值頻率的連續(xù)性和均一性也不好(如果不是在已知塌陷坑開(kāi)展工作，僅憑該剖面判斷，容易把小號(hào)40～50 m處也劃定為塌陷坑)，而精細(xì)化處理后的剖面土石分界面(峰值頻率連線)的連續(xù)性和均一性明顯提高，巖溶塌陷坑的位置和邊界都更加清晰。

圖12 塌陷坑回填位置的譜比法剖面(未精細(xì)化處理)

圖13 塌陷坑回填位置的譜比法剖面(精細(xì)化處理后)

圖14為塌陷部位高密度電法探測(cè)的結(jié)果，該方法對(duì)黏土層、砂層、基巖面分界線反映清晰，剖面中靠近大號(hào)部位的中間砂層中存在明顯的一處低阻異常，該異常為原塌陷坑所在部位，與地表塌陷位置一致。

圖14 塌陷坑回填位置的高密度電法剖面

通過(guò)圖12和圖13的橫向?qū)Ρ日f(shuō)明：對(duì)HVSR方法原始數(shù)據(jù)有針對(duì)性地進(jìn)行數(shù)據(jù)去噪、校正、譜比優(yōu)化計(jì)算是十分必要的。通過(guò)圖13和圖14兩種技術(shù)方法成果圖的對(duì)比，以及它們和鉆孔資料的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以看出，塌陷區(qū)土石分界面在HVSR法剖面上表現(xiàn)為低比值，在高密度電法剖面上表現(xiàn)為低阻。同時(shí)HVSR剖面未發(fā)現(xiàn)兩層顯著峰值，這說(shuō)明HVSR法對(duì)黏土層、砂層的區(qū)分不如高密度電法清晰(此條結(jié)論僅限于本工區(qū))，但是對(duì)基巖面的響應(yīng)良好(圖13中卓越頻率聯(lián)線起伏即反映了基巖面的起伏)，這也證明了該方法確實(shí)在劃分土石分界面時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。

8 結(jié) 論

1)野外采集得到的原始三分量地震數(shù)據(jù)中往往存在許多干擾和失真因素，如果采用原始數(shù)據(jù)直接進(jìn)行頻譜和譜比計(jì)算無(wú)法得到優(yōu)質(zhì)可靠的譜比剖面，需要有針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，為譜比計(jì)算提供品質(zhì)良好的振幅數(shù)據(jù)。

2)針對(duì)原始三分量數(shù)據(jù)中普遍存在的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象和諧波干擾現(xiàn)象，本文采用“分段標(biāo)記重構(gòu)法”和“自適應(yīng)諧波干擾降噪技術(shù)”可以很好地解決相應(yīng)問(wèn)題，為后續(xù)的頻譜計(jì)算和譜比計(jì)算提供品質(zhì)良好的振幅數(shù)據(jù)。

3)在頻譜計(jì)算和譜比計(jì)算時(shí)為提高相應(yīng)曲線的可靠性，還需從初始信號(hào)中剝離出瞬態(tài)干擾信號(hào)，而采用STA/LTA方法可以有效標(biāo)記出瞬態(tài)干擾信號(hào)，按照標(biāo)記可以剝離掉這部分信號(hào)。

4)為提高頻譜曲線和譜比曲線的平滑性可以采用滑動(dòng)時(shí)窗進(jìn)行疊加(相應(yīng)計(jì)算參數(shù)可遵循歐洲SESAME項(xiàng)目提出的準(zhǔn)則)，同時(shí)可以選用帕曾窗對(duì)單個(gè)頻譜曲線和譜比曲線進(jìn)行平滑處理。

5)在數(shù)據(jù)處理前需要對(duì)數(shù)據(jù)品質(zhì)進(jìn)行綜合分析(通常從時(shí)間域和頻率域兩個(gè)層面進(jìn)行分析)，數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)先進(jìn)行諧波干擾去除(如果頻率域分析發(fā)現(xiàn)存在該干擾)，接著進(jìn)行零點(diǎn)漂移校正，然后進(jìn)行瞬態(tài)干擾標(biāo)記與剝離，最后才能進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的頻譜和譜比優(yōu)化計(jì)算。