面波数据处理SurfSeis Manual

图 1.1 Surfseis 的大致结构图
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第二章 全自动处理
当选择全自动处理模式时，一条多道地震记录仅能得到一条横波速度剖面。 处理过程中所用的参数（例如：最佳频率、深度范围）根据预先给定的正常数据 属性，由软件自动给定。此模式适合于高信噪比（S/N）的地震记录。
全自动处理的结果产生以下几个文件： z 频散曲线文件（*.DC）。 z 含有反演所需所有参数的文件（*.IND）。 z 反演结果输出文件，含有理论频散数据和层模型信息（*.IVO）。 z 另外一个反演结果输出文件，它含有迭代反演处理的所有历史信息
从某种程度上而言这一阶段的开始便意味着 VS 剖面计算的开始。它对 VS 剖 面计算是至关重要的，因为它很大程度上影响着 VS 剖面的可信度，换言之，频散 曲线提供给反演阶段的可信度越高则 VS 剖面的可信度越高，这是因为反演所用的 频散曲线仅是一个经验数据，反演程序不参考原始地震记录。频散曲线可信度的 高低可通过沿曲线回放信噪比 S/N 来估计。频散分析的信号是面波中的基振型。 影响频散分析给果的因素有以下两种：
输入地震文件一旦被选定，软件会自动对其进行“预处理”，并给予显示。 此过程的结果为用户在所查看的显示区提供了一个面波初至的大致范围，并且由 程序给予标记，如图 2.1.2 所示。该范围是由相速度的较低值和较高值确定的， 频散曲线的相速度往往在这个区间内下降。如果被标记区包含了面波中的大部 分，则其余的过程将会进行的较为顺利，然而如果被标记区不含有面波初至信息， 则该过程需要一步一步按程序进行处理（参见第三章）。
此处有两种分析类型可供选择，即：“正常”和“参考道辅助”.
图3.3.1 常规分析(Normal)
图 2.1.1
图 2.1.2
○1 当输入文件为多道时，第一道记录将会被选定进行预处理。
2．2 控制菜单——
“全自动”处理是用在不存在干涉时来得到一条横波速度剖面的处理方法。 这个过程中用到的参数由软件自身给出或者由用户设罢的默认值决定。
一此关键参数也可在执行处理（点击“执行”）之前手动设置，通常情况下， 控制对话框中所显示出的默认值都是最佳值。
MASW 法与传统体勘探方法相比，在数据采集过程中最明显的不同之处在于 它加强的是低频而不是高频。
在 诸 多 的 震 源 类 型 之 中 ， MASW 勘 探 最 常 用 的 是 大 锤 震 源 （ Miller et al.,1986；Keiswetter and Steeples,1995）。一般认为，在目标层深度小于 10m 的土层勘探中 10Kg 的重锤震源便可获得较好的震源频谱特性，而大于（或小于） 10Kg 的重锤则用满足主要目标深度大于（或小于）10m 的地质勘探。勘探中使用 固有频率低的检波器也是相当重要的，常用的是 4.5Hz 检波器。
Surfseis 软件是由美国堪萨斯地质研究所研制的一套用于处理多道面波的 应用软件，基于微软应用程序之上，具有友好的用户界面。用 Surfseis 软件来 产生一条 Vs 剖面需经过三个阶段： （1） 多道记录的准备阶段； （2） 频散曲线分析阶段； （3） 反演阶段；
所谓“多道记录”意是由记录设备记录的地震数据必须多于一道，通常情况 下至少需要 12 道。MASW 法中所用到的“多道记录”可通过几种不同方法得到， 例如：一条由 24 道记录组成的时间剖面，可以通过一对检波器以固定炮点移动 检波器或固定检波器移动炮点的方式得到，也可由单炮激发，24 道检波器接收 得到，不同的是前两种方法需要重复相同工作 24 次，而后者只需一次激发即可 得到，工作量相对较小。但需要注意的是，野外工作必须保持相邻道之间的距离 相等，而且还必须做好相应的工作记录（如：偏移距、道间距）。一旦野外数据 准备完成，下一步工作就是将这些数据的格式转换成 SEG–Y 格式，并随之进入 下一阶段——频散曲线分析阶段。
第三章 频散分析
第二章中所讲述的“全自动处理”对于单个多道记录产生一条横波速度剖面 而言是一个行之有效的方法，然而，它仅适用于记录为高信噪比（S/N）的情况， 也就是说，输入数据的有效信号必须与体波和面波中的高阶振型有较好的独立 性。另外，全自动处理仅能满足从单条输入记录中来获取一条横波速度剖面的目 的。通常在显示记录（参见第五章）中能够看到很强的体波成份存在，而这些成 份也并非是所说的面波中的高阶振型（参见第八章）。此外，有时用相同的处理 流程处理多个记录得到多条Vs或频散曲线并与之前的处理结果进行比较来检测 处理参数是极为必要的。
5.1 主工具条 5.2 记录工具条 5.3 图象工具条 5.4 处理工具条 5.5 地震数据预处理 第六章 频散曲线显示 6.1 控制按钮 6.2 控制对话框 第七章 反演结果显示 7.1 主菜单 7.2 速度 7.3 泊松比和密度 第八章 SurfSeis 应用实例 8.1 数据采集 8.2 数据格式 8.3 频散曲线分析 8.4 反演分析 8.5 数据的预处理 第九章 实用程序 9.1 格式化 9.2 野外装置 9.3 道头编辑
注：按键右上角的“☆”号代表在该键处单击鼠标右键可出现一个控制对话框或进行某一操 做。
3．1 主菜单——
单击“频散”按钮弹出让用户选取多道地震记录文件的对话框，如图 3.1.1 所示。所选文件可能含有一条或多条地震记录，用户可以每次只仅对其中的一条 记录进行处理，也可将它们视为一组连续处理。
一旦某一输入地震文件被选定并显示出来，则该文件中的第一个记录将被用 于处理。对于该显示记录，如果不是所需记录时，可以通过点击显示菜单栏中的 “下一记录”或“转至”按钮（参见第五章）来选取，直至所需为止。图 3.1.2 为点击“频散”按钮后这个阶段中所出现在在屏幕左边的工具菜单面板。其中， 仅有当前能被用于执行的按钮可用，其余的均不可用。这此按钮的可用与否依分 析所处的阶段不同而改变。起初仅有两上按钮（除“回退”按钮外）是可用的， 它们是：“预处理”和“控制”按钮。
图 3.1.1
图 3.1.2
3.2 预处理——
单击该按钮后，程序尝试着去完成以下两组数据的估值任务： 1． 频率范围和增长步长。 2． 相速度最佳边界（上界和下界）。
这些选项的操做是通过检测各道频谱和时间剖面上能量分布来完成的。相速 度边界按时间-空间域二维能量分配趋势的最佳方法来计算。此边界被标记在所 显示的记录上，如图 3.2.1 所示。通常频散曲线分析时相速度会落在这个范围之 内。若所标记的域区包含了大部分面波成份，则处理过程中利用软件自动给定一 些参数也会得到较好的处理效果，也就是说可以进入下一个阶段，即“执行”阶 段。但是，如果根据判断得知需要对一些参数进行核对并做适量的改动时，可以 通过点击“控制”按钮来完成，此功能将在 3.3 节中讨论到。
9.4 Walkaway 编辑 第十章 有关 MASW 的推荐参考书目 附录 A——索引 附录 B——安装系统要求 附录 C——软件冲突
第一章 简 介
早在 1999 年多道面波分析法（简称：MASW）就已经被引入工程地质和地球 物理学领域之中。MASW 法是通过分析地表瑞雷波来获得横波速度剖面（如： Vs ~ H ）的一种地震方法。在反射波法石油勘探中利用多道记录及其处理观念 的方法早在几十年前就已经得到了广泛采用。MASW 法正是利用这种在传统地震 勘探中被认为是干扰信号的面波来进行处理的。反射波法勘探中，地滚波中的基 振型（瑞雷面波的波型之一）毫无疑问地是震源产生的噪声中最棘手的干扰波类 型之一，而在 MASW 分析法中，它们却被看作是有用信号，并且在数据的采集和 处理过程中将得以提高和增强。由于在信号和噪声定义上与传统反射波的不同， 所以在数据采集中所要注意的事项和方法也有些微的不同。采集参数的选取在 Park 等人(1999a)发表的论文在有详尽的描述，此处不予多谈。根据文中的建议 许多参数的设置同样适合于体波勘探（如反射波和折射波），这点对于一些需要 两种（面波与体波）方法处理的情况是有利的。
（*.LST）。 注意：当输入文件是多个文件时，得到是第一个文件的处理结果。
注：按键右上角的“*”号代表在该键处单击鼠标右键可出现一个控制对话框或进行某一操 做。
2.1 主菜单——
当“全自动”按钮被选定时，出现一个要求选择多道○1 （或单道）地震记录 的对话框（如图 2.1.1）。处理过程中得到的所有中间文件，如：频散曲线（*.DC）、 反演输入（*.IND）和输出（*.IVO 和*.LST）文件，用户可以根据需要随意改动 名称。
SurfSeis Manual
目
Hale Waihona Puke 录第一章 简介 第二章 全自动处理
2.1 主菜单 2.2 控制菜单 第三章 频散分析
3.1 主菜单 3.2 预处理 3.3 控制 3.4 总调 3.5 执行 3.6 重采样 3.7 保存 第四章 反演分析
4.1 主菜单 4.2 控制菜单 4.3 层模型 4.4 执行 第五章 地震数据显示
分析部分中的“频散”选项提供了完整灵活的处理参数选取功能。该选项的 范围介于全自动模式和纯人工模式之间。同样，对于各种类型的频散波不管是体 波还是面波，均为其提供了一条建立频散曲线图象的途径。通过这些图象高阶振 型的面波和体波均可被清楚分辨出来。以下是这些选项功能的大致介绍：
关键处理参数的控制功能（例如：频率范围，增长步长等）。 通过波场变换的方法构建频散曲线图象。 多道记录输入数据的频散分析。
右击“预处理”按钮，出现一参数控制对话框，如图3.2.2所示。用户可以 通过软件来实现频率范围的增大（选取“加宽”项）或减小（选取“变窄”项）， 同样也可以选择自动参数选取来决定有用的偏移距范围。“近区”、“中区”、“远 区”和“全部区域”选项分别是指距震源距离最近的一半记录道，检波器排列的 一半，距震源最远，和全部记录道。只要实际的偏移距范围内的面波存在问题则 这些控制必须进行设置。
(1) 体波能量所占比例；
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(2) 面波中的高振型比例； 噪声源在数据采集时便可控制在一个相当小的范围之内，但是想完全消除掉 它们却是不可能的。大偏移距处这些噪声类型占主导地位是很常见的事。为获得 精确的没有偏差的频散曲线，检查信号与噪声频谱及其速度特征是很重要的， Surfseis 通过一个独特的步骤，称之为 overtone 分析，允许对这些特征进行检 查。该软件通过一种完全自动化的方式来实现频散曲线的反演，即迭代。 对于分析过程中的某些环节而言，数据回放对于确保最合理的解决方案是相 当关键的，有时对于设置最佳分析参数甚至是不可缺少的。Surfseis 中所有回 放功能均可有效的应用于各种类型的图像的分析和项目报告的准备。 以下给出 Surfseis 的大致结构图。