[发明专利]物探中的椭圆窗方向带通保幅滤波数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，具体是地球物理勘探中的椭圆窗方向带通保幅滤波数据处理方法。

背景技术

地球物理勘探包括重力、磁力、电法、地震勘探等，重力、磁力是发展最早、理论成熟、应用广泛的两种地球物理方法。重力、磁力方法覆盖面积广、经济快速，广泛应用于油气、固体矿产资源勘探、区域与深部构造研究、环境与工程勘察等各个领域。重力、磁力勘探包括数据采集、处理与解释三部分。

数字滤波是在数字信号情况下对信号作滤波处理，在信号数字处理中，低通、高通、带通滤波是最常用的最基本的滤波，可以在频率域和时间域设计这些滤波器。

频域滤波是在频域上选定某一范围，使这一范围内的信号通过或去除，可通过快速傅氏正变换(FFT)变换及FFT反变换对信号进行处理。时域滤波是在时域上根据所需要的信号用褶积滤波或递归的方法对信号进行数字处理。

理想的带通滤波器使某一频率范围内的所有信号无损通过，而让该频率范围以外的信号被完全阻止。理想的带通滤波器有以下两个特征：其一，带宽在通带以内的信号可以无失真地通过滤波器；其二，滤波器的通带和阻带是截然分开的。

其实，这种理想滤波器在实际中并不存在，它们只是一种分析问题的模型，实际应用中的滤波器都只是理想滤波器的某种近似。理想的频率响应是不可能实现的，由于它的波数响应是突变的，因此，滤波器产生的吉布斯现象不能有效地压制干扰，突出有用信号，而且还可能使有效信号的频谱产生畸变。

实际应用中，选用一个连续函数来模拟带通滤波器可以有效消除吉布斯现象。一般情况下，连续函数在通带和阻带之间有一部分频率衰减的区域，这部分区域的信号只是受到了部分衰减。理想的带通滤波器设计的要求就是这个连续函数应该有较陡的边界，从而使衰减区域尽可能的小，以便该滤波器能最大限度接近完美通带的设计。

根据局部异常与区域异常的波谱差异，Dean(1958)，Byerly(1965)，Fraser等(1966)根据重磁异常的波谱特征来设计数字滤波器。Darby和Davies(1967)，Fuller(1967)，以及Zurflueh(1967)设计二维滤波器来对网格化的重磁数据提取剩余重磁异常。

在波数域中，对于压制信号中的高频成分来说，现有的充分光滑的函数，虽然能起很大的压制作用，但同时也会在一定程度上压制中频和低频成分，这种对中频和低频成分的压制，却是我们所不希望发生的。为了减小这种对中、低频成分的压制，使有用信号的畸变尽可能降到最小，侯重初(1979，1981)(侯重初，一种压制干扰的频率滤波方法，物探与化探，1979，NO.5；侯重初，补偿圆滑滤波方法，石油物探，1981，NO.2。)提出了一种称为补偿圆滑的低通滤波方法，该方法是针对解释重力和磁力异常时常常需要压制高频干扰而研究的。

熊光楚、李学圣(1979)(熊光楚、李学圣，方向谱的概念及其应用，国际交流地质学术论文集——为二十六届国际地质大会撰写(六)物探·化探数学地质，1979)提出了椭圆窗方向滤波器，利用了它在椭圆窗上的两个不同方向上的半轴长、短轴不等及椭圆圆心的位置即滤波器的中心波数来加强与压制两个不同方向上的信号。它可以有效地对三度体产生的重磁异常进行滤波，特别是对于走向不同的局部场与区域场，有明显的分离效果。

补偿圆滑滤波是针对压制重磁高频干扰而提出的一个低通滤波器(功能有限)，而数字处理中更重要是突出某一频段的信号，亦即需要一个有不同滤波窗口的带通滤波器。除了补偿圆滑滤波之外的其它滤波器的主要问题有三个，一是滤波器不是一个连续函数，也即通带与阻带之间突然间断，从而造成吉布斯现象；二是不适合突出在波数域为椭圆窗的中频有用信号；三是滤波器的通带与阻带之间的衰减区域比较大，通带与阻带没有截然分开，滤波器在通带内信号不保幅，在阻带内信号没有完全抑制，不仅影响后续的定性分析，更为严重的是影响定量分析。目前，地球物理资料保幅的处理已越来越重要。

基于椭圆窗方向滤波器以及补偿滤波技术，本发明提出了椭圆窗方向带通保幅滤波器(两项技术的组合发明)。通过补偿滤波技术，滤波器的通带与阻带之间的衰减区域非常小，是一个连续可微的椭圆窗方向带通保幅滤波器。滤波器在通带内信号保幅，在阻带内信号完全抑制。当补偿次数为零时，即为普通的椭圆窗方向滤波器，也即普通的椭圆窗方向滤波器是椭圆窗方向带通保幅滤波器的特例。

发明内容

本发明目的是提供了一种在通带内信号保幅，在阻带内信号完全抑制的物探中的椭圆窗方向带通保幅滤波数据处理方法。

本发明通过如下步骤实现：