[发明专利]一种自动提取背景噪声频散曲线的方法及装置

说明书

本发明公开了一种自动提取背景噪声频散曲线的方法及装置，所述方法包括：获取地震台站记录的背景噪声数据，并对背景噪声数据进行预处理、互相关、叠加得到经验格林函数，再对经验格林函数进行矢量波数域变换得到频散谱；根据所述频散谱和Res‑Unet++网络模型，得到候选频散区域；根据梯度法和追逐法对所述候选频散区域的频散点进行提取和分类，得到目标频散曲线。本发明实施例能实现频散曲线的自动化提取，并且能够提取到极值法提取较差的高阶频散曲线，节省了研究人员的大量时间，提高了他们的工作效率。

技术领域

本发明涉及地球物理学技术领域，尤其涉及的是一种自动提取背景噪声频散曲线的方法及装置。

背景技术

背景噪声在岩土工程中被称为微阵，是由很多被动源产生的随机波场。背景噪声互相关方法提供了一种有效测量相速度或群速度的方法，它的提出改善了面波层析成像的分辨率。因此，背景噪声成像技术得到了广泛的应用，其被广泛用于探测浅层构造和地壳岩石圈构造。背景噪声层析成像的重要步骤是从频散图中提取可靠、准确的频散曲线。现今提取频散曲线的方法主要为人工提取法和极值法。人工提取法得到的频散曲线虽然质量较高，但是存在耗时大，效率低的缺点。极值法虽然可以减少提取频散曲线的时间成本，但极值法仅能较好的提取基阶频散曲线，对于干扰较大的高阶频散曲线提取结果较差。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种自动提取背景噪声频散曲线的方法，旨在解决现有技术中人工提取法得到的频散曲线虽然质量较高，但是存在耗时大，效率低的问题。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种自动提取背景噪声频散曲线的方法，其中，所述方法包括：

获取地震台站记录的背景噪声数据，并对所述背景噪声数据进行预处理、互相关、叠加得到经验格林函数，再对所述经验格林函数进行矢量波数域变换得到频散谱；

根据所述频散谱和Res-Unet++网络模型，得到候选频散区域；

根据梯度法和追逐法对所述候选频散区域的频散点进行提取和分类，得到目标频散曲线。

在一种实现方式中，其中，所述对所述背景噪声数据进行预处理、互相关、叠加得到经验格林函数，再对所述经验格林函数进行矢量波数域变换得到频散谱包括：

根据互相关法构建经验格林函数，并将所述经验格林函数进行傅里叶变换提取，得到经验格林函数的傅里叶谱；

根据矢量波数域变换法，对所述经验格林函数的傅里叶谱进行变换，得到频散谱；其中，所述频散谱包含基阶面波频散曲线和高阶面波频散曲线。

在一种实现方式中，其中，所述经验格林函数生成方式为：

根据互相关法得到相关值C(r,t)；其中，所述C(r,t)的公式为：其中，u1为空间位置x1台站的背景噪声的垂直分量记录；u2为空间位置x2台站的背景噪声的垂直分量纪录，t为时间，r为两个进行互相关的台站之间的距离；

将同一台站对不同时间段所有的所述相关值C(r,t)进行叠加，得到两台站间的经验格林函数。

在一种实现方式中，其中，所述矢量波数域变换法的计算公式为：

其中为经验格林函数的傅里叶谱；J₀(kr)是零阶第一类贝塞尔函数，θ为角度，r为两个进行互相关的台站之间的距离，k是波数，等于角频率除以相速度。

在一种实现方式中，其中，所述Res-Unet++网络模型的生成方式为：

获取人工提取的频散曲线和频散谱训练样本；