[发明专利]一种地震波矢量波场分离方法

权利要求书

1.一种地震波矢量波场分离方法，其特征在于，步骤如下：

S1、首先计算同相轴倾斜角θ，然后根据倾斜角θ进一步计算波场的传播方向与X轴的夹角e：

其中，所述同相轴倾斜角θ通过波形相关性扫描角度获得；当扫描角度为α时，第i-L与第i+L道数据之间的相关系数计算公式如下：

式中，w是所选时窗长度的一半，L是两个数据道之间的间距，i和i+j均是数据道的编号；j是偏离所计算道编号i的数值，为负值是向左偏离；t代表时间，△x为道间距，△t为采样率，x_i(t)和z_i(t)分别代表t时刻的原始信号的X和Z分量，n是采样点数；

第i道的最大相关系数C_i(t)为：

该公式中所对应的扫描角度α即是同相轴倾斜角θ；

S2、计算地震数据每个采样点的偏振极化率η；计算公式如下：

式中，λ₁和λ₂是协方差矩阵M的特征值；

S3、选取一个阈值η₀作为纯波场与混合波场的分界限，根据η₀和η的大小关系选择不同的波场分离流程：

当ηη₀时，波场只含有P波或者S波，根据传播方向与X轴的夹角e和偏振方向φ_i(t)的关系识别波场类型，当e与φ_i(t)之间的差值的绝对值在45°-145°范围内，波场是S波；否则波场为P波；

当η≤η₀时，波场同时含有P波和S波，此时判断传播方向与X轴的夹角e是否小于90°，若e﹤90°，则P波的偏振方向在第Ⅰ和Ⅲ象限，然后进一步在仿射坐标系下对波场进行矢量分解，得到P波和S波；若e≧90°，则P波的偏振方向在第Ⅱ和Ⅳ象限，然后进一步在仿射坐标系下对波场进行矢量分解，得到P波和S波；

S4、将上述不同处理流程的波场分离结果按波场类型合并，输出波场分离结果。

2.如权利要求1所述的地震波矢量波场分离方法，其特征在于，步骤S1中，传播方向与X轴的夹角e的计算公式如下：

e＝cos^-1(VΔttanθ/Δx)

式中，θ是同相轴倾斜角；V代表近地表的真实速度，Δx和Δt分别是道间距和采样率。

3.如权利要求1所述的地震波矢量波场分离方法，其特征在于，步骤S2中，特征值λ₁和λ₂的计算方法：

首先，计算时窗内样点振幅的平均值，公式如下：

式中，N＝2w+1；

然后，写出协方差矩阵：

通过协方差矩阵M求得特征值λ₁和λ₂。

4.如权利要求1所述的地震波矢量波场分离方法，其特征在于，步骤S3中，偏振方向的计算公式如下：

式中，φ_i(t)表示t时刻第i道的偏振方向，mid{}表示多道数据的中值。

5.如权利要求1所述的地震波矢量波场分离方法，其特征在于，步骤S3中，当波场的传播方向沿着Ⅰ和Ⅲ象限时，选择一个时窗，在该时窗内将所有落在第Ⅰ象限的波矢叠加获得d₁，将落在第Ⅲ象限的波矢叠加获得d₃，然后，根据以下公式求得P波的基波矢量e_p：

将上述公式中的d₁和d₃分别用d₂和d₄代替，求得S波的基波矢量e_s。

6.如权利要求5所述的地震波矢量波场分离方法，其特征在于，当波场的传播方向沿着Ⅱ和Ⅳ象限时，根据以下公式求得P波的基波矢量e_p：

将上述公式中的d₂和d₄分别用d₁和d₃代替，求得S波的基波矢量e_s。