矿井三分量地震数据处理系统方案

中国矿业大学（）物探仪器研究室2006．2 1．1地震波波动方程 1．2地震波的形成与描述 4．6存为位图 4．7重载当前文件 4．9文件拼接 4．10文件识别 4．11文件转换 4．13最近文件 5．4规一处理 5．7选择颜色表 6．2抽道集 6．3三分量叠加 6．4道数运算 6．6振幅平衡 6．7零漂校正 6．10数理统计 6．11信号平稳化 7．2数字滤波 7．3FK谱滤波 7．8反褶积滤波 8．1折射波法 8．2反射波法 8．3手动解析 9．1超前探测 9．2桩基检测 弹性介质因局部受力，引起弹性体的位移、形变和应力，以波动的形式用有限大的速度向远处传播，这种波动就是弹性波（应力波）。弹性波的形成必须具备两个条件：外部载荷作用和介质的弹性。地震波就是一种在较小的外力和较短的时间作用下，在介质中激发出的弹性波可理解为弹性介质中质点振动的传播过程。如果质点的振动方向与波的传播方向平行，这种波称为纵波；若质点的质点方向与波的传播方向垂直，这种波称为横波。若波的等相位面（波面）为平面，则称平面波。简谐振动引起的波称为简谐波。在均匀、各向同性、理想的固体弹性介质中，弹性波的波动方程为：如果位移向量u在x，y，z三个坐标轴的分量为u、u分量为F、F、F，则（1.1.1）式用分量（1.1.2）对（1.1.1）式两边求散度（div由于：▽2▽2式（1.1.3）和式（1.1.4）右边分别为divF、rotF，它们分别表示二种不同性质的力，divF表示一种膨胀力，rotF表示一种旋转力。式（1.1.1）描述的是一个只有胀缩的扰动，而式（1.1.4）描述的是变形扰动。从场论的观点分析，位移向量u和力向量F均可用一合适的位移位和力位来表示，也即任何一个向量场可以用一个标量位的梯度场和一个向量位的旋度场之和来表示，于是u和F（1.1.5）式中：φ和Ψ分别为位移场u的标量位和向量位；Φ和Ψ分别为力场F的标量位和向量位。把（1.1.5）式分别代入（1.1.3）式和（1.1.4）式，就可以得到用位函数形式表示的令令上式是在外力F作用下，用位函数表示的弹性波波动方程式，解上述这一非齐次方程在数学上是比较困难的，但在我们讨论的问题中，不考虑外力作用，只考虑介质特性对波的影这里的（1.1.9）和（1.1.10）式分别代表着纵波和横波波动方程，式中的V、V分别为介质的纵波和横波传播速度。1．2．1地震波的形成介质中质点产生了旋转形变（切应变），切应变的传播形成横波。它们都属于体波。另外，还有沿界面传播的面波。假设在均匀各向同性弹性介质中有一个胀缩点震源作用，考虑到球形对称性，波动方程（1.1.9）可用球坐标形式（r,α,β)表示成：-VP2（1.2.1）波动方程仅与传播方向r有关，如果令φ1=rφ,则-VP2（1.2.2）这是著名的弦方程式，可用达朗倍尔法解得此处C、C是两个任意函数，如果令这两个函数满足下列条件：则描述了波动的某种状态。其中第一项表示波动随时间的增加向远离震源方向传播，而第二项却表示随时间的增加，由远处向震源方向传播。前者称为发散波，后者称为汇聚波。汇聚波不符合起始条件，因为按式t+r＝常数，在t<0时，总有一VP波动在r处满足此方程，说明震源未作用之前就已经存在一种波动，这是物理不可实现的。上式说明，在震源作用结束后，纵波是以波速V向远离震源沿r方向传播。P波的传播只描述了波动的某些特点，由于C是一个任意函数，还不能给出波动的任何1具体形态。欲研究解的性质，需要研究C同波动震源的关系，即讨论波的激发问题。以下免1去冗余的数学推导，只给出解的结果。对于胀缩点震源来说，它的位移解是：这个方程便是在均匀各向同性介质中，胀缩点震源作用下波动方程的位移解。式中Φ(t)称为震源强度，它说明纵波具有以下特点：⑵当纵波的传播速度一定时，纵波的质点位移大小主要决定于和震源有关的震源强度函数Φ(t)及其变化率Φ'(t)；⑶质点位移u的大小还同离开震源的距离r及r2有关；振动的强度随传播距离的增P大而反比地减小，在地震勘探中称为波的球面扩散。⑷由于质点位移的方向同r方向一致，因此纵波质点的振动方向同波传播方向一致；同时由于纵波质点在一维空间振动，因此纵波是线性极化波。讨论横波时与讨论纵波的各种假设相同，仅仅是震源的性质由胀缩力变为旋转力，这时仅产生横波。由位移位Ψ代替位移位φ,由横波速度V代替纵波速度V，得到：用与上面同样的分析方法，最后得到旋转震源作用力作用下横波位移的解：从上式可知横波具有下列特点：⑴横波以速度VS传播，⑵横波传播方向上，质点的位移u=0,垂直于传播方向的α和β方向上具有位移ru和u，说明横波质点的位移方向与其传播方向正交，横波是一种线性极化波；⑶横波质点位移u和u由震源强度函数Ψ和其变化率Ψ'所决定，即横波主要取决于旋转激发力的形成及其变化率。⑷横波的强度也随其传播距离而减小，亦具有球面扩散的特性。⑸根据纵波和横波的计算式，可求得纵波与横波波速之比：（1.2.8）S⑹在液体和气体部，剪切模量μ=0,所以在液体和气体中没有横波；⑺由V和V的表达式可以看出，主要测得岩、土物质的纵波速度V和横波速度V，就可以计算出氏模量、泊松比、剪切模量和体变模量等。用这种方法测得的弹性模量称为动震源激发产生地震波，地震波除了在介质体传播的体波（纵波和横波）外，在弹性分界中分布在自由界面的面波最初是由英国学者瑞雷（Rayleigh）于1887年在理论上确定，称之为瑞雷面波。在早期地震勘探中，瑞雷面波一直被看着是一种干扰波，后来人们开发了瑞雷波勘探技术，取得了良好的效果。实际上，瑞雷面波占总激发能量的2/3，它衰减慢，且携带足够多的地下信息。在均匀半空间中，瑞雷波波速V与横波波速V具相关性，它们之间的相关性与岩土的泊松比（1.2.9）且V与振动频率f无关，即具有非频散性。成层半空间中，由于各层的弹性性质不一R样，P和SV波在分界面多次反射及干涉也将产生一种广义瑞雷波，但不同于半空间中的普通瑞雷波，这种广义瑞雷波是频散的，即相速度c的大小与振动频率f有关。瑞雷波传播的波阵面为一个圆柱体，传播深度约为一个波长，因此同一波长的瑞雷波传播特性反映了地质体水平方向的变化情况，不同波长的瑞雷波传播特性则反映了不同深度地质体的变化情况。在瞬态瑞雷波勘探中，可以利用傅氏变换将时间记录转换为频域记录，对于频率为fi的频率分量，用互谱法计算相邻检波器记录的相移Δφi，则相邻道Δx长度瑞雷波的传播速度V可由下式计算：Riii在满足空间采样定理的条件下，测量围NΔx的平均波速为：ii=1在同一测点对一系列频率f求取相应的V值就可以得到一条V—f曲线，即所谓的频iRiR沿测线不同点的V—λ曲线反映了沿剖面方向上的介质变化特征。不同波长的瑞雷波反映了不同深度的介质特性，由式λ=V/f可知，波长λ是瑞雷波速度V和频率f的函数，λ与V成正比，与f成反比。对某一测区而言，V与采集方式和参数无关，只与介质特性有关，它的频率特性同地球介质的不均匀性有关，数值上接近剪切波速度。在自由界面上进行竖向激振时，均会在其表面附近产生瑞雷波。而瑞雷波有三个与工程质量检测有关的主要特征:⑴在分层介质中，瑞雷波具有频散特性；在层状介质雷波随着波长或频率变化而变化，即在层状介质条件下将导致瑞利波的频散。⑵瑞雷波的波长不同，穿透深度也不同；瑞雷波能量主要集中在地表下一个波长的围，当穿透深度大于一个波长时，瑞雷波的水平和垂代表着半个波长(λ/2)围介质震动的平均传播速度。因此，一般认为瑞雷波法的测试深R度和波长密切相关。而波长与速度及频率有如下关系：设瑞雷波的传播速度为V，频率为f，则瑞雷波的波长λ为：λ变时，频率越低，测试深度就越大。1.2.2地震波的传播地震波的运动学是研究波传播的时间与距离的关系。波在弹性介质中产生后，将随时0v2S21质中可分成几个区域，如图1－5所示。在v区波已传播过去，质点停止振动，在v区质点正在振动，在v区波还未到达。在v与v之间的分界面S上各质点刚开始振动，我们称S为波在t时刻的波前面。相应地，v与v之间的分界面S则称为波尾面。由于波动在介质空间中随时间不断向前推进，因此波前面和波尾面也随时间不断向前推移。波前与波尾在地震勘探中都看作是等相位面，通称波面。根据波面的形状，可将波分为球面波、平面波等等。当不考虑能量传播时，可以认为波是沿一条路径从波源传到所考虑的空间点处，然后又沿新的几何路径传向别处。这样假想的路径就称为波射线。波射线与波（1）惠更斯原理在弹性介质中，地震波由波源依次向外传播，在波前面上的每一个质点，都可以看作是新的波源，而这些小波源发出的子波波前的包络面，就是新的波前面。应用惠更斯原理可以说明波的反射、折射和绕射现象，只要知道某时刻t时的波前就可由几何规律（2）惠更斯－菲涅耳原理惠更斯原理只给出了波传播的几何形态，而不能给出波沿不同方向传播时振动的振幅，菲涅耳补充惠更斯原理认为：在波前面S上，为了确定任一点P的振动，可将S分P点的振动振幅和相位的迭加就是P点的振动。P点振动振幅的大小与面积元ΔS的数量成正比，与到P点的距离r成反比，而且还与的法线和r间的夹角α有关。α越大，引起P点振动的振幅越小，在α=π/2或α>π/2时，在P点的振动强度为零，说明波不能向后传播，这个原理是物理地震学解释反射波的形成和特点的主要理论（3）费马原理费马原理指出：地震波沿射线传播的时间和沿其他任何路程传播的时间比较为最小，亦是波沿旅行时最小的路径传播。依照费马原理，波前到达某一位置的时间是确定的，因此波前的传播时间可以表示（4）视速度定理在上述讨论中，我们所说的波的传播速度是指波沿射线传播的速度，称其为真速度。在地震勘探常是沿地面进行观测来自地下的反射波，这时得到的速度称为视速度。图1'B与V的关系为：V*=这个关系式即为视速度定理。显然视速度值总是大于真（5）反射和透射对于层状介质，每一层介质的纵波传播速度V与密度P的乘积Pv称为波阻抗或声阻抗，当地震波入射到波阻抗不同的两介质之间的分界面时，其能量重新分配。一部分能量穿过界面继续向前传播，称透射波；而另一部分反射回去，形成反射波；如图1－4反射定律指出：反射线位于入射面，且反射角等于入射角。透射定律指出：透射线位于入射面，且入射角的正旋之比等于两种介质中的波速之用一个统一的式子表达，这就是斯奈尔（Snell）定律，即：式中，P称为射线参数，它是常数。/V2时，称αC为临界角，这时透射波将在介质中沿分界面同时根据惠更斯原理，滑行波在第二种介质沿界面滑行时必将影响和其紧密接触的第一种介质，并在第一种介质中激发新的波，即折射波，也称首波。图1－5概括了地震波的主要类型，按照波的传播路径可将地震波分为直达波、反射波、透射波和折射波等几种，这里没有考虑介质的各向异性及其引起的波的转换或分设入射波的振幅为A1，反射波的振幅为AR，透射波的振幅为AT，则射波透射波三者振幅之间存在如下关系：上式中的R和T分别为反射系数和透射系数。若不考虑波在介质中的衰减，则显然R＋T＝1。在式（1.3.1）中，如果R<0，则表明反射波与入射波存在1800的相位差，但不影响地震波的振幅。地震勘探是地球物理勘探方法（简称物探法）中的一种，物探方法是根据地质学和物理学的原理，利用电子学和信息论等许多科学技术领域的新技术，建立起来的一种较新的地质勘探方法。它是利用各种物理仪器在地面观测地壳上的各种物理现象，的地质构造特点。物探方法之所以能用来查明地下地质结构的特点，主要是因为组成地壳的各种岩石或组成地质构造的各个岩层具有不同的物理性质，因而不同岩石或地层对地面上的物理仪器就有不同的作用。根据物理仪器测量的结果，就可以推断地下地质构造的特点。现在地球物理勘探的各种方法中，地震勘探以其具有较高的精确度、高的分辨力和很大的穿透深度等优越性而成为一种最有效的方法。为了说明这个问题，首先介绍地震勘探的基本地震勘探是利用岩石的弹性差异来推断地下地质构造的一种方法。“地震”就是地动的地震根据勘探目的，沿某一方向布置测线，在测线上设置检测振动的专用仪器，把这种振动变为电信号并以一定的形式记录下各点振动的情况；然后利用记录下来的资料提取出有意义的信息，最后以各种形式显示其处理结果并进行地质解释，如图1—6所示。地震波的传播是以地层作为传输讯道，载波介质的机制不同，不仅会使波传播方向、传播路径发生改变，而且会使波的振幅、频率、相位、衰减程度等物理参数发生变化。如当遇到弹性界面时，将发生反射、折射反射波、折射波和透射波。根据仪器所采集信息的不同,地震勘探又可分为反射波地震勘探、折射波地震勘探、透射波地震勘探三种基本勘探方法，其中反射波法使用的最普遍。这里以反射波法为例介绍地震勘探的基本原理[1,2反射波地震勘探是根据在测线的不同位置上提供的反射时间的变化来反映地下地层的构造形态。如图1—8所示在地面一条测线上某点1打井放炮，于是就产生地震波向地下传），再向下传播又遇到两种岩石的分界面2（例如泥岩和石灰岩的分界面也会发生反射。在放炮的同时，在地面上用精密的仪器把来自各地层分界面的反射波引起的振动情况记录下来。然后根据地震波从地面开始向下传播的时刻（即爆炸的时刻）和地层分界面反射波到达地面的时刻，得出地震波从地面向下传播到达地层分界面，又反射回地面的总时间t，再用其它方法测定出地震波在岩层中传播的速度V，利用以下计算公式：12就可以得出地层分界面的埋藏深度。沿着地面上一条测线，一段一段地进行观测，并对观测结果进行处理之后，就可以得到都相同。在这些反射波的振动图上，振幅极大值的连线（地震勘探中称为一个波的同相轴）就是一条水平直线，形象地反映了界面1的形态。地层界面2是隆起的，所以来自界面2的反射波的传播时间在各点就不一样，在界面埋藏浅的地方，传播时间短，埋藏深的地方，传播时间长。这个反射波的同相轴就是弯曲的，与界面2的形态相对应。在工区布置多条测线，组成一个测线网，并在每条测线上进行观测之后，就可以得到该区地下地层起伏的完整概念。一般的单次剖面可以反映6000米以的深度，在较理想情况下能够分辨几米的构造起概括地说，所谓地震勘探，就是通过人工激发地震波，然后利用地震勘探仪器接收、记录波场的数据，经分析处理后，来推断地下地质参数，以查明地下的地质构造的一种物探方如果抛开地质意义来看地震勘探过程，则是一个比较复杂的测量过程，它包括地震波的激发与地震数据采集、数据处理、资料解释等环节。地震勘探仪器就是用于地震勘探数据采集的成套设备，是一种典型的数据采集系统。适用于多波多分量地面地震勘探，多波联合勘察，瑞雷波勘探等。⑴矿井物探：相邻煤层赋存状态探测，巷道掌子面超前探测，顶底板覆岩分布及其主要目的层岩性及物理力学特性评价，工作面地质构造精细探测（CT成像槽波勘探，多波⑵地面浅层地震勘探，建筑工程勘察：覆盖层厚度的探测，基岩起伏形态的勘察，岩土体动态力学参数的原位勘测，建筑工程地基勘察等。⑶混凝土结构体的无损检测，混凝土工程构件的强度评价。桩基无损动态检测。⑷地下隐伏结构体（洞穴、老窑）的探测，下伏地层结构构造探测；利用多波联合勘探求解主要目的层的动态岩土力学参数。⑸波速检层，建筑场地类型划分，建筑物抗震危险性分析。⑹边坡稳定性调查，峒室围岩松动圈探测等。⑺江河堤坝密实度探测及其坝基稳定性分析等。还广泛应用于城建、交通、水电、国防、煤炭、冶金、考古、环保等部门。主窗口显示程序名以及当前数据文件名菜单栏为程序的所有菜单，本使用说明就是以菜单为章节来排版的，各菜单详见以后的工具栏是为一些快捷命令所设置的按钮，详见5.1.4。状态栏是为了显示一些相关信息而设置的，详见5.1.5。视图区就是绘制数据波形以及处理数据的区域。图3—1所示中间部分面，右下角是程序常驻的LOGO。新建一个空白的数据文件，中间显示“请打开数据文件”。点击“文件”主菜单，选中“打开”菜单出现如图4—1所示界面。从列表框中选取要处理或查看的数据文件，按下“打开”按钮，则把选中的文件读入缓存同时退出对话框并用图形方式显示数据；若按下“取消”按钮，则退出对话框什么都不做。注意：数据信息和附加的参数信息按规则存储在数据文件中，所以数据文件的结构是固定的，不是所以的数据文件都能打开，也不支持文本数据，数据文件的后缀一般是REF或KC2，当然也可为任意后缀，只要是按照约定的规则存储在文件中。关闭当前文档所连接的数据文件，然后打开新文件并显示在当前文档中。保存当前文档所连接的数据文件，若此数据文件的后缀不是REF或原来的数据存储结构不是最新的REF结构，则保存后强行附加后缀并以REF结构来组织存储数据。以另外一个名字来保存当前文档所连接的数据文件，保存规则同上。把当前所连接的数据文件形成的图形以位图格式（.BMP）保存。点击菜单“存为位图”后，会出现保存文件对话框，如图4—2所示。从存储器上重新载入数据文件中的参数和数据。只有在打开后或上一次保存后数据有变关闭当前数据文件，并关闭当前文档和视图。在当前文件数据后面附加另外一个数据文件的数据，并在当前文档视图中显示在当前图形的后面。将短文件拼接为一个较长的文件，以便处理对比。注意，拼接的两个文件必须具有相同的样点数和时间窗长。别出来的。理想的存储结构：头参+（道参+数据）*道数。用户文件是指要识别的文件。导出文件是用户文件被识别后用REF结构保存的数据文件，默认为原文件名加上后缀REF，当然你也可以自定义文件名。头参长度是指数据文件头参所占用的字节数，没有则为0。道参长度是指数据文件中道参所占用的字节数，没有则为0。文件道数是指此数据文件共有多少道数据。采样点数是指每道中共有多少个数据。采样间隔是采集时每隔多少时间才去采下一个数据。以老师的雷达数据为例，头参为256字节，其它要以具体文件来定，根据文件大小就可以算出文件道数，只可少于原参数而不可大过。文件转换只提供REF结构和KC2结构之间的转换。REF可转换为新旧两种KC2结构，以用电子形式把当前文件传送给别人。退出本程序。关闭所有数据文件，清除占用的存。1网格：是否显示网格，在显示的图形下面画上网格以对比数据。2标尺：是否显示标尺，时间的尺寸，采样点数与采样间隔的乘积。3坐标：是否显示坐标，每一道数据都画在相应的坐标上。4工具栏：是否显示工具栏。如图5—1：工具栏上的按钮命令分别为：新建，打开，另存为，头参和道参，设置，全屏，刷新，重载，放大，适合窗口，原比例，缩小，关于，帮助。5状态栏：是否显示状态栏。如图5—2：状态栏上的信息依次为：命令信息或操作提示，当前数据文件，数据道数，最大数据值，鼠标当前的位置坐标，指示针所处的道数，每道数据的点数，采样间隔，批示针所处的时间，批示针所处的数据。6颠倒坐标：是否颠倒坐标，就是把数据从左到右显示颠倒为从上往下显示。7设置：详见5.5设置。8工具栏文字：在工具栏的按钮下显示文字。9显示历史记录：是否显示历史记录对话框。10显示颜色条：是否显示颜色条，相对应于颜色文件。2缩小：缩小所绘图形。3适合窗口：把所绘图形在横竖两个方向按一定的比例缩放以适合视图区。4原比例：按每象素一点绘制图形。5全屏显示：视图区充满桌面。1波形显示：只绘制出轮廓线，而不填充。2变面积填充：只填充坐标轴和轮廓线上部所围面积，下部仅绘制轮廓线。3全面积填充：填充轮廓线与坐标轴所围成的面积。4彩色填充：用颜色文件所规定的颜色从下往下填充轮廓线与坐标轴所围成的面积。5彩色条形：用颜色文件所规定的颜色从左往右填充轮廓线与坐标轴所围成的面积。6混合显示：所有道在同一个坐标上显示，以不同颜色区分。7彩色剖面：当启用此种显示方式时，自己把道间距和道高度设为1，不显示网格，标尺，坐标，在设置对话框自动调整选项也无效。1规一化：做全屏数据的统一规划，所有道数据所绘图形会放大以适合道高度所规定的尺寸。即使某道数据偏小，所绘图形也会充满道高度所限定的围。2原始数据：数据偏小的道所绘图形将显得难以观察。边距是指在视图区中绘图围离开四边的距离，上下左右都应有一定的距离，否则会紧贴道间距是指相邻两道之间的距离，等于相邻两坐标的距离。道高度是指每道数据所绘图的最大围。网格宽度是相邻网格之间的距离。尺宽度是指标尺的最小度量。颜色设置只需点击相应按钮选取相应颜色即可。波形颜色是数据图形的轮廓线，网格，坐标，标尺相对应自己的颜色，辅线颜色就是指示针的颜色，填充颜色是在变面积填充和全面积填充显示是填充在轮廓线的单一颜色，在其它各种彩色填充显示下无效。显示中的网格，标尺，坐标，颠倒显示各选项，选中有效。规一化中两项只可选其一，规一化是指全屏规一即全部数据统一规化，而原始记录则不显示风格可选取七种不同的风格显示。时窗中的振幅放大倍数设置后，所绘图形可能会超出道高度所限制的量。自动调整道间距和道高度选项选取中后将不能设置道间距的大小来确定一个适合的数值。图中的参数都是采集时赋予的，一般不需要更改，只作参考处理使用。数据文件结构是这样的：头参+（道参+数据）*道数，所以头参只有一个，而道参有多个，每道都有自文件名是当前数据文件在存储器上所处的目录和文件名以及后缀名。文件类型共有REF和KC2两种，但是本程序无论打开的是何种类型的数据文件，在存中是以REF结构组织的，参数也转换为REF结构所规定的，数据也转换为32位浮点数，所以文件类型都是REF结构，标志为SEGKCE。数据类型有短整数，整数，浮点数等等，但本程序把数据类型全部工作分量是指采集时检波器所能检测到的三个方向震动数据，三个分量有多种组合方式，一般采集时三个分量都要，既此时工作分量的值是3。采集时间和采集地点由于现场工作时的限制，一般还是传输到计算机时更改的。数据道数是指此数据文件共有多少道数据。测线编号和测点编号都是便于管理和记忆。采样廷时，系统廷时，表层速度，测试介质，水平指数，垂直指数，时间指数，都是根据采集当时系统所处环境所决定的。4：折射相遇，5：透射，6：面波，7：槽波，8：单边CT，9：正交CT，10：三边CT。选择道号是一个下拉框列表，所有的道都会列中其中。采样间隔是指每相隔多少时间就去采集下一个数据。采样点数是指每道数据的总个数，就是每道采集多少个数据。源检距是指震源到检波器之间的距离。固定增益是由于某道数据偏小时采取的一种措施，按一定比例增大数据值，以便于绘制测偏距，介质速度，相对高程，是采集当是系统所处环境所决定的。纵波初至，横波初至，分别指纵横波首次到达检波器的时间。低截频率，高截频率是指采集是滤波的参数，有时为了使采集的数据更合理有效而在采集时就滤掉一些干扰燥声，当然现在一般都是在计算机上处理的。槽波特征，是指槽波参数。道能量是指此道的能量值。最大振幅是指此道中最大的数据值，包括负的最大值。道先打开的是颜色表对话框，第一排有一个按钮我文本框，点按钮可以选择你所需要的颜色表文件，中间显示的是当前正在应用的颜色表文件所制定的颜色按顺序排列，再下一行是当前应用的颜色文件的说明和注释。颜色条中的颜色排列跟颜色表对话框中的颜色排列是一致的，都对应于颜色文件中的RGB值1删除道：删除指定的一道数据和道参。2加空道：在指定的道后面增加一数据全为0以及道参默认的道。3复制道：复制指定的一道数据和参数在某一道后。4交换道：交换指定两道的数据和参数。5移动道：移动指定的道数据和参数到另一道后。对于具有相同道数、相同样点数、相同窗长的文件进行道与道之间的加减运算。1叠加成单道：把所有道相应时间的数据值相加，最后形成一道。2分段连续叠加：输入要连续叠加的道数，例如这个值为3，则每3道叠加一次成为一道，若总道数恰在3的倍数之外，则最后几道不足也参加一次叠加，其佘类似。3等源检距叠加：把当前数据文件所有道中源检距相等的道叠加成一道。4用户任意叠加：根据用用户的需要叠加。1用户抽道：点击菜单后会弹出对话框，如图6—1所示。道号指当前数据文件要操作的道号，按下“抽道”按钮则会把当前数据文件中指定道号的数据保存下来，若选中了道号自动加，则道号会自动加上指定值，按下“下一个文件”按钮则会要求选择另外一个数据文件，然后在视图区显示并继续抽道……抽完道后会提示是否要打开保存抽取道数据的文件。2自动抽道：一次性选择多个数据文件，然后按一定的规则抽取其中的道参和道数据。时选中多个，不要漏选，因为操作中不允许增删，最后会出现如图6—2所示对话框。预计抽第一道所在道号是指想从每个数据文件中的哪一道开始抽取，道号之间的间隔是指抽取相邻两道的间隔道数。假设第一道所在道号为a，间隔值为b，则当b=0表示只抽每个数表示抽所有数据文件的第a道及之后所有道，b=2即抽第a,a+2,a+4...等道。依次类推。3道逆序：第一道变成最后一道，第二道变成倒数第二道……4道数据逆序：每一道中数据以相反次序排列。5拼成单道：把所有道相应时间的数据值相加。1系数叠加：点击菜单后会弹出对话框，如图6—3所示指纵向上的振动，X，Y分量指横向上的两个振动。系数叠加时各道数据乘上相应的比例每三道相加成为一道。2三分量分别叠加：所有的Z分量叠加成一道，所有的X，Y分量也分别叠加成一道，3三分量等源检距叠加：所有道中源检距相等的道X，Y，Z三个分量分叠加。在处理过程中，增加了数学表达式的运算，目的为了增强有效信号的能量。1加常数：在指定道号的每一个数据值a加上一个常数b，即a+b。图6—4道数运算对话框有两个参数，道号是指要做运算的道号，多道可用逗号或空格或任何非数字分开，连续道用“-”连接，0代表所有道，重复道和大于文件道无2乘常数：在指定道号的每一个数据值a乘上一个常数b，即a*b。13取倒数：在指定道号的每一个数据值a取倒数。a5正弦函数：在指定道号的每一个数据值a做正弦运算sina。6道数平方：在指定道号的每一个数据值a取平方值，即a2。7指数增益：假设常数为b，则在指定道号的每一个数据值a乘上eb，即a*eb。8取分贝值：在指定道号的每一个数据值a变换为20*log|9道归一化：在指定道号的每一个数据值除以此道的最大值。10全屏归一化：在所有道的每一个数据值除以此文件的最大值。12取LOG10：在指定道号的每一个数据值a变换13平滑化：对指定道号的道数据进行平滑化处理。14五点三次平滑：采用新算法平滑处理道数据。15逆运算：先对数据做一次傅里叶变换，然后取其倒数，再做一次逆傅里叶变换。1削波：点击菜单“削波”会出现如图6—5所示对话框，要求输入一个削波百分比a，假设当前数据文件的最大数据值为m，则按下“确定”后，当前数据文件中所有数据的值只要是大于a*m/100就会充0。2初至切除：是将记录开始部分的直达、浅层折射波等非反射能量切除掉，以免叠加到浅层反射波中去，影响能量的均衡处理。点击菜单“初至切除”会出现如图6—6所示初至拾取对话框，这里有两个参数，门坎值是指判断起跳点的最小数据值，只有当在某一时刻数据值即振幅开始大于门坎值时，才会认为此时为已经起跳，根据有效周期前朔到起跳点或初至点；有效周期为一理想化的大致的周期。3线性预视切除：点击菜单“线性预视切除”后出现提示“确定后用鼠标选择两点画会在每道数据上找出三个点，第二点是直线与坐标轴的交点，第一，三点是离第二点最近的图形与坐标的两个交点，然后会出现图6—7所示对话框，根据前面所说的三个点和高低切两种方式，可以组合出多种切除方法。高切将切掉直线左(上)侧，低切将切掉右(下)侧，截断是选择第二点，圆滑是选择第一，三点，所以选中圆滑后还要进一步选择，弹出的对话框中有提示“在圆滑削波时，程序会在坐标和切线的交点的两边各拾取点作为圆滑削波的起想的话就要重载数据文件了，所以做削波前要先保存好文件以备不测。4线性输入切除：点击菜单后会出现图6—8所示对话框，道号是指要做削波的道号，多道可用逗号或空格或任何非数字分开，连续道用“-”连接，0代表所有道，重复道和大中。时间是采样点数与采样间隔的乘积，在这个围之的数据将充0。5条带预视切除：点击菜单“条带预视切除”后出现提示“确定后用鼠标画出两条直线，切将切掉两线侧，外切将切掉两线外侧”，用鼠标确定好两条线后，每条线数据上找出三个点，第二点是直线与坐标轴的交点，第一，三点是离第二点最近的图形与坐标的两个交点，然后会出现图6—9所示对话框，根据前面所说的六个点和外切两种方式，圆滑是选择第一，三点，所以选中圆滑后还要进一步选择，切线一和切线二分别有高点和低点的选项，一切就绪后，按下“确定”就可看到效果，不理想的话就要重载数据文件了，所以做削波前要先保存好文件以备不测。7加道：在指定的道后面增加一数据全为0以及道参默认的道。8剔道：删除指定的一道数据和道参。1道平衡：在指定道的数据做平衡，以使数据前后数据值相差不多或能量平均。点击菜单“道平衡”后会出现如图6—10所示对话框，有两个参数需输入，一个是道号，多道可用逗号或空格或任何非数字分开，连续道用“-”连接，0代表所有道，重复道和大于文件道2道间平衡：通过道间的相关性进行信号的加强，对于道间不相关的信号，处理后信号减弱。此方法对相关性较好的弱信号有极大的增强作用。主要是采集时幅检波器与地面的接触不好或别的原因致使整体数据的漂移，点击菜单“零漂校正”，首先要输入做零漂校正的道号，多道可用逗号或空格或任何非数字分开，连用每道前5个数据平均值代替最大正负振幅之差来做零漂校正？”,计算机将自动确定校正值然后进行运算。二次采样就是在原数据体的基础上更改采样点数和采样间隔以压缩或伸展波形，如下图6—11所示，由于采样点数增加一倍，而采样间隔减少一倍，所以总的采样时间未变，波形拉长，更容易观察到细节。将水平同相轴加强，倾斜同相轴和干扰将会相对削弱。根据相邻道数据来调整本道的数据，以使相邻道之间波形更加相似，点击菜单后会出现如图6—12所示对话框指其中一道要根据随后多少道的数据来计算，混波道数越大操作后各道的相似程度越高，但失真程度就越大；混波权值是指要做操作的道要保留的部分，此参数越小，失真程度越大。剖面有明显改善。注意：混波处理利于同相轴的追踪，但是它们具有降低剖面横向分别率的根据数理统计学理论而计算任何一道的统计量，如图6—15所示只作为数据处理的参考。所谓信号平稳化就是使得要操作的道数据的总和为0。图6—13为原始数据，彩色剖面显示，所有道数据平稳化后如图6—16所示，图形总体表现平缓。首先要打开一个文件，如图7—1所示波形，点击菜单后有提示“是(Y)做振幅谱，2多道谱分析：同单道谱分析，若只选择一道或多道谱结果也将只出现选中的那些道。3文件谱分析：经过谱分析后保存在文件中，振幅谱和相位谱相间排列，每道对应两道4文件反变换：把文件谱分析的结果即数据文件作为参数输入可反变换出原始数据。5功率倒频谱：先对信号做一次傅里叶变换，对傅里叶变换的结果实部取对数，虚部充0，然后再做一次傅里叶变换，求其功率谱。功率谱是信号的能量显示，其幅度是振幅谱值的平方。同单道谱分析中的振幅谱分析。6对数功率谱：先求信号的功率谱，然后再取其对数。功率谱是信号的能量显示，其幅度是振幅谱值的平方。同单道谱分析中的振幅谱分析。7功率谱：功率谱是信号的能量显示，其幅度是振幅谱值的平方。同单道谱分析中的振8精细谱：点击菜单后会出现如图7—5所示对话框，有三个参数需要输入，开始结束道数分别为精细谱分析要处理的道围，默认为全部；原点数不用输入，变换点数为精细谱分2048，4096，8192，16384，32768，65536，131072。原始数据如图7—1所示，对所有道做4096点的精细谱分析，其结果如图7—6所示，对比图7—3振幅谱可以看出，精细谱分析结果可以从普通振幅谱经插值来实现，当然无论如何不及精细谱分析来的精确细致。细谱其实就是普通振幅谱的放大显示。成为白燥声，白燥声自相关的结果是一个脉冲，如图7—8所示。的目的，提高剖面的信噪比。点击菜单后会出现如图7—9所示对话框，此功能既可设计滤波器，也可以实现滤波，详细说明如下。对话框中主要有四个绘图区域。原始图形区则绘参考道的波形，未滤波前的波形；振幅谱区则绘参考道的振幅谱，红色虚线绘的是滤波器的滤波围；滤波器区绘设计中的滤波器的振幅谱；滤波后波形区绘的是原始数据用设计中的滤波器滤波后所绘的预览波形。滤波设置中的开始终上止道数为最后要做滤波的道号围，参考道则为预览用，原始波形就参考道的波形，参考道是个下拉列表框，所有的道号都列在其中。滤波器参数设置中，滤波器有低通，高通，带通，带阻四种滤波器可供选择。窗函数有理想滤波器，线性镶边，正弦镶边，余弦镶边，矩形窗，三角窗，钟形窗，汉宁窗，哈明窗，贝塞尔窗，切比雪夫窗，布莱克曼窗可供选择，选择理想滤波器时就是没有可以很明显地看出原来的毛刺被圆滑了即高频部分滤去了。3频率补偿：对信号进行频率补偿处理，将被介质吸收的高频成分恢复，达到去噪或扩大频带围的目的，提高信号的分辨率。点击菜单后要求输入频率补偿的围，也可以只输入单从图中可以清楚看出频率400和800对原始波形的影响，因且这个值相比原始数据的主要能量带较大，所以形成的谐波加在原始波形上就很容易看出1FK谱分析：分析二维谱的分布情况，还可以根据用户的需要，进行逆二维变化，压制各种有规则的干扰信号。二维频率波数域谱分析，为二维频率波数域滤波做准备。原始数又有原始数据如图7—14所示，FK谱分析的结果如图7—15所示，均为彩色剖面显示方式，颜色文件为标准4。2二维频波域滤波：二维滤波在去除斜波和水平波干扰有重要意义，认为视速度线间的数据为二维逆变换的有效数据，通过反变换，对视速度高的信号得到提高，相反，对视速度低的信号得到压制，即压制起伏较大的信号，增强水平信号，点击菜单会弹出如图7—16所示对话框，其实是频波域滤波器的参数设计，低切频率和高切频率分别是频率域中做滤波的低高截频率，也就是要保留的频率围。低切波数和高切波数分别是波数域中估滤波的低高截波数，也就是要保留的波数围。了介质对地震波的反射和吸收对比度，从而在某种程度上可以提高深部溶洞信号的分辨能定”按钮除操作道外的所有道均删掉，包括分析结果最后在程序中有五道数据波形。第为时域波形即操作道的原始波形，第二道为HILBERT道，第三道为瞬时振幅，第四道为瞬时相位,第五道为瞬时频率。对原始图形如图7—10所示的第一道数据做HILBERT溶洞和裂隙与周围介质的对比度明显加大，从而提高了异常的可识别能力。2文件HILBERT分析：分析过程同单道HILBERT分析一样，但是分析的结果保存在文1相关处理：点击菜单出现如图7—19对话框，因子若选中自相关则每一道做相关时本身的道数据就是因子数据。对图7—10所示的原始数据做自相关后结果如图7—20所示，数据长度是原来的两倍，数据左右对称，最中间的数据值最大，向两边衰减。2褶积分析：点击菜单出现如图7—23对话框，因子道是指褶积分析的因子数据所在的若选中自褶积则每一道做褶积分析时本身的道数据就是因子数据。来的两倍，可对褶积分析后的结果做二次采样处理，使数据量减少，能完全绘制在窗口中，中所示参数对褶积分析后的数据做二次采样，结果如图7—25所示。由于采样点数由原来的2048变为1024，采样间隔由原来的0.1变为0.2，总的采样时间未变，数据图形压缩。1普通反滤波：常规反滤波。2最小平方反滤波：最小平方法反滤波。3最小熵反滤波：是小熵法反滤波。1微分：对数据做微分运算，积分后做微分运算会变为原数据。2积分：对数据做积分运算，微分后做积分运算会变回原数据。压制多次反射波和提高信号的分辨率。反褶积后的数据视图的分辨率得到提高，但是同时带来了不必要的杂波信号。在反褶积的基础上，还要进行滤波处理或小波处理才能获得更好的效果。点击菜单后会出现如图7—26所示对话以实现反滤波，详细说明如下。对话框中主要有四个绘图区域。原始图形区则绘参考道的波形，未反滤波前的波形；振幅谱区则绘参考道的振幅谱；褶积因子区绘设计中的滤波器的振幅谱；反褶积后波形区绘的是原始数据用设计中的反褶积滤波器滤波后的预览波形。反褶积滤波设置中的开始终上止道数为最后要做滤波的道号围，选取围为单道时滤波时由参考道所决定，在对整个剖面反滤波过程，不发生变化；选取围为多道时在反滤波过程根据剖面的每一道来计算独立的滤波因子。因此，单道选取有较高的运算速度，而多道选取的运算速度较慢。参考道则为预览用，原始波形就参考道的波形，参考道是个下拉列表框，所有的道号都列在其中。因子长度：输入反褶积的滤波因子长度。滤波因子越长，相对反褶积滤波的效果越好，而速度越慢，但是当滤波因子达到一定长度时，再加长滤波因子，效果并不会出现明显的改观，默认值为64。能太大，否则会对剖面填加噪声。褶积延迟：主要根据采集雷达信号的相位特性进行变换。零相位信号，延迟时间为零，否则，根据信号相位值的大小进行设置。注意对于预测反褶积滤波，此参数要与多次波的重复时间相符，才能达到压制多次波的目的。但是，不能超过滤波因子的长度。反褶积方式：设计了三类滤波方式：尖脉冲反褶积、自相关反褶积、预测反褶积。不同的反褶积滤波方式，所要求的输出目的不一样。这里有两个参数，门坎值是指判断起跳点的最小数据值，只有当在某一时刻数据值即振幅开始大于门坎值时，才会认为此时为已经起跳，根据有效周期前朔到起跳点或初至点；有效周期为一理想化的大致的周期。1叠加剖面：所有道数据叠加然后再赋回给每一道。是确定同向轴的点，最后按回车会显示如图8—3所示的数据，x1-6是各点的源检距，t1-6是各点的到达时间。根据这些数据计算出来的结果有：v是反射波的速度，h是反射界面的深度，a是倾角。程序根据这些计算出来的结果再对每道数据做动校正。h是反射界面的深度，a是倾角，如图8—4所示。程序根据4人工校正：点击菜单后不会有什么明显的提示，状态栏第一格提示：“用户校正：A作的道，然后可用“A，D，W，S”来校正数据，按下首先在各道上确定一点（点击可以改变）以描出直达波同向轴,按回车得出结果，然后描出线性回归分析（折射波）时，先是在波形上确定直达波的同向轴，程序会根据你所描出来的点做一个线性回归分析，结果是一条直线，然后根据回归分析的结果计算出波的层速度和下一个界面的深度，以及相关系数。如图8—6所示。双曲线回归分析（反射波）时，先是在波形上确定反射波的同向轴，程序会根据你所描出来的点做一个双曲线回归分析，按回车会显示如图8—03所示的数据，x1-6是各点的源检距，t1-6是各点的到达时间。根据这些反射界面的深度，a是倾角，这跟自动动校正的前面一部分是相同的。①叠加成单道：把所有道相应时间的数据值相加，最后形成一道。②叠加成剖面：所有道数据叠加然后再赋回给每一道。①直达波法：就是根据直达波到达的时间以及源检距参数来确定波的速度。点击菜单“直达波波”后，首先弹出对话框如图9—1所示，要操作者输入道号，这个道要当前数据文件中最好的一道，对话框有提示：“选择其中最好的一道数入好道号或选择好道号后，再弹出一个对话框如图9—2所示要求输入源检距，输入后按“确定”按钮就会出现如图9—3所示界面。辅助线的位置，辅助线下方就有计算出来的结果，距离是操作都输入的参数，时间是辅助线到起始点的间隔，速度就是所要求的速度了；也可以把辅助线移到操作者认为是起始点的地方按下“S”键，此时起始点就会定在辅助线的位置上。②时差法：就是根据同一个波到达离开炮点距离不等的两个检波器时，所经过的时间不等的特点来求波的速度。点击菜单“时差法”后，首先弹出对话框如图9—4所示，要操作者输入道号，这个道要当前数据文件中的两道，若输入有错则程序会自动选择第一，二道，对话框有提再弹出一个对话框如图9—5所示要求输入两个检波器的间距，输入后按“确定”按钮辅助线的位置，辅助线下方就有计算出来的结果，距离是操作都输入的参数，时间是辅助线到起始点的间隔，速度就是所要求的速度了；也可以把辅助线移到操作者认为是起始点的地方按下“S”键，此时起始点就会定在辅助线的位置上。3解释：就是根据某一道或叠加好的道来确定地层或某一工作点的构造情况。点击菜单“解释”后，首先弹出对话框如图9—7所示，要操作者输入道号，这个道要当前数据文件中最好的一道，对话框有提示：“选择其中最好的一道数据作为分析速度的标准。若道号为0或大于道数，就得用鼠标选择。当前文件共多少道”。输入后按“确定”按钮就会出现如图9—9所示界面在图9—9所示界面上，最上面是操作者所选择的道，接下来的是解释框，操作者在认为是构造的地方插入各种岩性符号标志，解释框下有一标尺指示的深度，再下来是标志的容键插入你所要解释的容。在解释框用鼠标左键或右键选择要操作的岩性符号，按Delete键志的代号和名称：“0：未知，1：砂岩，2：灰岩，弹出对话框如图9—7所示，但对话框的提示不输入道号，这个道要当前数据文件中最好的一道，输入好道号或选择好道号后，再弹出一个对话框如图9—8所示要求输入波的速度，输入后按“确定”按钮就会出现如图9—10所示在图9—10所示界面上，最左面是操作者所选择为是有问题的地方插入各种岩性符号标志，解释框左边有一标尺指示的深度，再下来是标志的容和数字代号，最下面有提示：“[说明:]用鼠标和方向键在波形上确定界面位置后，按下0-9键插入你所要解释的容。在解释框用鼠标左键或右键选择要操作的岩性符号，按按下数字键0—9就可以插入构造标志了，用鼠标选择标志后还可以用Delete键删除此标志。就是根据纵横波初至时间和源检距来确定各个动弹性模量的值。形上确定纵横波的初至的位置，按下“Enter”键，就会弹出如图9—11所示对话框。纵横波到时是指初至时间，这四个参数是从操作者所确定据经验公式算出被测介质的密度。输出参数，根据五个输入参数就可以求出输出的动弹性模量的值以及纵横波速度了。如果操作者认为刚才所确定的纵横波初至位置不准确，还可以手动输入。根据数据计算被测介质的强度。此菜单为Windows通用的菜单，不加详细说明。显