噪声对气枪信号叠加效果的影响及自动数据筛选方法

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噪声对气枪信号叠加效果的影响及自动数据筛选方法

作者：蒋生淼 王宝善 张云鹏 陈颙 来源：《地震研究》2017年第04期

摘要：为剔除小地震信号和强噪声对气枪信号叠加效果的影响，提出了一种利用信号记录中噪声特征的主动源数据筛选方法——RMS筛选法，服务于气枪数据的自动化处理。实际气枪数据筛选结果表明，RMS筛选法采用信号噪声水平作为信号选择标准，可以有效去除高噪声信号，其线性和相位加权叠加结果优于常规线性叠加和常规相位加权结果，噪声得到压制，远距离台站微弱信号检测效果得以增强。

关键词：气枪信号；主动源；自动化处理；RMS筛选

中图分类号：P315.31文献标识码：A文章编号：1000-0666（2017）04-0534-09 0引言

利用天然或人工重复性震源进行地下精细结构和介质变化的成像研究在近20年已取得重要进展（Schaff，Beroza，2004；Lumley，2004；Poli et al，2012；王宝善等，2016）。为构筑能获取地下不同尺度图像的地震雷达技术平台（陈颙，朱日祥，2005），我们进行了一系列人工震源应用探索，成功将海洋勘探气枪震源引入陆上水体，构建了一整套主动源监测系统。历次实验证明，陆上大容量非调谐气枪阵列是研究大陆浅部精细结构和介质动态变化的有效手段（陈颙等，2007；Chen et al，2008）。

为拓展气枪源在地球科学和防震减灾中的应用，我们先后建立了3个以大容量气枪阵列为震源的固定地震信号发射台，用于常规主动探测（Wang et al，2010）。而震源探测地下介质的范围取决于震源产生信号能量的强度。地震发射台单次激发产生能量等效于ML0.7～0.9天然地震，相对炸药震源和天然地震源能量较弱，产生地震波传播距离有限。实验证实，气枪单次激发所产生的峰值加速度在离源600 m距离即降至背景振动水平（刘必灯等，2011），而到50 km时枪阵引起地面位移已降至10 nm，百千米距离上，枪阵信号已远小于一般台站的平均噪声水平（徐逸鹤等，2016）。气枪信号的散射和衰减使得信号随着传播距离的增加而逐渐淹没在背景噪声中。同时，地下介质变化是个长期过程，与地下介质变化相关的地震信号较弱。因此强背景噪声中极微弱信号的检测与提取，是进行区域结构探测和介质变化监测的关键。 运用去噪、滤波和叠加等方法压制噪声，提高地震资料信噪比是增强弱信号拾取能力的主要途径。发射台气枪源的优势频率为2～8 Hz（杨微，2013），而此频段包含人类活动产生的大量高频背景噪声（Hillers et al，2012；Chávez-García，Rodríguez，2007）。得益于气枪信号的高度可重复性（唐杰等，2014），叠加重复激发信号的方法可有效识别被噪声淹没的气枪信

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