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海洋低频声学信号能量补偿与多次波压制

作译者：王卿,朱希安,郭师光

出版时间：2022-01 千字数：195 版次：01-01 页数：196

开本：16开装帧： I S B N ：9787121427176

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纸质书定价：￥96.0

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目  录
第1章  绪论	001
1.1  项目背景和研究意义	003
1.2  研究现状和发展趋势	006
1.3  主要内容及内容安排	009
第2章  海洋超声波水槽实验	013
2.1  引言	016
2.2  实验描述	019
2.2.1  实验设计	019
2.2.2  实验数据采集	021
2.3  实验数据	025
2.3.1  实验数据预处理	025
2.3.2  实验数据处理	032
2.4  实验数据结果分析	040
2.4.1  声波在海水中的衰减分析	040
2.4.2  声波在沉积物中的衰减分析	044
2.5  实验数据总结	048
第3章  海水对地震波传播的影响	051
3.1  引言	053
3.2  海水匀速下的地震波场正演模拟	054
3.2.1  模型建立	054
3.2.2  弹性波正演	056
3.3  海水匀速模拟数据分析	062
3.3.1  时间场与频谱	062
3.3.2  振幅随偏移距的变化分析	071
3.4  实际海水速度下的地震波场正演模拟	072
3.4.1  模型建立	072
3.4.2  弹性波正演	080
3.5  实际海水速度模拟数据分析	086
3.5.1  时间场与频谱	086
3.5.2  振幅随偏移距的变化分析	095
3.6  均匀海水速度与实际海水速度下的地震波对比分析	096
3.6.1  时间场与频谱	096
3.6.2  振幅随偏移距的变化分析	101
3.7  长偏移距观测系统正演模拟	109
第4章  海洋多分量地震数据海水中能量损失补偿研究	117
4.1  引言	119
4.2  海洋物理参数计算方法	121
4.2.1  声波速度公式	121
4.2.2  求取海水的压力和密度	124
4.3  海水中声波能量衰减算法	127
4.4  多分量正演地震数据海水衰减补偿	131
第5章  海洋多分量地震数据双检合成技术研究	135
5.1  引言	137
5.2  海底电缆双检工作机制和特性	139
5.2.1  压力分量检波器的结构和工作原理	139
5.2.2  垂直分量检波器的结构和工作原理	140
5.2.3  垂直分量检波器和压力分量检波器地震信号特点分析	141
5.3  双检检波器地震数据合成去噪方法	145
5.4  模型数据计算	149
第6章  全球不同海区海洋地震调查基础数据分析	157
6.1  引言	159
6.2  海域分布与海洋物理基础数据计算	160
6.3  不同海区观测系统偏移距设置参数分析	163
6.3.1  全反射最大偏移距计算	163
6.3.2  不同速度分析精度和反射波主频偏移距计算	165
6.4  不同海区速度和密度的反射系数参数计算	169
参考文献	172

前  言
在海洋海底工程领域，如何通过海洋声波探测数据获取海洋浅层沉积物类型是海洋声学探测的难题，同时也是海洋地球物理调查方面的普遍性问题。本书通过水槽实验进行10kHz和20kHz主频声波在水泥、卵石、粗砂、细砂和淤泥底质的物理模拟，弥补了实验室样本检测的物理失真性和实际海洋实验的低信噪比等缺点。通过实验数据进行分析计算，我们发现，综合加权平均频率、瞬时品质因子和甜点属性可以很好地区分海底浅层沉积物的类型；其中，加权平均频率属性在5种底质上的数值阶梯变化，细砂的加权频率属性与粗砂和淤泥的有很大交集；瞬时频率属性可以最有效区分水泥、卵石和其他3种底质，而其对粗砂、细砂和淤泥的识别能力有限；甜点属性可以区分水泥、粗砂和淤泥3种底质，而对细砂和淤泥无法进行精确划分。本书研究填补了这一领域的空白，为利用海洋超声和多波束方法直接对海底浅层介质物性探测划分提供直接的参考参数，并为用海洋地震数据识别海底浅层沉积物提供物理模拟基础。通过对海洋岩石物理声波实验的数据处理和系统分析，引出了在海洋数据处理中应该引起重视的两个问题，即声波在海水中的能量衰减和噪声压制问题。
海水中存在声波能量衰减现象，并且仅仅依靠海洋物理的声学知识很难有针对性地解决相对大尺度和具有观测系统参数的地震波衰减问题，尤其是在海洋OBC/OBS地震勘探的实际应用领域，需要对海水中的地震波衰减和能量不均衡现象进行深入分析，并提出有效的解决方法。此外，在海洋多分量地震数据中，存在大量噪声，主要包括鬼波和多次波，这些规则噪声在实际地震信号记录上会严重干扰有效波的成像和分析。针对4COBC/OBS地震数据特点，必须建立一套行之有效的多分量地震数据压制鬼波和微屈多次波的方法及工作流程。首先，通过研究海洋物理参数，建立一套利用海洋调查物理数据（温度、盐度、深度和纬度）计算海水中声波速度场和密度分布的基本方法和流程；其次，结合实际地震数据道头信息，研究解决测网布置和海水深度导致的OBC地震记录不同道震源能量不一致现象，求取OBC地震道能量均衡补偿办法；最后，通过结合建立的海水速度场信息和OBC多分量地震数据，求取不同地震道的透射补偿因子，等效地将震源和检波器置于近似同一海底的平面之上，对OBC多分量地震信号进行有效补偿。
在多分量地震数据压制鬼波领域，首先，根据OBC压力分量和垂直分量检波器接收信号原理和转换方法的不同，提出利用标准化后的相关系数方法自动扫描求取垂直分量的尺度转换因子，使其在振幅尺度上不断趋近压力分量数据。利用相关分析对每个地震道进行扫描，使垂直分量和压力分量地震道在相位上达到最优化一致，从而进行压力分量和垂直分量的叠加，分离出鬼波和微屈多次波，得到最佳的纵波数据。其次，采用绝对振幅比扫描的方法，求出压力分量和水平分量地震数据之间的尺度转换因子，利用分离出的鬼波和多次波，压制其在水平地震数据上的干扰，突出PS波有效信号。
通过前期的研究成果，分别分析全球8个潜在含油气海区的海水物性信息，建立了一套适用于实际海洋地震调查分析的地震测网布置参数数据。此外，根据不同的海洋地震调查尺度和目标，建立了在不同分辨率下，达到不同速度分析精度的地震测网布置方法，并对几大海区的海水透射损失情况进行研究。
本书第1章至第5章由王卿编写，第6章由朱希安和郭师光编写。本书出版得到国家自然科学基金青年科学基金项目“双相薄（互）层介质背景上发育定向裂隙的OA介质视各向异性适用性和波场特征分析”（编号：41904117）和北京信息科技大学促进高校内涵发展（常规项目）的资助，特此感谢。

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