Optimal combining of seismic data with different spectral characteristics
When it comes to sharing overlapping seismic surveys and testing various energy sources, geophysicists have to deal with data having different spectral characteristics. It is very important to note that such data share the same information on the reflectivity of the medium, which is of interest to u...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | rus |
| Опубліковано: |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/183637 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозиторії
Geofizicheskiy Zhurnal| id |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-183637 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Geofizicheskiy Zhurnal |
| collection |
OJS |
| language |
rus |
| topic |
combining seismic surveys multichannel Wiener filter optimal frequency-dependent weighted summation optimal complementary signal |
| spellingShingle |
combining seismic surveys multichannel Wiener filter optimal frequency-dependent weighted summation optimal complementary signal Tyapkin, Yu. K. Optimal combining of seismic data with different spectral characteristics |
| topic_facet |
combining seismic surveys multichannel Wiener filter optimal frequency-dependent weighted summation optimal complementary signal |
| format |
Article |
| author |
Tyapkin, Yu. K. |
| author_facet |
Tyapkin, Yu. K. |
| author_sort |
Tyapkin, Yu. K. |
| title |
Optimal combining of seismic data with different spectral characteristics |
| title_short |
Optimal combining of seismic data with different spectral characteristics |
| title_full |
Optimal combining of seismic data with different spectral characteristics |
| title_fullStr |
Optimal combining of seismic data with different spectral characteristics |
| title_full_unstemmed |
Optimal combining of seismic data with different spectral characteristics |
| title_sort |
optimal combining of seismic data with different spectral characteristics |
| title_alt |
Оптимальное комбинирование сейсмических данных с различными спектральными характеристиками Оптимальне комбінування сейсмічних даних з різними спектральними характеристиками |
| description |
When it comes to sharing overlapping seismic surveys and testing various energy sources, geophysicists have to deal with data having different spectral characteristics. It is very important to note that such data share the same information on the reflectivity of the medium, which is of interest to us. In order to combine such redundant data optimally and estimate the reflectivity of the medium more effectively, this article proposes using multichannel reverse Wiener filtering. To avoid the problems associated with a possible difference in the data acquisition systems of overlapping surveys, it is proposed to reduce the amount of information processed and to combine the final seismic images obtained from each of the independent surveys or from different sources. The theory of the optimal method is presented and the structure of the solution obtained is analyzed. It is shown that the method can be represented as a combination of the optimal frequency-dependent weighted summation of images with the subsequent single-channel inverse Wiener filtering (deconvolution) of the summation result. A theoretical comparison of the optimal method with simplified analogues wherein the first step is a simple unweighted summation without and with elimination of the wavelet phase spectra of images is performed. It is shown that the greater the difference between the spectra of the signal components of images at a given frequency, the greater the advantage of the optimal method of combining them over the simplified variants. The article stresses that since seismic exploration capabilities basically allow only signal parameters to be changed, the greatest effect from the optimal method can be achieved due to maximum mutual displacement (minimum mutual overlap) along the frequency axis of the spectra of the wavelets of combined images. This is theoretically confirmed by the calculation of the spectrum of the optimal complementary signal the addition of which to the existing set to participate in optimally combining ensures maximum efficiency of this procedure. The rationale is given that the optimal procedure should be performed only within the frequency interval where the signal averaged over the number of images prevails over the averaged noise. The method is tested on synthetic data. It is shown that its efficiency monotonously increases with increasing the input signal-to-noise ratio, the number of images involved in processing, and the mutual frequency shift of their spectra, i.e. as the degree of overlap of these spectra decreases. Moreover, the effectiveness of the method is confirmed on a field line from the Dnieper-Donets depression, which was independently worked out with dynamite and vibratory sources. It is shown that the optimal method provides the most regular and resolved reflections across the entire image, which significantly exceeds the results of independent single-channel deconvolutions of the images obtained with both types of sources and of their simplified combination. |
| publisher |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/183637 |
| work_keys_str_mv |
AT tyapkinyuk optimalcombiningofseismicdatawithdifferentspectralcharacteristics AT tyapkinyuk optimalʹnoekombinirovaniesejsmičeskihdannyhsrazličnymispektralʹnymiharakteristikami AT tyapkinyuk optimalʹnekombínuvannâsejsmíčnihdanihzríznimispektralʹnimiharakteristikami |
| first_indexed |
2024-04-21T19:42:43Z |
| last_indexed |
2024-04-21T19:42:43Z |
| _version_ |
1796974642771001344 |
| spelling |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-1836372020-10-07T11:08:59Z Optimal combining of seismic data with different spectral characteristics Оптимальное комбинирование сейсмических данных с различными спектральными характеристиками Оптимальне комбінування сейсмічних даних з різними спектральними характеристиками Tyapkin, Yu. K. combining seismic surveys multichannel Wiener filter optimal frequency-dependent weighted summation optimal complementary signal When it comes to sharing overlapping seismic surveys and testing various energy sources, geophysicists have to deal with data having different spectral characteristics. It is very important to note that such data share the same information on the reflectivity of the medium, which is of interest to us. In order to combine such redundant data optimally and estimate the reflectivity of the medium more effectively, this article proposes using multichannel reverse Wiener filtering. To avoid the problems associated with a possible difference in the data acquisition systems of overlapping surveys, it is proposed to reduce the amount of information processed and to combine the final seismic images obtained from each of the independent surveys or from different sources. The theory of the optimal method is presented and the structure of the solution obtained is analyzed. It is shown that the method can be represented as a combination of the optimal frequency-dependent weighted summation of images with the subsequent single-channel inverse Wiener filtering (deconvolution) of the summation result. A theoretical comparison of the optimal method with simplified analogues wherein the first step is a simple unweighted summation without and with elimination of the wavelet phase spectra of images is performed. It is shown that the greater the difference between the spectra of the signal components of images at a given frequency, the greater the advantage of the optimal method of combining them over the simplified variants. The article stresses that since seismic exploration capabilities basically allow only signal parameters to be changed, the greatest effect from the optimal method can be achieved due to maximum mutual displacement (minimum mutual overlap) along the frequency axis of the spectra of the wavelets of combined images. This is theoretically confirmed by the calculation of the spectrum of the optimal complementary signal the addition of which to the existing set to participate in optimally combining ensures maximum efficiency of this procedure. The rationale is given that the optimal procedure should be performed only within the frequency interval where the signal averaged over the number of images prevails over the averaged noise. The method is tested on synthetic data. It is shown that its efficiency monotonously increases with increasing the input signal-to-noise ratio, the number of images involved in processing, and the mutual frequency shift of their spectra, i.e. as the degree of overlap of these spectra decreases. Moreover, the effectiveness of the method is confirmed on a field line from the Dnieper-Donets depression, which was independently worked out with dynamite and vibratory sources. It is shown that the optimal method provides the most regular and resolved reflections across the entire image, which significantly exceeds the results of independent single-channel deconvolutions of the images obtained with both types of sources and of their simplified combination. При необходимости совместного использования сейсмических съемок перекрывающихся и при тестировании различных источников энергии геофизикам приходится иметь дело с данными, имеющими различные спектральные характеристики. При этом очень важным обстоятельством является то, что такие данные содержат одну и ту же информацию о отражательную способность среды, которая для нас представляет интерес. Для оптимального комбинирования таких данных, в основе которого лежит оценка общей отражательной способности среды, в статье предложено использовать многоканальную обратную винеровской фильтрацию.Чтобы избежать проблем, связанных с возможным различием систем наблюдения в съемках перекрывающихся предложено снизить объем обрабатываемой информации и комбинировать окончательные сейсмические изображения, полученные в результате каждого из независимых съемок или с различными источниками. Изложена теория оптимального метода и проанализирована структура полученного развязку. Метод может быть представлен как сочетание оптимального частотно-зависимого взвешенного суммирования изображений с последующей одноканальной обратной винеровской фильтрацией (деконволюции) результата суммирования. Выполнено теоретическое сравнение оптимального метода с упрощенными аналогами, в которых первым шагом является простое никак взвешенное суммирование без устранения и с устранением фазовых спектров элементарных сигналов изображений. Показано, что чем больше различия спектров сигнальных компонент изображений на данной частоте, тем больше преимущество оптимального метода их комбинирования над упрощенными вариантами. Подчеркнуто, что поскольку возможности сейсморазведки Дютье возможность преимущественно менять только параметры сигналов, наибольший эффект от оптимального метода может быть достигнут путем максимального взаимного перемещения (минимального взаимного перекрытия) вдоль оси частот спектров элементарных сигналов изображений, комбинируются. Это теоретически подтверждается расчетом спектра оптимального дополнительного сигнала, добавление которого к существующему набору для участия в оптимальном комбинировании обеспечивает максимальную эффективность этой процедуры. Обосновано, что оптимальную процедуру следует выполнять только в пределах частотного интервала, где усредненный по числу изображений сигнал превалирует над усредненных шумом. Метод опробован на модельных материалах, его эффективность монотонно возрастает с увеличением входного отношение сигнал-помеха, количества изображений, участвующих в преобразовании, и взаимного частотного сдвига их спектров, то есть с уменьшением степени перекрытия этих спектров. Эффективность метода подтверждена на полевом профили в Днепровско-Донецкой впадине, отработанном независимо от взрывчатыми и вибрационными источниками. Оптимальный метод обеспечивает наиболее регулярные и раздельные отражение на всем изображении, что значительно превышает по качеству результаты независимых одноканальных где-конволюций изображений, полученных с обоими типами источников, и их упрощенного преобразования. За потреби спільного використання сейсмічних знімань, що перекриваються, і при тестуванні різних джерел енергії геофізикам доводиться мати справу з даними, що мають різні спектральні характеристики. При цьому дуже важливою обставиною є те, що такі дані містять одну й ту саму інформацію про відбивну здатність середовища, яка для нас становить інтерес. Для оптимального комбінування таких даних, в основі якого лежить оцінювання загальної відбивної здатності середовища, у статті запропоновано використовувати багатоканальну зворотну вінерівську фільтрацію.Щоб уникнути проблем, пов'язаних з можливим розходженням систем спостереження у зніманнях, що перекриваються, запропоновано знизити обсяг оброблюваної інформації та комбінувати остаточні сейсмічні зображення, отримані в результаті кожного з незалежних знімань або з різними джерелами. Викладено теорію оптимального методу і проаналізовано структуру отриманого розв'язку. Метод може бути репрезентований як поєднання оптимального частотно-залежного зваженого підсумовування зображень з подальшою одноканальною зворотною вінерівською фільтрацією (деконволюцією) результату підсумовування. Виконано теоретичне зіставлення оптимального методу зі спрощеними аналогами, у яких першим кроком є просте не-зважене підсумовування без усунення і з усуненням фазових спектрів елементарних сигналів зображень. Показано, що чим більше розходження спектрів сигнальних компонент зображень на даній частоті, тим більша перевага оптимального методу їх комбінування над спрощеними варіантами. Підкреслено, що оскільки можливості сейсморозвідки дють змогу переважно змінювати тільки параметри сигналів, найбільший ефект від оптимального методу може бути досягнутий шляхом максимального взаємного переміщення (мінімального взаємного перекриття) уздовж осі частот спектрів елементарних сигналів зображень, що комбінуються. Це теоретично підтверджується розрахунком спектра оптимального додаткового сигналу, додавання якого до існуючого набору для участі в оптимальному комбінуванні забезпечує максимальну ефективність цієї процедури. Обґрунтовано, що оптимальнуа процедуру слід виконувати тільки в межах частотного інтервалу, де усереднений за числом зображень сигнал превалює над осередненим шумом. Метод випробувано на модельних матеріалах, його ефективність монотонно зростає зі збільшенням вхідного відношення сигнал—завада, кількості зображень, що беруть участь в перетворенні, і взаємного частотного зсуву їхніх спектрів, тобто зі зменшенням ступеня перекриття цих спектрів. Ефективність методу підтверджено на польовому профілі у Дніпровсько-Донецькій западині, відпрацьованому незалежно з вибуховими та вібраційними джерелами. Оптимальний метод забезпечує найбільш регулярні та роздільні відбиття на всьому зображенні, що значно перевищує за якістю результати незалежних одноканальних де-конволюцій зображень, отриманих з обома типами джерел, і їх спрощеного перетворення. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2019-11-15 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/183637 10.24028/gzh.0203-3100.v41i5.2019.183637 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 41 No. 5 (2019); 27-46 Геофизический журнал; Том 41 № 5 (2019); 27-46 Геофізичний журнал; Том 41 № 5 (2019); 27-46 2524-1052 0203-3100 rus https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/183637/195477 Copyright (c) 2020 Geofizicheskiy Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |