Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона
Запропоновано алгоритм автоматичного видiлення лiнiйних осей синфазностi на сейсмограмах на основi одновимiрного дискретного перетворення Радона i плоскої агломеративної кластеризацiї. Алгоритм забезпечує достовiрнiсть, прийнятну для сейсморозвiдки. Використання розробленого алгоритму дозволить удос...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87155 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона / С.А. Станкевич, О.В. Титаренко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 3. — С. 115-118. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860060995571941376 |
|---|---|
| author | Станкевич, С.А. Титаренко, О.В. |
| author_facet | Станкевич, С.А. Титаренко, О.В. |
| citation_txt | Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона / С.А. Станкевич, О.В. Титаренко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 3. — С. 115-118. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Запропоновано алгоритм автоматичного видiлення лiнiйних осей синфазностi на сейсмограмах на основi одновимiрного дискретного перетворення Радона i плоскої агломеративної кластеризацiї. Алгоритм забезпечує достовiрнiсть, прийнятну для сейсморозвiдки. Використання розробленого алгоритму дозволить удосконалити автоматизовану
обробку даних сейсморозвiдки та пiдвищити об’єктивнiсть їх iнтерпретацiї.
Предложен алгоритм автоматического выделения линейных осей синфазности на сейсмограммах на основе одномерного дискретного преобразования Радона и плоской агломеративной кластеризации. Алгоритм обеспечивает достоверность, приемлемую для сейсморазведки. Использование разработанного алгоритма позволит усовершенствовать автоматизированную обработку данных сейсморазведки и повысить объективность их интерпретации.
An algorithm for the linear pattern automatic detection on seismograms based on the one-dimensional discrete Radon transform and the flat agglomerative clustering is proposed. The algorithm
provides a confidence level acceptable to the seismic exploration. The use of the developed algorithm
will improve the automated processing of seismic survey data and enhance the objectivity of their interpretation.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:04:15Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК (528.88.04:550.834):553.98](477)
С.А. Станкевич, О. В. Титаренко
Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах
за допомогою одновимiрного перетворення Радона
(Представлено членом-кореспондентом НАН України О.Д. Федоровським)
Запропоновано алгоритм автоматичного видiлення лiнiйних осей синфазностi на сейс-
мограмах на основi одновимiрного дискретного перетворення Радона i плоскої агломера-
тивної кластеризацiї. Алгоритм забезпечує достовiрнiсть, прийнятну для сейсмороз-
вiдки. Використання розробленого алгоритму дозволить удосконалити автоматизовану
обробку даних сейсморозвiдки та пiдвищити об’єктивнiсть їх iнтерпретацiї.
Останнiм часом у нафтовiй i газовiй промисловостi спостерiгається необхiднiсть збiльшення
темпiв видобутку вуглеводнiв, що спричинює зростання витрат на пошуки та розвiдку ро-
довищ. У зв’язку з цим, методи прогнозу й оцiнювання припустимих покладiв вуглеводнiв
до бурiння свердловин набувають бiльшої актуальностi.
Усi геологорозвiдувальнi роботи, що спрямованi на прямий пошук покладiв вуглеводнiв,
практично так або iнакше пов’язанi з сейсморозвiдкою. Сейсмiчна розвiдка — реєстрацiя
поширення в земнiй корi штучно згенерованих сейсмiчних коливань з подальшою матема-
тичною обробкою отриманих даних [1]. За останнє десятирiччя в сейсморозвiдцi на вiдбитих
хвилях вiдзначений якiсний стрибок в методицi й практицi робiт. Перехiд на цифрову реє-
страцiю при польових спостереженнях, цифрова обробка, що безперервно удосконалюється,
та новiтнi методи аналiзу сейсмiчних даних забезпечили значне пiдвищення якостi отри-
маних результатiв. У мiру розвитку та вдосконалення методiв обробки сейсмiчних даних
виникла гостра необхiднiсть у створеннi нових способiв їх автоматизованої iнтерпретацiї,
що базуються на використаннi всього обсягу корисної iнформацiї.
Тому всебiчне вивчення будови та нафтогазоносностi регiону для пошуково-розвiдуваль-
них робiт сейсморозвiдкою, спрямованих на виявлення i розвiдку нових покладiв нафти i га-
зу з метою стабiлiзацiї видобутку та забезпечення приростiв розвiданих запасiв вуглеводнiв
на перспективу, є важливим i нагальним науково-практичним дослiдженням.
Геологiчнi утворення продуктивного розрiзу — в осадочному чохлi або в корi вивiтрю-
вання фундаменту над покладами вуглеводнiв та навколо них — епiгенетично змiненi за
складом, структурою, фiзичними властивостями [2]. У продуктивному розрiзi над покладом
вуглеводнiв формується область слiду дифузiйно-ефузiйного потоку, яка вiдображається
в фiзичних полях, особливо в сейсмiчному полi, на амплiтудах хвиль вiдбиття. В самому
покладi вуглеводнiв, де вiдбувається пiдвищене поглинання сейсмiчних хвиль, амплiтуда
хвиль вiдбиття зменшується. Навколо покладiв вуглеводнiв на водно-нафтових та газо-
водних контактах утворюються високоамплiтуднi рiзкоградiєнтнi хвилi вiдбиття. Область
слiду дифузiйно-ефузiйного потоку, що формується над покладом вуглеводнiв, складається
з вiдновної зони безпосередньо над цим покладом та окисної зони вище по розрiзу. Вiдновна
зона характеризується пiдвищеною лiтолого-мiнералогiчною й фiзичною диференцiйованiс-
тю та пiдвищеною в цiлому акустичною жорсткiстю, тому в сейсмiчному полi видiляється
© С. А. Станкевич, О.В. Титаренко, 2014
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №3 115
значно збiльшеними амплiтудами хвиль вiдбиття — частим утворенням “яскравої плями”
на сейсмiчних зображеннях, часових розрiзах сейсмограм (рис. 1).
Для видiлення таких “плям” сейсмiчнi данi беруть в iнтервалах запису, бiльших за iн-
тервал розташування покладу вуглеводнiв, та вздовж осей синфазностi найбiльш чiтко ко-
рельованих вiдбиттiв у межах всього часового розрiзу профiлю дослiдження: вiд верхньої
його частини до глибини розташування продуктивних вiдкладiв (рис. 2).
На даний час ефективним iнструментом видiлення параметризованих лiнiй i фiгур на
цифрових зображеннях є перетворення Хо [3], що належить до iнтегральних перетворень,
тому воно має властивiсть придушення шумiв. Оскiльки вздовж лiнiй проводиться iнтегру-
вання, вiдношення сигнал/шум пiдвищується в порiвняннi з вихiдним зображенням, i цi-
льовi фiгури виявляються з бiльшою вiрогiднiстю [4]. Перетворення Хо для прямих еквi-
валентне перетворенню Радона, для обчислення якого розробленi ефективнi алгоритми [5].
Класичне двовимiрне перетворення Радона H(·) вiдображає задану на площинi функцiю
f(x, y) у безлiчi її лiнiйних iнтегралiв [6]:
H(x, y, θ) =
+∞∫
−∞
f(x+ t cos θ, y + t sin θ) dt. (1)
Це перетворення є iнтегралом функцiї f(x, y) уздовж прямої, що проходить через точ-
ку (x, y) у напрямi θ. Дискретне перетворення Радона (ДПР) дозволяє стiйко детектувати
напрями лiнiй, що переважають, у довiльних точках цифрових зображень в умовах переш-
код i сiтчастих структур [7]. Також перетворення Радона, поряд з перетворенням Фур’є й
деякими iншими, часто застосовується в геофiзицi для аналiзу сейсмiчних сигналiв [8]. За-
стосування ДПР з параметром θ = 0 до типової сейсмограми, наведеної на рис. 1, iлюструє
рис. 3.
У бiльшостi випадкiв сейсмiчний розрiз може бути описаний бiльш-менш регулярною
лiнiйною багатопластовою структурою. У цьому разi результатом застосування ДПР з на-
прямом θ, паралельним переважному напряму шарiв, до вихiдної сейсмограми буде квазi-
перiодичний сигнал, максимуми якого вiдповiдають осям синфазностi. Залишається лише
коректно видiлити цi максимуми на дiаграмi вказаного перетворення.
З цiєю метою пропонується використовувати плоску агломеративну кластеризацiю з на-
рощуванням зв’язних компонентiв [9]. Алгоритм детектування осей синфазностi сейсмогра-
ми включає такi кроки:
визначення частоти характерної гармонiки функцiї H(x, y, θ) за допомогою стандартної
процедури MESE (maximum entropy spectral estimation) [10];
визначення порогу кластеризацiї за умов лiнiйностi або нормальностi розподiлу вiдхи-
лень гармонiйного сигналу [11]; при необхiдностi дослiдник може задати значення порогу
кластеризацiї вручну;
вiдбiр значень H(x, y, θ), що перевищують порiг кластеризацiї;
розбиття дiбраних значень на послiдовно зв’язанi кластери;
вибiр осi синфазностi в кожному iз кластерiв як координати максимуму сигналу клас-
теру; у випадку кiлькох максимумiв брали найближчий до медiани кластеру.
Перевiрку працездатностi описаного алгоритму проведено на вибiрцi з 24 типових сейс-
мограм реальних вiдбиваючих розрiзiв. Кожна сейсмограма мiстила кiлька сотень верти-
кальних вiдлiкiв даних, отриманих окремими сейсмоприймальниками, та кiлька десяткiв
вiдбиваючих горизонтiв, видiлених квалiфiкованим експертом-iнтерпретатором [12]. Лiнiйнi
116 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №3
Рис. 2. Виділення відбиваючих горизонтів на сейсмограмі
Рис. 1. Типова сейсмограма геологічного профілю
Рис. 3. Застосування дискретного перетворення Радона до типової сейсмограми
Рис. 4. Зіставлення автоматично виділених лінійних відбиваючих горизонтів з експертно визначеними
вiдбиваючi горизонти також видiлялися автоматично з використанням розробленого алго-
ритму. Приклад накладення автоматично видiлених горизонтiв (червона лiнiя) на визначенi
експертом (зеленi клiтинки) демонструє рис. 4.
Якiсть автоматичного видiлення оцiнювалася коефiцiєнтом детермiнацiї R2 [13] i досто-
вiрнiстю пiдгонки α за критерiєм Фiшера [14]. Середнiй на всiх 24 сейсмограмах коефiцiєнт
детермiнацiї становив R2 = 0,997 при вiрогiдностi α = 0,861, що є досить прийнятним
результатом.
Таким чином, запропонований алгоритм на основi одновимiрного ДПР забезпечує ефек-
тивне i достовiрне автоматичне видiлення лiнiйних осей синфазности на сейсмограмах, що
дає змогу iстотно спростити i прискорити процес їх обробки, звiльнити оператора вiд вико-
нання рутинних операцiй та зосередити його зусилля на змiстовнiй iнтерпретацiї.
1. Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка. – Москва: Недра, 1980. – 552 с.
2. Семенова С. Г., Ковалев Д.М., Семенец О.И. Возможности прогноза фазового состояния углеводо-
родов в залежах по сейсмическим данным // Теоретичнi та прикладнi аспекти геоiнформатики. –
Київ: ЦММ IГН НАН України, 2009. – С. 177–185.
3. Бескровный В.В., Надточий В.И., Бескровная И.А. Выделение отрезков прямых на цифровых сним-
ках на основе биоалгоритмов обработки зрительной информации // Пробл. iнформ. та управлiння. –
2009. – Вип. 4(28). – С. 16–19. – [Зб.].
4. Федотов Н. Г. Методы стохастической геометрии в распознавании образов. – Москва: Радио и связь,
1990. – 144 с.
5. Волегов Д.Б., Гусев В.В., Юрин Д.В. Обнаружение прямых линий на изображениях на основе пре-
образования Хартли. Быстрое преобразование Хафа // Proc. Sixteen. Int. Conf. on Computer Graphics
and Applications (GraphiCon’2006). – Novosibirsk: Ins. Comp. Mathemat. and Mathemat. Geoph., 2006. –
P. 235–242.
6. Хелгасон С. Преобразование Радона / Пер. с англ. – Москва: Мир, 1982. – 152 с.
7. Баранов В. Г., Храмов А. Г. Дискретное веерное преобразование Радона в задаче выделения центров
ветвей сетчатых структур // Компьютерная оптика. Вып. 23. – Самара: Ин-т систем обработки изоб-
ражений РАН, 2002. – С. 44–47.
8. Пат. РФ на изобрет. № 2300123 C2, МПК7 G01VK 1/28. Высокоразрешающее преобразование Ра-
дона для обработки сейсмических данных / Я. Мур, К. Костов, Д. Ингст; № 2004137818/28; Заяв.
19.05.2003; Опубл. 27.05.2007; Бюл. № 15.
9. Шалымов Д.С. Алгоритмы устойчивой кластеризации на основе индексных функций и функций
устойчивости // Стохастическая оптимизация в информатике / Под ред. О.Н. Граничина. – Санкт-
Петербург: Изд-во СПбГУ, 2008. – Вып. 4. – С. 236–248.
10. Haykin S., Kesler S. Prediction-error filtering and maximum-entropy spectral estimation // Nonlinear
Methods of Spectral Analysis / Ed. by S. Haykin. – Berlin: Springer, 1983. – P. 9–72.
11. Shi J., Malik J. Normalized cuts and image segmentation // IEEE Trans. on Patt. Anal. and Mach.
Intellig. – 2000. – 22, No 8. – P. 888–905.
12. Бондарев В.И., Крылатков С.М. Основы обработки и интерпретации данных сейсморазведки. –
Екатеринбург: УГГГА, 2001. – 194 с.
13. Дрейпер Н. Р., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ / Пер. с англ. – Москва: Диалектика,
2007. – 912 с.
14. Rayner J. C.W., Best D. J. Smooth tests of goodness of fit. – Oxford: Oxford Univ. Press, 1989. – 176 p.
Надiйшло до редакцiї 28.08.2013ДУ “Науковий центр аерокосмiчних дослiджень Землi
Iнституту геологiчних наук НАН України”, Київ
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №3 117
С.А. Станкевич, О. В. Титаренко
Выделение осей синфазности на сейсмограммах при помощи
одномерного преобразования Радона
Предложен алгоритм автоматического выделения линейных осей синфазности на сейсмо-
граммах на основе одномерного дискретного преобразования Радона и плоской агломератив-
ной кластеризации. Алгоритм обеспечивает достоверность, приемлемую для сейсморазвед-
ки. Использование разработанного алгоритма позволит усовершенствовать автоматизи-
рованную обработку данных сейсморазведки и повысить объективность их интерпретации.
S.A. Stankevich, O.V. Titarenko
Seperation of the coherence axes on seismograms using the
one-dimensional Radon transform
An algorithm for the linear pattern automatic detection on seismograms based on the one-dimen-
sional discrete Radon transform and the flat agglomerative clustering is proposed. The algorithm
provides a confidence level acceptable to the seismic exploration. The use of the developed algorithm
will improve the automated processing of seismic survey data and enhance the objectivity of their
interpretation.
118 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №3
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87155 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:04:15Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Станкевич, С.А. Титаренко, О.В. 2015-10-11T16:33:07Z 2015-10-11T16:33:07Z 2014 Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона / С.А. Станкевич, О.В. Титаренко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 3. — С. 115-118. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87155 (528.88.04:550.834):553.98](477) Запропоновано алгоритм автоматичного видiлення лiнiйних осей синфазностi на сейсмограмах на основi одновимiрного дискретного перетворення Радона i плоскої агломеративної кластеризацiї. Алгоритм забезпечує достовiрнiсть, прийнятну для сейсморозвiдки. Використання розробленого алгоритму дозволить удосконалити автоматизовану
 обробку даних сейсморозвiдки та пiдвищити об’єктивнiсть їх iнтерпретацiї. Предложен алгоритм автоматического выделения линейных осей синфазности на сейсмограммах на основе одномерного дискретного преобразования Радона и плоской агломеративной кластеризации. Алгоритм обеспечивает достоверность, приемлемую для сейсморазведки. Использование разработанного алгоритма позволит усовершенствовать автоматизированную обработку данных сейсморазведки и повысить объективность их интерпретации. An algorithm for the linear pattern automatic detection on seismograms based on the one-dimensional discrete Radon transform and the flat agglomerative clustering is proposed. The algorithm
 provides a confidence level acceptable to the seismic exploration. The use of the developed algorithm
 will improve the automated processing of seismic survey data and enhance the objectivity of their interpretation. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Науки про Землю Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона Выделение осей синфазности на сейсмограммах при помощи одномерного преобразования Радона Seperation of the coherence axes on seismograms using the one-dimensional Radon transform Article published earlier |
| spellingShingle | Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона Станкевич, С.А. Титаренко, О.В. Науки про Землю |
| title | Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона |
| title_alt | Выделение осей синфазности на сейсмограммах при помощи одномерного преобразования Радона Seperation of the coherence axes on seismograms using the one-dimensional Radon transform |
| title_full | Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона |
| title_fullStr | Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона |
| title_full_unstemmed | Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона |
| title_short | Видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення Радона |
| title_sort | видiлення осей синфазностi на сейсмограмах за допомогою одновимiрного перетворення радона |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87155 |
| work_keys_str_mv | AT stankevičsa vidilennâoseisinfaznostinaseismogramahzadopomogoûodnovimirnogoperetvorennâradona AT titarenkoov vidilennâoseisinfaznostinaseismogramahzadopomogoûodnovimirnogoperetvorennâradona AT stankevičsa vydelenieoseisinfaznostinaseismogrammahpripomoŝiodnomernogopreobrazovaniâradona AT titarenkoov vydelenieoseisinfaznostinaseismogrammahpripomoŝiodnomernogopreobrazovaniâradona AT stankevičsa seperationofthecoherenceaxesonseismogramsusingtheonedimensionalradontransform AT titarenkoov seperationofthecoherenceaxesonseismogramsusingtheonedimensionalradontransform |