補(bǔ)償吸收衰減的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)疊前偏移方法研究.pdf

1、至今，在使用顯式外推算子的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)疊前深度偏移中幾乎都忽略了電磁波的吸收，受野外數(shù)據(jù)采集方法的限制，常用的偏移方法也主要解決共偏移距數(shù)據(jù)問題。本文提出了針對多偏移距數(shù)據(jù)，在頻率—空間域疊前深度偏移中考慮吸收效應(yīng)的方法，分別從電磁波方程和聲波方程實(shí)現(xiàn)偏移，兩種方法均為基于波動方程理論，均考慮介質(zhì)吸收特性的有限差分算法，在波場外推中同時實(shí)現(xiàn)對吸收衰減的補(bǔ)償。 在獲得合成雷達(dá)波數(shù)據(jù)剖面時，從麥克斯韋方程組出發(fā)，利用微分形式方程組的

2、旋度方程推導(dǎo)正演模擬的FDTD差分格式。求得滿足數(shù)值穩(wěn)定性的Courant條件后設(shè)定時間、空間網(wǎng)格的單位元胞尺寸，采用Yee網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格的剖分，設(shè)置正演模型的空間電磁參數(shù)。為了在有限的研究區(qū)域獲得無限空間的波場模擬，在區(qū)域邊界處引入PML吸收邊界，并獲得了較好的效果。 由麥克斯韋方程出發(fā)，推導(dǎo)含傳導(dǎo)電流項的頻率域電磁波方程，參照電導(dǎo)率參數(shù)分析電磁波的速度、吸收衰減與頻率之間的關(guān)系，得到衰減介質(zhì)中電磁波的傳播規(guī)律。認(rèn)為在高頻低電導(dǎo)

3、率、低相對介電常數(shù)的情況下，在較高的頻率范圍內(nèi)容易達(dá)到電磁波的“平臺效應(yīng)”狀態(tài)，而不同時滿足這些條件時，電磁波在衰減介質(zhì)中的頻散現(xiàn)象則不能忽略。設(shè)計了在介質(zhì)內(nèi)部模擬直達(dá)波數(shù)據(jù)的方式，分別在無吸收性和中等吸收性介質(zhì)中模擬數(shù)據(jù)，將其用于討論電磁波在橫向上的衰減特征。 本文由含傳導(dǎo)電流項的麥克斯韋方程出發(fā)推導(dǎo)有限差分波場外推算子。為了考慮橫向速度變化的問題，在空間域設(shè)計三階精度的褶積算子，該算子包含吸收衰減與復(fù)速度的函數(shù)關(guān)系，由它獲得

4、同時延拓波場值和波場垂向?qū)?shù)的反延拓算子矩陣，通過反延拓對波場傳播效應(yīng)的消除作用，在完成有限差分疊前深度偏移的同時，實(shí)現(xiàn)對吸收衰減的補(bǔ)償。 在無吸收的情況下，對三種模型的合成數(shù)據(jù)進(jìn)行電磁波方程偏移，可知該方法對于不精確的速度結(jié)構(gòu)，也能夠使尺寸較小的繞射體準(zhǔn)確歸位，水平層成像結(jié)果平直光滑，對傾斜界面拐點(diǎn)的繞射能量也能很好地歸位，該方法均具有較好的橫向和縱向分辨率。討論了雙邊激發(fā)對于充分反映介質(zhì)橫向信息的優(yōu)勢。在有吸收的情況下，對合

5、成數(shù)據(jù)進(jìn)行不考慮吸收衰減和補(bǔ)償吸收衰減的偏移，表明該方法對吸收引起的能量衰減實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)耐瑫r，能夠改善由吸收引起的縱向拉伸畸變，可以在一定程度上消除同相軸不合理的上翹或下拉現(xiàn)象，完成數(shù)據(jù)的正確歸位。對含隨機(jī)噪聲數(shù)據(jù)的偏移表明，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)在反延拓的過程中，以反褶積過程對噪聲進(jìn)行的濾波是有效的，在較低信噪比的條件下仍具有較好的抗噪效果，體現(xiàn)了頻率域延拓的優(yōu)勢。 對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償吸收衰減的電磁波方程偏移表明，該方法能夠補(bǔ)償微弱的層

6、位信息，按照衰減的程度進(jìn)行補(bǔ)償，改善同相軸在橫向匕連續(xù)性，補(bǔ)償能量的同時，提高縱向分辨力。討論了疊加處理對干擾信息壓制的效果。提出以頻譜比曲線確定合理的補(bǔ)償偏移頻帶寬度。 由聲波方程出發(fā)，分析其代替電磁波方程的近似情況，并給出單獨(dú)延拓波場值的有限差分疊前偏移算法。兩種方法的偏移效果對比發(fā)現(xiàn)，電磁波方程對于深部衰減較大的部分能量能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償，而聲波方程考慮吸收項時具有近似性，只能對衰減較小的信息發(fā)揮振幅加強(qiáng)、提高分辨率的作用，對于