Seismic Unix 在地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)處理中的應用

韓曉飛 單 波 董 斌 史雙雙

(1.山西省地震災害研究所，山西 太原 030002； 2.西北電力設計院，陜西 西安 710032)

·計算機技術(shù)及應用·

Seismic Unix 在地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)處理中的應用

韓曉飛1單 波2董 斌1史雙雙1

(1.山西省地震災害研究所，山西 太原 030002； 2.西北電力設計院，陜西 西安 710032)

對地質(zhì)雷達進行了介紹，分析了Seismic Unix在地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)處理中的應用程序，指出Seismic Unix含有豐富的數(shù)據(jù)處理功能，可自主添加相關(guān)代碼，增加軟件的使用范圍，在實際數(shù)據(jù)的應用中效果良好，可滿足工程需要。

地質(zhì)雷達，Seismic Unix，數(shù)據(jù)處理

0 引言

地質(zhì)雷達(Ground Penetmting Radar)是用高頻無線電波來確定介質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)分布規(guī)律的一種地球物理方法[1]。隨著地質(zhì)雷達技術(shù)的發(fā)展，國民經(jīng)濟建設的需求，在各項工程施工過程中，越來越需要地質(zhì)雷達的參與，利用其無損、便捷、快速等一系列優(yōu)點進行工程勘察和工程檢測，另外隨著人類生存環(huán)境逐漸變得惡劣，地質(zhì)災害頻發(fā)，地質(zhì)雷達在地質(zhì)災害評價中的應用也具有廣闊前景[2-4]。

目前對雷達數(shù)據(jù)的處理一般使用購進儀器時自帶的軟件或者另外購買的商業(yè)軟件，處理效果一般情況下可以滿足工程需要，但是由于商業(yè)軟件采用的都是固化的模塊，實現(xiàn)過程是不可見的，用戶也難以完成軟件設計之外的工作，而Seismic Unix軟件開發(fā)應用相對較為成熟，在普通的課程教學和工程應用中都可以滿足需要，通過對SU自帶數(shù)據(jù)的處理和工程實例的處理分析，可以看出該軟件具備較好的應用市場和前景，通過解譯分析滿足用戶需求。

1 Seismic Unix說明

Seismic Unix縮寫為SU，表示CWP/SU:Seismic Unix,為美國科羅拉多礦業(yè)學院開發(fā)的處理程序軟件，部分以斯坦福大學勘探項目為基礎(chǔ)，雖然名字為Seismic Unix，但是既可以作為地震數(shù)據(jù)處理的平臺，也可以作為其他數(shù)據(jù)資料處理的環(huán)境，例如地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)。

由于Seismic Unix從最初就是以開源為目的，所以眾多科研人員都加入了研發(fā)行列，逐漸擴充軟件，隨著不斷更新和完善，目前逐漸趨于成熟，成為Unix系統(tǒng)下常用的處理工具。該軟件可對輸入數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換和增益顯示、數(shù)據(jù)編輯、變換和濾波、偏移處理及其他處理。

2 實例應用

通過選取典型剖面，我們對上述不同處理方法進行針對性應用。

2.1 對自帶數(shù)據(jù)處理

當在SU的命令行中敲入suplane |suxwigb，便會出現(xiàn)一副圖像，suplane為SU自帶的數(shù)據(jù)，如果我們將其分層，設置分層時間和各層速度，利用命令suttoz，可以得到變換到深度域的數(shù)據(jù)，再利用設置深度信息，命令suztot，我們可以得到反變換回來的時間數(shù)據(jù)，當參數(shù)選取不合適時，反變換回來的數(shù)據(jù)會有一定誤差。

在原始數(shù)據(jù)中，存在三個交錯的同相軸，如果希望對同相軸進行分離，可以采用Radon變換，變換后數(shù)據(jù)見圖1a)，可以看到原本在T—x域交叉的數(shù)據(jù)，在Tau—p域被分離開來，通過剔除對應的目標數(shù)據(jù)，再反變換到T—x域，即可以得到分離后的數(shù)據(jù)，見圖1b)，可以看到傾度較大的一條同相軸已經(jīng)較好的被剔除。

2.2 實際數(shù)據(jù)1

本次數(shù)據(jù)來源于湖南山區(qū)，為進行巖溶探測所采集數(shù)據(jù)。探測采用的儀器主機為美國GSSI公司生產(chǎn)的SIR-20型地質(zhì)雷達，天線采用40 MHz的低頻組合天線，根據(jù)設計要求和現(xiàn)場地質(zhì)情況，最后選擇以下采集參數(shù)以滿足探測精度和深度要求：

時窗：450 ns；每秒掃描線：32根；每根掃描線采樣數(shù)：1 024個；天線間距：3 m；疊加次數(shù)：16次。

由于采集時經(jīng)過一條架空線路，所以造成了明顯的弧形干擾，數(shù)據(jù)見圖2?？梢钥吹綌?shù)據(jù)200 ns附近存在明顯雙曲線弧形繞射，而且下部信息較弱，需要進行資料處理，以增強下部信息和消除弧形干擾。

對數(shù)據(jù)增益進行調(diào)節(jié)，得到圖3，可以看到通過數(shù)據(jù)處理，剖面下部信息得到明顯加強，突出了有效信息。

利用SU下的FK偏移，選取合適的偏移參數(shù)，可以得到偏移后剖面，見圖4?？梢钥吹交⌒胃蓴_基本被有效壓制，由于偏移是對整個剖面做的，所以不可避免產(chǎn)生一些虛假異常，但是對整體基本影響不大。

2.3 實際數(shù)據(jù)2

該數(shù)據(jù)采集環(huán)境與使用儀器同實例1。

由于采集過程中，經(jīng)過一個長條狀干擾體，所以在數(shù)據(jù)下部形成明顯的條帶狀干擾，振幅能量較大，相對抑制了有效反射波形，圖像見圖5。數(shù)據(jù)采用地層電磁波速度為0.1 m/ns，數(shù)據(jù)變換到深度域見圖6，可以看到相關(guān)深度信息。數(shù)據(jù)變換到FK域數(shù)據(jù)見圖7，可以看到能量振幅最大區(qū)域為干擾同相軸數(shù)據(jù)對應區(qū)域，數(shù)據(jù)變換到Tau—p域數(shù)據(jù)見圖8，在圖像左部，與干擾同相軸時間位置一致對應幾個振幅明顯的能量區(qū)域，這些就是干擾同相軸在Tau—p與變換得到的區(qū)域，將這些能量團剔除然后反變換到T—x域便得到濾除條帶狀同相軸干擾的數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)的進一步處理做準備。

3 結(jié)語

Seismic Unix在實例中的應用效果較為明顯，可以滿足工作需要。SU的特點是較為靈活，可以自己編寫代碼，添加到程序中去，擴展程序功能，如果公布到網(wǎng)絡中，能獲得大家認可，可以集中到軟件的下一個版本，實現(xiàn)開源共享。另外SU是免費的，相對昂貴的商業(yè)軟件，使用經(jīng)濟方便，能夠為工程節(jié)省開支。

[1] 李大心.探地雷達方法與應用[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.

[2] 郭彬彬，趙衛(wèi)華，王紅才，等.千靈山巖質(zhì)邊坡地質(zhì)雷達探測及穩(wěn)定性分析[J].地質(zhì)力學學報，2013，19(1)：104-110.

[3] 王春輝，查恩來，田運濤，等.低頻地質(zhì)雷達新技術(shù)在滑坡勘查中的試驗研究[J].地球物理學進展，2013，28(2)：1057-1063.

[4] John W. Stockwell, Jack K. Cohen.Seismic Unix地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)——SU 3.3處理操作系統(tǒng)指南[M].張邵紅，林昌榮，譯.北京:石油工業(yè)出版社,2007.

The application of the ground penetmting radar data processing about Seismic Unix

Han Xiaofei1Shan Bo2Dong Bin1Shi Shuangshuang1

(1.EarthquakeAdministrationofShanxiProvince,Taiyuan030002,China; 2.NWEPDI,Xi’an710032,China)

The paper introduces the geological radar, analyzes the application procedure of Seismic Unix in the geological radar data processing, and points out it has profound data processing functions by adding related codes and adding the use scope of software with better effect in the data application, so it meets the engineering demands.

geological radar, Seismic Unix, data processing

2015-04-20

韓曉飛(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)19-0256-03

TP319

A