地震勘探是地球物理勘探中有效的技術(shù)手段。隨著油氣和礦產(chǎn)資源的需求日益增加,地震勘探規(guī)模不斷擴(kuò)大,地震數(shù)據(jù)量也隨之劇增,然而海量地震數(shù)據(jù)如何高效地傳輸和存儲(chǔ)是當(dāng)前亟待解決的工程問題。數(shù)據(jù)壓縮是解決上述問題的重要技術(shù)手段。本文以國內(nèi)外數(shù)據(jù)壓縮研究現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn),通過定性和定量的評(píng)價(jià)方式來橫向?qū)Ρ雀道锶~變換、離散余弦變換、小波變換、主成分分析壓縮變換方法,其中主成分分析方法不僅完全去除了變量之間的相關(guān)性,而且變換后能量更為集中,更為重要的是,壓縮產(chǎn)生的均方誤差最小,這都是它在地震數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域的優(yōu)勢。但此方法只去除了局部相關(guān)性,卻沒有考慮全局相關(guān)性,因此壓縮比有待提升。當(dāng)然,若一味追求壓縮比,重構(gòu)數(shù)據(jù)將不可用。針對(duì)以上問題,本文根據(jù)無纜地震勘探系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種基于分布式主成分分析地震數(shù)據(jù)壓縮算法。主要研究內(nèi)容如下:1)分布式主成分分析壓縮算法。地震儀計(jì)算每道數(shù)據(jù)的局部協(xié)方差矩陣和局部均值向量,再計(jì)算相關(guān)的累積量,并傳輸這些累積量給控制中心。然后控制中心計(jì)算全局協(xié)方差矩陣和全局均值向量,再利用特征值分解和累積貢獻(xiàn)率計(jì)算全局特征向量矩陣,并傳輸全局特征向量矩陣和全局均值向量至地震儀。最... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

垂直方向相關(guān)性

第2章地震數(shù)據(jù)分析8的多炮數(shù)據(jù)可看做一個(gè)隨機(jī)序列，多道記錄的多炮數(shù)據(jù)可看成多個(gè)隨機(jī)序列。因此，地震隨機(jī)過程的某個(gè)采樣時(shí)刻的數(shù)據(jù)可看做隨機(jī)變量。本文根據(jù)相關(guān)系數(shù)（公式2.3）量化垂直方向采樣點(diǎn)之間的相關(guān)性和水平方向道之間的相關(guān)性。cov(,)（,）=ABABAB····························（2.3）其中，在計(jì)算垂直方向采樣點(diǎn)之間的相關(guān)性時(shí)，A，B代表一個(gè)隨機(jī)序列的不同隨機(jī)變量。在計(jì)算水平方向道之間相關(guān)性時(shí)，A，B代表不同隨機(jī)序列的兩個(gè)隨機(jī)變量。實(shí)測地震數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)如圖2.1和2.2所示。圖2.1說明了垂直方向變量之間的相關(guān)程度，圖中第一點(diǎn)是隨機(jī)變量與自身的相關(guān)，此時(shí)數(shù)值最大，其他數(shù)值是隨機(jī)變量之間的相關(guān)系數(shù)。圖2.2是第一道的隨機(jī)序列的第一個(gè)隨機(jī)變量分別依次與第一道至最后一道的隨機(jī)序列的第二個(gè)隨機(jī)變量的相關(guān)系數(shù)。顯然，隨著道間隔的改變，隨機(jī)變量之間的相關(guān)系數(shù)隨之改變。圖2.1垂直方向相關(guān)性圖2.2水平方向相關(guān)性

第2章地震數(shù)據(jù)分析9（3）地震信號(hào)的振幅地下的反射界面的層數(shù)確定地震道反射波個(gè)數(shù)。每個(gè)反射波振幅大小的決定因素包括波前擴(kuò)散、地層吸收、透射、反射等。隨地層深度的增加，高頻成分被大地吸收，能量減小，導(dǎo)致信號(hào)振幅變校鑒于上述現(xiàn)象，中深層地震勘探可選擇能量大的炸藥震源，淺層地震勘探一般錘擊即可。壓縮前后的信號(hào)時(shí)域振幅的保真情況，也是判斷壓縮算法優(yōu)劣的重要依據(jù)。（4）地震信號(hào)的頻譜分析頻譜分析可根據(jù)傅里葉變換將信號(hào)由時(shí)域變到頻域，從而分析信號(hào)頻譜特征，包括地震波能量主要集中的頻帶范圍、信號(hào)的主頻等。在地震勘探中，地震波類型不同，頻譜不同；震源類型不同，振幅譜也不相同。一般而言，錘擊震源激發(fā)的地震波主頻較低，帶寬較窄；高頻震源槍激發(fā)的地震波主頻較高，頻帶較寬。在數(shù)據(jù)壓縮中，原始數(shù)據(jù)與重構(gòu)數(shù)據(jù)經(jīng)傅里葉變換后的頻域特征的相近程度作為判斷算法有效性的方法之一。我們?nèi)∫欢螘r(shí)間的地震數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換，可得信號(hào)的幅值譜，如圖2.3所示。地震信號(hào)在0到100Hz范圍內(nèi)有峰值，超過100Hz，幅值較小，這說明此段地震信號(hào)能量主要集中于低頻部分。從圖2.3中還可看出，信號(hào)的頻帶較窄且主頻也不高，所以它是由錘擊震源激發(fā)的。圖2.3地震信號(hào)幅值譜2.2地震數(shù)據(jù)格式地震數(shù)據(jù)格式是對(duì)必須記錄的勘探數(shù)據(jù)的記錄位置的規(guī)定。以標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格

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