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Ambiseis 被动源处理软件

    AmbiSeis 软件是由夏江海团队开发(授权大红鹰dhy最新网站独家代理)的一套用于处理被动源数据的软件,具有操作简单、界面简洁和计算迅速等特点。软件既支持 SAC(Seismic Analysis Code,美国天然地震数据默认记录格式)、TRD(RefTec 公司默认格式),也支持主动源地震方法中常见的 SEG-2 和 SEG-Y 格式。

    本软件提供了四种目前应用比较成熟的被动源方法:地震干涉方法、空间自相关方法(SPAC)、微动折射方法(Remi)和路边被动源方法(Roadside Passive)。这些方法经过多年在全球范围的实践,勘探效果良好。

   技术指标

地震干涉方法

地震干涉方法是目前世界上最主流的被动源方法之一。该方法 2001 年在实验室中获得成功,随后被成功应用于世界各地,关于该方法的成果多次发表在 Science 上。该方法的思想是使用两个台站的噪声数据,进行地震干涉(如互相关)计算后,获得接近两台站间真实格林函数的经验格林函数。

夏江海教授团队近些年来对于该方法实践经验丰富,研究成果显著,已发表多篇关于该方法的国际 SCI 文章。


空间自相关方法

空间自相关方法的野外施工部分主要是观测系统的设计。由于空间自相关方法本身特点,空间自相关方法对于场地的范围具有很强的适应性,观测系统可以排布成圆形(1)、三角形(2)和直线型(3),甚至可以根据场地排布成任意形状。所以无论是路边、大坝上,还是山谷中,一片平坦的空地,就能满足空间自相关方法观测对场地的要求。
由于空间自相关方法是被动源方法,检波器与地表耦合好时,观测时间越长,结果信噪比越高。根据我们目前已有的经验,观测系统直线型排列时,15 个检波器观测 2 小时可以通过软件处理获得 5Hz 左右的面波信号。
数据处理部分包括数据预处理、空间自相关系数计算和残差计算。本软件默认观测仪器仪器的响应一致,所以不涉及去仪器响应处理步骤。
数据预处理部分包括去趋势、去均值、切割和时间域归一。去趋势、去均值操作对于长时间(>10 小时)观测很有意义。切割则是为了分窗口计算,以便后续步骤中叠加,提高信噪比。时间域归一目的是去除大地震的影响。
空间自相关系数计算包括各窗口自相关系数计算和叠加。对于两检波器的观测记录,依据空间自相关系数公式计算每个时间窗口的自相关系数,然后将每个窗口的自相关系数叠加后平均,获得两观测点间的空间自相关系数。
残差计算是用所有检波器的两两间的空间自相关系数与理论贝塞尔函数拟合,计算出残差,残差越小表明拟合越好,其代表的相速度也表示越符合实际。最后获得的残差图上连续的、数值小的趋势就是面波频散曲线。


微动折射方法

微动折射方法由 Louie 在 2001 年提出,基于被动源面波沿测线入射的假设,基本原理为 tau-p 变换。当测线垂直于道路或者河流时,该方法可以快速计算面波相速度。
使用微动折射方法往往计算出高于真实值的相速度。这是因为实际中噪声源往往不均匀分布,被动源面波会偏离测线方向入射,所以该方法计算的面波相速度一般大于真实相速度。
软件中关于该方法提供了时间域与频率域两套算法,两种算法在理论上等价,成像效果类似。


路边被动源方法

路边被动源方法观测基于一维检波器排列。在道路交错的城市地区,二维排列如十字形等很难展开,而一维检波器排列可以很好适宜城市中公路、河流等环境。公路、河流等环境中,来往车辆与流动的水可以产生足够能量的噪声或者说无规律的面波信号供本方法使用。
所以被动源多道面波方法在城市有很大应用前景。在被动源面波探测方法中,如果调查区域中道路或河流等噪声源与检波器距离较远,同时这些噪声源与检波器排列近乎垂直时,这些噪声源产生的噪声可以被认为是沿线传播的平面波(IP 模式,inline plane,图 1-2)。这种模式的假设与微动折射方法相同,处理方法与主动源面波多道分析方法中相移法类似。
当道路、河流等噪声源与检波器排列距离较远,但不再垂直时,IP 模式便不再试用,因为这些噪声源产生的噪声便不再沿排列方向传播了,而是与排列方向有一定夹角(OP 模式,offline plane)。同时城市中噪声源较多的情况很常见,如多条道路存在。在这些情况下,考虑到多个方向的平面波,频散计算需要在 IP 模式的基础上加入可能接收面波的角度范围内的各个频率成分的扫描,最后将所有这些速度-角度域的能量沿角度进行叠加,获得代表面波频散能量。
当道路、河流等噪声源与检波器排列距离较近时,面波不能理想的假设为平面波,此时需要考虑到面波柱形的传播(OC 模式,offline cylindrical)。通过引入噪声源到检波器相对位置可以解决这一问题,其中噪声源到检波器的近似距离由方位角和噪声源与排列的垂直距离所共同决定。但实际操作中,噪声源的具体方位难以准确确定,所以该模式在本版软件中并未开放。
 
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