韓曉飛 單 波 董 斌 史雙雙

(1.山西省地震災(zāi)害研究所，山西 太原 030002； 2.西北電力設(shè)計(jì)院，陜西 西安 710032)

·計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用·

Seismic Unix 在地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

韓曉飛1單 波2董 斌1史雙雙1

(1.山西省地震災(zāi)害研究所，山西 太原 030002； 2.西北電力設(shè)計(jì)院，陜西 西安 710032)

對(duì)地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行了介紹，分析了Seismic Unix在地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)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(shí)際數(shù)據(jù)的應(yīng)用中效果良好，可滿(mǎn)足工程需要。

地質(zhì)雷達(dá)，Seismic Unix，數(shù)據(jù)處理

0 引言

地質(zhì)雷達(dá)(Ground Penetmting Radar)是用高頻無(wú)線(xiàn)電波來(lái)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(dá)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求，在各項(xiàng)工程施工過(guò)程中，越來(lái)越需要地質(zhì)雷達(dá)的參與，利用其無(wú)損、便捷、快速等一系列優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行工程勘察和工程檢測(cè)，另外隨著人類(lèi)生存環(huán)境逐漸變得惡劣，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，地質(zhì)雷達(dá)在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)中的應(yīng)用也具有廣闊前景[2-4]。

目前對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理一般使用購(gòu)進(jìn)儀器時(shí)自帶的軟件或者另外購(gòu)買(mǎi)的商業(yè)軟件，處理效果一般情況下可以滿(mǎn)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(shí)現(xiàn)過(guò)程是不可見(jiàn)的，用戶(hù)也難以完成軟件設(shè)計(jì)之外的工作，而Seismic Unix軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用相對(duì)較為成熟，在普通的課程教學(xué)和工程應(yīng)用中都可以滿(mǎn)足需要，通過(guò)對(duì)SU自帶數(shù)據(jù)的處理和工程實(shí)例的處理分析，可以看出該軟件具備較好的應(yīng)用市場(chǎng)和前景，通過(guò)解譯分析滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

1 Seismic Unix說(shuō)明

Seismic Unix縮寫(xiě)為SU，表示CWP/SU:Seismic Unix,為美國(guó)科羅拉多礦業(yè)學(xué)院開(kāi)發(fā)的處理程序軟件，部分以斯坦福大學(xué)勘探項(xiàng)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(tái)，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(dá)數(shù)據(jù)。

由于Seismic Unix從最初就是以開(kāi)源為目的，所以眾多科研人員都加入了研發(fā)行列，逐漸擴(kuò)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(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)例應(yīng)用

通過(guò)選取典型剖面，我們對(duì)上述不同處理方法進(jìn)行針對(duì)性應(yīng)用。

2.1 對(duì)自帶數(shù)據(jù)處理

當(dāng)在SU的命令行中敲入suplane |suxwigb，便會(huì)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(shè)置分層時(shí)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(shè)置深度信息，命令suztot，我們可以得到反變換回來(lái)的時(shí)間數(shù)據(jù)，當(dāng)參數(shù)選取不合適時(shí)，反變換回來(lái)的數(shù)據(jù)會(huì)有一定誤差。

在原始數(shù)據(jù)中，存在三個(gè)交錯(cuò)的同相軸，如果希望對(duì)同相軸進(jìn)行分離，可以采用Radon變換，變換后數(shù)據(jù)見(jiàn)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(kāi)來(lái)，通過(guò)剔除對(duì)應(yīng)的目標(biāo)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(jiàn)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(shí)際數(shù)據(jù)1

本次數(shù)據(jù)來(lái)源于湖南山區(qū)，為進(jìn)行巖溶探測(cè)所采集數(shù)據(jù)。探測(cè)采用的儀器主機(jī)為美國(guó)GSSI公司生產(chǎn)的SIR-20型地質(zhì)雷達(dá)，天線(xiàn)采用40 MHz的低頻組合天線(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，最后選擇以下采集參數(shù)以滿(mǎn)足探測(cè)精度和深度要求：

時(shí)窗：450 ns；每秒掃描線(xiàn)：32根；每根掃描線(xiàn)采樣數(shù)：1 024個(gè)；天線(xiàn)間距：3 m；疊加次數(shù)：16次。

由于采集時(shí)經(jīng)過(guò)一條架空線(xiàn)路，所以造成了明顯的弧形干擾，數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2?？梢钥吹綌?shù)據(jù)200 ns附近存在明顯雙曲線(xiàn)弧形繞射，而且下部信息較弱，需要進(jìn)行資料處理，以增強(qiáng)下部信息和消除弧形干擾。

對(duì)數(shù)據(jù)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到圖3，可以看到通過(guò)數(shù)據(jù)處理，剖面下部信息得到明顯加強(qiáng)，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(jiàn)圖4?？梢钥吹交⌒胃蓴_基本被有效壓制，由于偏移是對(duì)整個(gè)剖面做的，所以不可避免產(chǎn)生一些虛假異常，但是對(duì)整體基本影響不大。

2.3 實(shí)際數(shù)據(jù)2

該數(shù)據(jù)采集環(huán)境與使用儀器同實(shí)例1。

由于采集過(guò)程中，經(jīng)過(guò)一個(gè)長(zhǎng)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(duì)抑制了有效反射波形，圖像見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)圖7，可以看到能量振幅最大區(qū)域?yàn)楦蓴_同相軸數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)區(qū)域，數(shù)據(jù)變換到Tau—p域數(shù)據(jù)見(jiàn)圖8，在圖像左部，與干擾同相軸時(shí)間位置一致對(duì)應(yīng)幾個(gè)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(tuán)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(jìn)一步處理做準(zhǔn)備。

3 結(jié)語(yǔ)

Seismic Unix在實(shí)例中的應(yīng)用效果較為明顯，可以滿(mǎn)足工作需要。SU的特點(diǎn)是較為靈活，可以自己編寫(xiě)代碼，添加到程序中去，擴(kuò)展程序功能，如果公布到網(wǎng)絡(luò)中，能獲得大家認(rèn)可，可以集中到軟件的下一個(gè)版本，實(shí)現(xiàn)開(kāi)源共享。另外SU是免費(fèi)的，相對(duì)昂貴的商業(yè)軟件，使用經(jīng)濟(jì)方便，能夠?yàn)楣こ坦?jié)省開(kāi)支。

[1] 李大心.探地雷達(dá)方法與應(yīng)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(dá)探測(cè)及穩(wěn)定性分析[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2013，19(1)：104-110.

[3] 王春輝，查恩來(lái)，田運(yùn)濤，等.低頻地質(zhì)雷達(dá)新技術(shù)在滑坡勘查中的試驗(yàn)研究[J].地球物理學(xué)進(jìn)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