基于小波包分析法的地震波信号降噪研究与实现

摘要

近年来，大型工程建设日益增多，通过地震勘探技术无损检测施工区域地下结构，对其稳定性、安全性进行评估具有重要的现实意义。地震勘探是利用地下不同介质之间的特性差异，通过对人工所激发的地震波响应进行分析，获取地层结构的性质与形态。然而地震波数据中往往含有不同种类的噪声，所以滤除地震波信号中的噪声，提高信噪比，增加用于分析的数据的可靠性就显得尤为重要。本文以大型施工建设前的地震勘探为背景，以地震波信号的降噪为目的，对小波包多阈值降噪原理、降噪步骤及关键参数设置进行了研究，并基于.NET平台上使用C＃语言设计了地震波信号降噪软件。
　　本文主要完成了以下工作：
　　①结合地震波在地层传播过程中波的幅度与频率的变换规律，分析随机噪声对地震波的动力学特征的影响。
　　②分析小波包多阈值降噪方法相对于傅里叶变换降噪的优势，研究小波包多阈值降噪方法中的三个主要参数对降噪效果的影响。
　　③对合成的地震波数据进行降噪模拟，完成几种降噪方法对比。
　　④基于.NET平台上应用 C＃语言完成可视化降噪软件设计，对实际采集的地震波信号进行降噪处理并进行降噪效果分析。
　　实验表明：本文所用降噪方法能对地震波信号进行降噪，信噪比更高，均方根误差更小；设计的降噪软件操作简单，实用性好，可用于检测现场数据处理分析。

目录

1 绪 论

1.1课题研究背景与研究意义

1.2 地震信号降噪处理的研究状况

1.3 本文主要工作

1.4 本章小结

2 地震勘探

2.1 地震勘探原理

2.2 地震波的动力学特征

2.3 地震波噪声

2.4 解决方案

2.5 本章小结

3 小波包多阈值降噪技术研究与降噪模拟

3.1 小波包多阈值降噪原理

3.2 小波包多阈值降噪步骤

3.3 离散小波包分解

3.4 小波包分析基函数的选取

3.5 阈值准则

3.6 阈值函数选择

3.7 小波包重构

3.8 地震波信号降噪模拟

3.9 本章小结

4 地震波降噪软件设计

4.1操作环境

4.2 软件整体功能介绍

4.3 小波包分析基函数选择设计

4.4 阈值准则的选择设计

4.5 阈值函数选择设计

4.6 本章小结

5 地震勘探数据采集与降噪处理

5.1 地震勘探采集系统

5.2 地震信号降噪处理

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间申请的相关专利目录

C. 作者在攻读硕士学位期间参加的相关科研项目