本发明专利技术提供一种微地震采集数据处理方法和装置，利用多个不重叠的划分窗口将地震波形数据进行分割，通过对多个不重叠的划分窗口分割得到的窗口波形数据进行单独的特征提取，在对整个地震波形数据进行特征提取得到的全局波形特征以外，可以从各个窗口波形数据中提取得到有效的局部波形特征，从而补充得到更多的波形特征信息；基于相应模型提取的局部波形特征或全局波形特征确定震相分类结果后，通过将各个震相分类模型输出的震相分类结果中属于P波、S波和噪声的概率分别相乘，得到地震波形数据属于P波、S波和噪声的概率，综合了不同尺度的波形特征的分类结果，降低了地震波形数据中噪声的干扰，提升了震相检测方法的鲁棒性和抗噪声能力。噪声能力。噪声能力。
【技术实现步骤摘要】
一种微地震采集数据处理方法和装置
[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种微地震采集数据处理方法和装置。
技术介绍
[0002]地震相位检测作为地震预警系统的核心，在整个地震采集数据处理过程中有着重要地位。地震相位检测通常依靠经验丰富的专业人员进行人工分类，虽然精度较高但是花费时间也较长，而且分类精度受专业人员的主观因素影响较大。随着地震采集数据的数量飞速增加，人工震相检测已经无法满足工作需求，于是部分工作提出了STA/LTA(Short
‑
Time Average/Long
‑
Time Average，短时窗平均/长时窗平均)等基于特征计算的自动化震相检测算法。但此类自动化震相检测算法往往利用地震动记录的浅层特征来进行震相检测，此类特征易被噪声干扰，普遍存在对微地震数据这类低信噪比数据的震相检测鲁棒性不足、精确率相对较低的问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术提供一种微地震采集数据处理方法和装置，用以解决现有技术中对微地震数据这类低信噪比数据的震相检测鲁棒性不足、精确率相对较低的的缺陷。
[0004]本专利技术提供一种微地震采集数据处理方法，包括：
[0005]基于多个不重叠的划分窗口的窗口范围对待处理的地震波形数据进行分割，得到多个窗口波形数据；其中，所述多个不重叠的划分窗口中包含窗口范围与所述地震波形数据相同的划分窗口和窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口；
[0006]将基于任一划分窗口分割得到的窗口波形数据输入至所述任一划分窗口对应的已训练的震相分类模型，得到相应震相分类模型输出的震相分类结果；所述震相分类结果中包含相应震相分类模型确定的相应窗口波形数据属于P波、S波和噪声的概率；各个划分窗口对应的震相分类模型是基于结构相同、卷积核尺寸不同的卷积神经网络构建的；
[0007]将各个划分窗口对应的震相分类模型输出的震相分类结果中属于P波、S波和噪声的概率分别相乘，得到所述地震波形数据属于P波、S波和噪声的概率；
[0008]基于所述地震波形数据属于P波、S波和噪声的概率，确定所述地震波形数据的震相类型。
[0009]根据本专利技术提供的一种微地震采集数据处理方法，所述多个不重叠的划分窗口是基于如下步骤确定的：
[0010]基于第一训练集对全划分窗口对应的震相分类模型进行训练，得到所述全划分窗口对应的第一阶段的震相分类模型；所述全划分窗口为窗口范围与所述地震波形数据相同的划分窗口；所述第一训练集中包含样本地震波形数据及其震相标签；
[0011]基于所述样本地震波形数据的时间窗口，确定多个候选窗口；
[0012]按照窗口长度由大到小的顺序，基于当前候选窗口将所述第一训练集中的各个样本地震波形数据分割为多个样本窗口数据后，基于所述全划分窗口对应的第一阶段的震相
分类模型提取各个样本地震波形数据的样本窗口数据的波形特征，并基于对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度，对当前候选窗口进行筛选，得到窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口。
[0013]根据本专利技术提供的一种微地震采集数据处理方法，所述基于对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度，对当前候选窗口进行筛选，得到窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口，具体包括：
[0014]基于各个样本地震波形数据对应当前候选窗口的样本窗口数据的波形特征进行聚类，得到当前候选窗口对应的多个类簇；
[0015]确定当前候选窗口对应的同一类簇中不同震相类型的样本窗口数据的数量差值，作为对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度；
[0016]若对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度大于预设差异阈值，则确定当前候选窗口为划分窗口。
[0017]根据本专利技术提供的一种微地震采集数据处理方法，所述若对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度大于预设差异阈值，则确定当前候选窗口为划分窗口，之后还包括：
[0018]删除窗口范围与当前候选窗口的窗口范围存在重叠的候选窗口。
[0019]根据本专利技术提供的一种微地震采集数据处理方法，所述基于所述样本地震波形数据的时间窗口，确定多个候选窗口，具体包括：
[0020]将所述样本地震波形数据的时间窗口均分为两个候选窗口；
[0021]重复将当前窗口长度最小的候选窗口分别均分为两个新的候选窗口，直至当前窗口长度最小的候选窗口的窗口长度达到预设长度阈值。
[0022]根据本专利技术提供的一种微地震采集数据处理方法，各个划分窗口对应的已训练的震相分类模型是基于如下步骤训练得到的：
[0023]基于所述全划分窗口对应的震相分类模型，确定窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口对应的震相分类模型；
[0024]基于第二训练集中的样本地震波形数据及其震相标签，对所述全划分窗口对应的第一阶段的震相分类模型以及所述窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口对应的震相分类模型进行联合训练，得到各个划分窗口对应的已训练的震相分类模型。
[0025]根据本专利技术提供的一种微地震采集数据处理方法，所述基于所述全划分窗口对应的震相分类模型，确定窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口对应的震相分类模型，具体包括：
[0026]复制所述全划分窗口对应的震相分类模型，得到所述窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口对应的初始震相分类模型；
[0027]基于窗口长度小于所述地震波形数据的任一划分窗口的窗口长度与所述全划分窗口的窗口长度之间的比例，缩小所述任一划分窗口对应的初始震相分类模型中的卷积核尺寸，得到所述任一划分窗口对应的震相分类模型。
[0028]根据本专利技术提供的一种微地震采集数据处理方法，任一划分窗口对应的震相分类模型包括四层卷积层和两层全连接层。
[0029]根据本专利技术提供的一种微地震采集数据处理方法，待处理的地震波形数据是基于
4秒时间窗口对以100Hz的频率采集的原始地震波形数据进行切分得到的。
[0030]本专利技术还提供一种微地震采集数据处理装置，包括：
[0031]窗口数据划分单元，用于基于多个不重叠的划分窗口的窗口范围对待处理的地震波形数据进行分割，得到多个窗口波形数据；其中，所述多个不重叠的划分窗口中包含窗口范围与所述地震波形数据相同的划分窗口和窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口；
[0032]并行震相分类单元，用于将基于任一划分窗口分割得到的窗口波形数据输入至所述任一划分窗口对应的已训练的震相分类模型，得到相应震相分类模型输出的震相分类结果；所述震相分类结果中包含相应震相分类模型确定的相应窗口波形数据属于P波、S波和噪声的概率；各个划分窗口对应的震相分类模型是基于结构相同、卷积核尺寸不同的卷积神经网络构建的；
[0033]分类结果融合单元，用于将各个划分窗口对应的震相分类模型输出的震相分类本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微地震采集数据处理方法，其特征在于，包括：基于多个不重叠的划分窗口的窗口范围对待处理的地震波形数据进行分割，得到多个窗口波形数据；其中，所述多个不重叠的划分窗口中包含窗口范围与所述地震波形数据相同的划分窗口和窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口；将基于任一划分窗口分割得到的窗口波形数据输入至所述任一划分窗口对应的已训练的震相分类模型，得到相应震相分类模型输出的震相分类结果；所述震相分类结果中包含相应震相分类模型确定的相应窗口波形数据属于P波、S波和噪声的概率；各个划分窗口对应的震相分类模型是基于结构相同、卷积核尺寸不同的卷积神经网络构建的；将各个划分窗口对应的震相分类模型输出的震相分类结果中属于P波、S波和噪声的概率分别相乘，得到所述地震波形数据属于P波、S波和噪声的概率；基于所述地震波形数据属于P波、S波和噪声的概率，确定所述地震波形数据的震相类型。2.根据权利要求1所述的一种微地震采集数据处理方法，其特征在于，所述多个不重叠的划分窗口是基于如下步骤确定的：基于第一训练集对全划分窗口对应的震相分类模型进行训练，得到所述全划分窗口对应的第一阶段的震相分类模型；所述全划分窗口为窗口范围与所述地震波形数据相同的划分窗口；所述第一训练集中包含样本地震波形数据及其震相标签；基于所述样本地震波形数据的时间窗口，确定多个候选窗口；按照窗口长度由大到小的顺序，基于当前候选窗口将所述第一训练集中的各个样本地震波形数据分割为多个样本窗口数据后，基于所述全划分窗口对应的第一阶段的震相分类模型提取各个样本地震波形数据的样本窗口数据的波形特征，并基于对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度，对当前候选窗口进行筛选，得到窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口。3.根据权利要求2所述的一种微地震采集数据处理方法，其特征在于，所述基于对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度，对当前候选窗口进行筛选，得到窗口长度小于所述地震波形数据的划分窗口，具体包括：基于各个样本地震波形数据对应当前候选窗口的样本窗口数据的波形特征进行聚类，得到当前候选窗口对应的多个类簇；确定当前候选窗口对应的同一类簇中不同震相类型的样本窗口数据的数量差值，作为对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度；若对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度大于预设差异阈值，则确定当前候选窗口为划分窗口。4.根据权利要求3所述的一种微地震采集数据处理方法，其特征在于，所述若对应当前候选窗口且震相类型不同的样本窗口数据的波形特征的差异度大于预设差异阈值，则确定当前候选窗口为划分窗口，之后还包括：删除窗口范围与当前候选窗口的窗口范围存在重叠的候选窗口。5.根据权利要求2所述的一种微地震采集数据处...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋世伟，杨华山，田彪，刘昭泽，刘弘志，孙阿香，
申请(专利权)人：大庆中联信实石油科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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