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一、本课题的研究意义和目的
地震勘探技术始于20世纪初，经过多年发展已成为地球物理勘探界的一种重要技术手段。
在地震勘探领域，地震剖面是第一手的地下地质信息源，其所包含的断裂、褶皱等构造信息也是极其丰富。地震波在其传播过程中，通过能量和信息的转换，将表征各种地质现象的信号输出在地震剖面中。
地震剖面是由地震勘探野外采集而得，且环节众多，每个环节中所需的工作手段和采集仪器均不同，相应的会伴随各种人为、仪器或自然环境所造成的不确定性因素，这样致使最终所采集到的信息中会存在很多与实际地质情况并不相符的假象，这些假象会误导数据解释人员对实际地质构造的判断。即使地震剖面所传递的构造信息与实际相符，但在地震数据的解释环节，也很可能因不同解释人员的主观因素而导致同一条地震剖面的构造解释结果出现多解性。比如断层，在地震剖面上最直观的反应便是同相轴的不连续但导致同相轴错断的原因很多，故不是所有的同相轴错断现象均表征断层。
对于地震勘探中的断层解释而言，通过对地震剖面做处理，若能精确地检测到真实断层信息，并压制伪断层信息，这无疑对后续的断层解释环节是一大福音，因此本文针对地震断层检测方法进行了深入的研究。
二、本课题的研究现状
地震属性一词始于20世纪70年代，可用于刻画地震数据中不同地质特征信息。地震属性分类很多，本文主要涉及以提取断层特征为主的属性。
断层地震响应主要表现为地震波同相轴位移或中断等横向不连续的特征，这些特征是人工识别断层的基础，但是人工识别断层效率低，主观性强，解释能力局限。所以，学者们针对断裂系统的精确解释，提出并应用了很多地震属性技术来检测地震数据中的相邻地震道波形的不连续性。
Bahorich和Farmer（1995）提出了在三维断层解释技术中占据重要地位的基于互相关的第一代相干算法，Marfurt等（1998）提出了基于多道相似性的第二代相干算法，Gersztenkorn和Marfurt（1999）提出了基于特征结构的第三代相干算法。相干体技术在很大程度上提高了断层的解释效率，大部分断层自动检测技术也主要是以这三代相干体技术为核心进行改进的。然而，传统的基于滑动窗口的相干体属性对处理数据信息中的局部非平稳特征有一定的难度。近年来，更多的断层自动检测技术被开发用以解决以上问题。方差体技术被用于检测地下断层及地层不连续变化信息取得了非常卓越地成效，混沌体技术依据地震振幅值的混乱性来表征地层的不连续性。这些属性均能突出地层的横向不连续性，但是对地震数据的质量要求较高，同时噪声等伪断层信息可能使检测到的断层呈断续状，缺乏一定的连续性和完整性，故很多学者致力于改善这种情况，提出利用蚁群算法、Hough变换等数学算法来强化这些属性体中断层特征，从而将表征同一条断层的信号变成连续的线条。
三、本课题的研究内容
本文通过调研，总结了目前断层检测方法的研究现状，并针对可表征断层特征的地震属性结合某种数学算法的模式进行了着重的研究，并发现相应一些方法中所存在的缺点，然后以此不足为突破口，对相关方法作了改进，并通过八个章节对本文所改进的断层检测方法作了详细阐述。
第一章为绪论，主要介绍了本文研究的断层检测方法的研究现状及论文的创新点。
第二章主要介绍了几种以地震波同相轴横向不连续特征为基础的地震属性的基本原理，包括梯度一致性及梯度加权一致性、C2和C3相干属性、方差属性，其中梯度一致性是本文所提出的一种新的地震属性，并为了提高其抗噪性，又进一步对其作加权处理，提出了梯度加权一致性。此外，本章还对比分析了这几种地震属性对地震波同相轴的横向不连续性的检测能力。
第三章主要介绍了一些图像处理中技术理论，包括图像分割处理中所用到的自适应阈值选取方法和数学形态学理论，这些技术在本文的断层检测方法中均有被用到，所以提前在此章节做理论铺垫。
第四章主要介绍本文所提出的新断层检测方法-基于地震数据梯度加权一致性的蚁群算法的基本原理，并通过理论地震模型对该方法作了验证，之后与常规的基于方差属性的蚁群算法及基于C3相干属性的蚁群算法的断层检测效果作了对比分析。
第五章主要是对基于地震数据梯度加权一致性的蚁群算法在实际数据中的应用效果作了分析研究。
第六章主要介绍了基于地震数据梯度一致性的Hough变换应用于断层检测的基本原理，并针对此方法的缺点进行了分析改进，拓宽了其应用于断层检测的范围。
第七章主要验证了本文改进的基于地震数据梯度一致性的Hough变换的断层检测方法在实际数据应用中的可行性和有效性,并将其与基于蚁群算法的断层检测方法进行了对比分析。
第八章总结了本文的主要内容、创新点、及今后继续研究的方向。
四、本课题创新点
本文主要有以下几个创新点：
1）、在指纹图像中，一致性是利用梯度向量方向的集中程度来指示局部邻域各向异性强度的一个度量，本文将其作为一种新的表征地震波同相轴横向不连续性的属性，结果可指示断层位置，并且受地层倾角影响极小。
2）、为了提高地震数据梯度一致性的抗噪性，本文对其进行加权处理，并通过与其它表征地震波同相轴不连续的属性对比可见，本文所提的梯度加权一致性具有更高的抗噪性。
3）、首次将地震数据梯度加权一致性和蚁群算法进行结合应用于断层检测，并对比常规的基于方差属性的蚁群算法和基于C3相干属性的蚁群算法的断层检测效果，本文所提方法具有以下优点：抗噪性更高，断层边界收敛能力更强；在增加断层连续性的基础之上，对断层的延伸长度展现地更完整。
4）、首次将地震数据梯度一致性结合Hough变换应用到断层检测中，该方法在断层定位精确度方面要优于前人所提的基于相干属性的Hough变换的断层检测方法。
5）、原始的基于Hough变换的断层检测方法只能检测单一断层，针对此缺点，本文结合聚类分析进行了改进，通过理论地震模型和实际地震数据的验证，表明本文所改进的方法能同时且有效地检测出地震资料中所包含的多条断层信息。
6）、在对地震数据梯度一致性进行阈值分割获取二值数据环节，原始的基于Hough变换的断层检测方法是人为设置阈值，费时费力，为了提高计算效率，本文分别利用最大类间方差法和迭代法来实现对地震属性的自适应阈值分割，经理论地震模型的验证，基于这两种方法所获得的二值数据，均能为Hough变换环节提供有效的断层信息，大大提高了计算效率。
五、参考文献
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