JPH01110280A - 振動データからドップラー位相分散を除去するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海洋振動探索（ｍａｒｒｎｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ
ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ）の分野に関する。過去におい
ては、海洋振動探索は大部分がインパルシブソース（ｉ
ｍｐｕｌｓｉｖｅ　５ｏｕｒｃｅ）を使用して遂行され
てきた。

しかし、幾つかの理由によって海洋振動子（ｍａｒｉｎ
ｅｖｉｂｒａｔｏｒ）に対する関心が増している。イン
パルシブソースとは違い、振動子は、スペクトル的に、
その出力エネルギーが特定の探索目的の要件に合うよう
に簡単に調節できる。処理における相関ステップのため
に、振動子データはインパルシブソースによって得られ
るデータと比べて他のクルー（ｃｅｒｗ）からのショッ
ト、シンピングレーン及び掘削リグからの音及び海洋動
物の活動を含む多くのタイプのノイズバーストに対して
強い。２つの振動ソースを直角掃引関数（ｏｒｔｈｏｇ
ｏｎａｌ　ｓｗｅｅｐｆｕｎｃｔｉｏｎ）にて同時にラ
ンでき、単一の受信機ケーブルにて２つの隣接する振動
ライン（ｓｅｉｓｍｉｃ］　１ｎｅ）から２つのソース
を交互にファイアしてショットポイントの間隔を置く妥
協をすることなく、データを同時に得ることができる。

振動子からの出力は比較的長い時間間隔を通じて広がる
ため、ソースのピーク出力レベルに匹敵する強さをもつ
インパルジブソースのレベルよりかなり低く、これによ
って環境への潜在的な影響が低減される。

海洋探索の通常のモードにおいては、振動器（ｓｅｉｓ
ｍｉｃ　５ｈｉｐ）　、ソース、及び受信機がデータの
記録に伴って水中をずっと移動する。この運動のために
、ソースによって送出され受信機によって検出される振
動子信号にトンプラーシフトが存在する可能性がある。

しかし、振動データ（ｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａ）のドツ
プラーシフトの影響を修正するだめの方法は現在に至る
まで知られていない。

本発明は検出された振動信号内の送出された信号のドツ
プラーシフトに起因する位相分散（ｐｈａｓｅｄ　ｉｓ
　ｔｏｒ　ｔ　ｔｏｎ）を低減するための方法に関する
。この分散を修正するために演算子と振動データとのた
たみこみ（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）が行なわれる。演
算子が特定の伝送信号及びボート速度に対して決定され
る。演算子は、通常、周波数−波数領域において決定さ
れる。振動データがたたみこみを遂行するために周波数
−波数領域に変換される。変換されたデータが次の元の
時間−空間領域に変換される。別の方法として、決定さ
れた演算子を時間−空間領域に変換し、この領域におい
て、ただみこみを遂行することもできる。

用語”ドツプラーシフト（Ｄｏｐｐｌｅｒ　５ｈｉｆｔ
）”は、通常、受信された信号と送出された信号の間の
信号の伝送あるいは受信の最中の送信機及び／あるいは
受信機の移動に起因する周波数の差を指すのに用いられ
る用語である。振動ソース（ν１ｂｒａｔｏｒｙｓｏｕ
ｒｃｅ）を海洋振動ソースとして使用するとき、ソース
あるいは検出器が振動動作の伝送の最中に移動している
とドツプラーシフトが発生する。さらに、ディッピング
水面下反射界面（ｄｉｐｐｉｎｇｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ
　ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ　１ｎｔｅｒｆａｃｅ）が振動
ソースと受信機が両方とも同一ボートによって引かれ互
いにゼロの速度をもつ場合でもドツプラーシフトを生成
する。この現象が第１図に図解される。殆んどの海洋振
動探索（ｍａｒｉｎｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｅｘｐｌｏｒ
ａＨｏｎ）エ６ はソースと検出器をボートの後に引くことによって遂行
され、本発明は主にこの操作との関連で説明される。

ここで用いられる用語、振動子（ｖｉｂｒａｔｏｒ）あ
るいは振動ソース（ｖｉｂｒａｔｏｒｙ　５ｏｕｒｃｅ
）は選択された周波数内容をもつ振動信号（ｓｅｉｓｍ
ｉｃ　ｓｉｇｎａｌ）を通常数秒程度の時間期間を通じ
て送出するソースを指すのに用いられる。これら信号は
、正弦信号でも、あるいは実質的に方形波信号でも、あ
るいは他のフオームのシェーブドパルス（ｓｈａｐｅｄ
−ｐｕｌｓｅ　ｓｉｇｎａｌ）でもあり得る。これらソ
ースによって送出される振動信号は、この信号の基本振
動数が、通常、選択された周波数から開始し、この開始
周波数から異なる終端周波数まで”掃引（ｓｗｅｅｐ）
するため掃引（ｓｗｅｅｐ）と呼ばれる。周波数の時間
に伴う変化は線形でも非線形でもあり得る。幾つかの状
況においては、単一周波数の正弦、方形波、あるいはシ
ェーブドパルス信号を送出することか要求されるが、こ
れらはここで使用される用語“掃引周波数（ｓｗｅｐｔ
−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）内に含まれるものとする。

第１図は振動器（ｓｅｔｓｍｉｃ　ｖｅｓｓｅｌ）によ
って海水中を引かれる海洋振動ケーブル（ｍａｒｉｎｅ
　ｓｅｉｓｍｉｃｃａｂｌｅ）　３及び海洋振動ソース
（ｍａｒｉｎｅ　ｓｅｉｓｍｉｃｓｏｕｒｃｅ）　　４
を表わす。第１図はソース（ｓｏｕｒｃｅ）が第１の位
置４ａから第２の位置４ｂに引かれるとき１つの信号を
生成するソースを表わす。位置４ａから、送出される振
動信号（ｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｉｇｎａｌ）は放射経路（
ｒａｙ　ｐａｔｈ）　　６　ａ及び８ａに沿ってそれぞ
れ水面下反射面（ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ　ｒｅｆｌｅｃ
ｔｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）　　１０及び１２に伝
わるように示される。位置４ｂからこの信号は放射経路
６ｂ及び８ｂに沿って伝わる。地表に平行に横わるこの
界面からの反射に対しては経路６ａ及び６ｂに沿う振動
信号が進む経路長は同一であり、従って、ドツプラー効
果は存在しないことがわかる。しかし、反射界面のディ
ップ（ｄｉｐ）のため、線経路８ｂは線経路８ａより長
くなり、結果として、ソースが位置４ａから４ｂに移動
するときケーブル上の受信機によって検出される信号の
周波数はソースによって送出される信号の周波数より低
くなる。反射界面の反対方向へのディップは、勿論、結
果として検出周波数を高くする。

ドツプラーシフトされた信号の送出周波数ｆＳは以下の
関係をもつ。つまり、 ｆ、−ｆ、（１＋δ）（１） ここで、δはドツプラー係数である。

ソース（ｓｏｕｒｃｅ）によって送出され検出器によっ
て検出される海洋振動信号に対する最大ドツプラー係数
は２ｖｂ／ｖｌ、に等しい。ここで、ソース及び検出器
が両方とも単一のボートによって海水中を引かれ、■、
ボートの速度に等しく、Ｖ２は水中内の音の速度に等し
い。

ソースあるいは検出器の片方のみが移動する場合は、最
大ドツプラー係数はｖｂ／ｖｐとなり、ここで、■５は
移動するソースあるいは検出器の速度を表わす。データ
の記録の最中、振動器は、典型的には、約５ノツト（２
，５７メ一トル／秒）の速度を保つ。■、は約１５００
メ一トル／秒であるため、海洋データの記録において遭
遇される可能性のある最大ドツプラーは約０．００３４
である。海洋振動発生器が１０Ｈｚから６０Ｈｚに掃引
（ｓｗｅｅｐ）する信号を生成するものとすると、この
掃引の周波数の両端において送出信号と受信信号の間に
０．０３４Ｈｚと０．２０４Ｈｚの間の周波数シフトが
観察される。

第２ａ、２ｂ及び２０図は振動データ上のドツプラー周
波数シフトの効果を図解する。第２ａ図は送出、あるい
はパイロット（ｐｉｌｏｔ）振動信号を示すが、これは
、１０秒の期間に第１の周波数ｆ１から第２の周波数ｆ
２に掃引する。第２ａ図においては、ソースと受信機が
進んだ距離は一定に保たれ、受信される信号は送出され
た信号と同一フオームをもつ。受信はソースから受信機
への伝搬時間だけ遅延される。ただし、この遅延時間は
、この掃引の期間を通じて一定である。

第２ｂ図は同一のパイロット掃引及び信号が送出及び受
信される時間期間の間に送出経路長を累選的に短かくし
た場合に得られる受信信号を示す。

送出経路が短かくされるため、ソースと受信機の間の伝
送時間、並びに、受信される信号の周波数がシフトされ
る。第２ｃ図は第２ｂ図の受信された信号と送出された
信号の間の比較を示す。示されるごとく、受信された信
号の周波数は時間とともに送出された信号より速い速度
で増加する。送出される信号の放射経路が減少するので
なく反対に増加する場合は、受信される信号の周波数は
送出された信号より遅い速度で増加することに注意する
。示されるごとく、ドツプラーシフトによる位相の歪（
ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）は以下の関係によって表わすこ
とができる。つまり、 φ　（ｆ）＝３６０°　ｆΔｔ（２） ここで、 φ　（ｆ）は位相の歪を示し、これは送出された信号と
受信された信号の間の任意の周波数の発生の間の受信さ
れた信号が時間において信号の受信の開始が伝送の開始
と整合するようにシフトされた後の位相のシフトであり
； ｆは周波数であり：そして Δｆは送出された信号と受信された信号の内の任意の周
波数の発生の間の時間差を示す。

パイロット掃引ライン（ｐｉｌｏｔ　５ｉｙｅｅｐ　１
ｉｎｅ）の傾斜はΔｆ／Δｔに等しく、これはまた（ｆ
２−ｆｌ）／Ｔにも等しい。ここで、Ｔは掃引の時間期
間を示す。従って、φ　（ｆ＞はまた以下によって表わ
すこともできる。

φ（ｆ）−３６０°　φｆΔｆＴ／（ｆ２−ｆｌ）　、
及びΔｆ＝δｆであるため φ（ｆ）＝３６０°　ｆ２δＴ／（ｆｉｆｌ）　　　　
（３）１０から６０Ｈｚまで掃引し、Ｏ，ＯＯ３４のド
ツプラー係数のパイロット信号に対しては、式（３）か
ら計算される６０１１ｚの所で位相シフトは８８０゜で
ある。この１０分の１の位相シフトでさえも反射事象の
特性を明らかに変える。

振動データに対するドツプラー係数の影響を分析的に決
定するために、１つのモデルが生成された。このモデル
においては、ディッピング床（ｄｉｐｐｉｎｇ　ｂｅｄ
）が接近して位置されたポイントディフラクター（ｐｏ
ｉｎｔ　ｄｉｆｆｒａｃｔｏｒ）のシーケンスとして扱
かわれる。個々のポイントディフラクターのレスポンス
が個々のポイントディフラククーを横断してソースと受
信機をソースと受信機の間のオフセットが一定に保たれ
るようにして模擬的に”引＜　　（ｔｏｗｉｎｇ）こと
によって計算された。こうして模擬的に得られた受信信
号とパイロット掃引の相関から特定のソース−受信機オ
フセットの所のポイントディフラクターのレスポンスの
モデルを与えるギヤザー（ｇａｔｈｅｒ）が生成される
。１つのセグメント内の個々のポイントディフラクター
の全てのレスポンスを総和することによってディッピン
グセグメントの定オフセットレスポンス（ｃｏｎｓｔａ
ｎｔ−ｏｆｆｓｅｔ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ）が生成される
。

ポイントディフラクターに対する記録された掃引（ｒｅ
ｃｏｒｄｅｄ　ｓｗｅｅｐ）のソース及び／あるいは受
信機が移動しているときのシミュレーションは固定され
たソース及び受信機に対するようも一層複雑ではあるが
、この記録掃引は伝送路の幾何及び想定ボート速度を用
いてシミュレーションできる。

送信信号の個々が受信機に到達する時間が受信信号をフ
オームを構成するために計算される。

第３図及び第４図は複数の異なるディップ（ｄｉｐ）の
反射セグメントに対するシミュレーションの結果を示す
。第３図はゼロのソース及び受信機速度及びソースと受
信機間のゼロのオフセットのモデルを示す。第４図はソ
ースと受信機の間はゼロのオフセントをもつが、ソース
及び受信機が水中を５ノツト（２，５７メ一トル／秒）
の速度で引かれた場合のモデルを示す。第３及び４図の
データは受信信号の波形を計算し、この受信波形を送信
波形と相関することによって生成された。第３図及び第
４図において、モデル内の個々のセグメントの最上部は
５００メートルの深さであり、振動信号の速度は１５０
０メ一トル／秒と想定される。

個々のセグメントは２００メートルの水平距離の広がり
をもつ。

ドツプラー効果に起因する位相分散（ｐｈａｓｅｄｉｓ
ｐｅｒｓｉｏｎ）を第４図内の小波（ｗａｖｅｌｅｔ）
を第３図の小波と比較して知ることができる。０°ディ
ップに対しては分散は存在しない。第４図からはっきり
わかるように、ディップ角度が増加するとこれに従って
分散も増加する。

第５図は位相分散をより定量的に示す。第５図は位相の
プロットを周波数及び反射界面のディップ角度の関数と
して示す。第５図は第３図から特定のトレース（ｔｒａ
ｃｅ）を選択し、これらｌ〜レース内の小波の位相のみ
の逆数（ｐｈａｓｅ　ｏｎｌｙ　　１ｎｖｅｒｓｅ）を
発見し、この逆数と第４図からの対応するドツプラーシ
フトされた後のトレースとのたたみこみ（ｃｏｎｖｏｌ
ｖｉｎｇ）を行ない、次にこの結果を周波数領域に変換
することによって生成された。第５図は式（３）と一致
し、周波数及びディップ関数に比例して位相分散が増加
することを示す。

ディッピングペットによって反射され、移動受信機によ
って受信され、同一の速度にて移動する振動ソースによ
って送信される歪をもつ信号波形は固定の受信機及び送
信機によって受信及び送信される歪をもたない信号と以
下の関係をもっことが明らかになった。

ｔｓ（Ｖｂ　≠Ｑ）　＝　ｔ−（Ｖｂ＝Ｏ）　ＣＩ＋δ
〕（４）ここで、ｔ３は歪んだ時間（ｄｉｓｔｏｒｔｅ
ｄ　ｔｉｍｅ）を表わす。つまり、歪んだ波形が歪のな
い波形（ｕｎｄｉｓｔｏｒｔｅｄ　ｉｙａｖｅｆｏｒｍ
）をとり、ｔをｔ　　（１＋δ）によって置換すること
によってシミュレートされる。従って、歪効果（ｄｉｓ
ｔｏｒｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ）は時間の歪あるいは逆
に周波数のシフトとして見ることができる。

ドツプラー効果を修正するための演算子が以下の手順に
従って展開された。つまり： １、第４図に従ってパイロット掃引の時間歪バージョン
を展開し； ２、　歪をもつ掃引を歪のないパイロット掃引と相関し
；そして ３、相互相関された小波の位相のみの逆数を生成するこ
とによって演算子が展開された。

位相のみの逆数が要求される演算子である。位相分散が
この演算子とデータとのたたみこみ（ｃｏｎｖｏｌｖｉ
ｎｇ）によって始動データから除去される。

この修正法はドツプラー係数を知ることを必要とする。

この方法をセットのデータに適用するためには、ドツプ
ラー係数をデータセント内の個々の反射事象に対して決
定することが必要である。

分析的にドツプラー係数は水の層内の伝送及び受信信号
の方向のみに依存し、水面下で起るこれら方向の任意の
変動には依存せず、またドツプラー係数はボート速度及
び振動信号のディップ時間のみの関数であることが発見
された。つまり：ここで、Δｔ／Δｙは時間ディップで
ある。

式（３）及び（５）から、ドツプラー効果は周波数及び
ディップのみの関数であることがわかる。

ドツプラー効果は周波数及びディップのみの関数である
ため、位相分散を修正するための演算子はに−ｗ（波数
−周波数）領域において好都合に生成できる。時間−空
間領域においては、定オフセットセクションが事象のご
った煮となる。しかし、ｋ−ｗ領域、あるいは周波数領
域においては、振動データセクションの個々の領域は一
意の周波数及びディップに対応する。位相分散は、従っ
て、以下によって修正できる。つまり： １、に−ｗ（波数−周波数）領域内において位相修正演
算子を計算し； ２、　定オフセット振動セクションをに−ｗ領域に変換
し； ３、　この位相修正演算子を適用し；そして４、修正さ
れたデータを元の時間−空間領域に変換することによっ
て修正できる。

ドツプラーシフトに対して特定のセットの振動データを
修正するための演算子はデジタルコンピュータ上に実現
される以下の手順から誘導できる。

ここに指定されるステップを実現するためのコンピュー
タプログラムは当業者においては簡単に設計できるもの
であり、ここには含まれない。

Ｆ　（ｋ、ω）をｋ、ω領域での所望の演算子であるも
のとする。

１、　　Ｆをオールパスフィルタとして初期化する。

ここで、全てのｋ及びωに対してＦ　（ｋ、ω）−１＋
０ｊであり、またｊ＝”ｆｌ−であり；２、　ディップ
ループを開始する。つまりｉ＝１からＮに対してｄｉｐ
ｉ　＝　（ｉ　−１）ｄｉｐ□Ｘ／Ｎ　　（６）ここで
、Ｎ＝計算されるべきディップの数（典型的には２５−
３５）であり、また ｄｉＰｍａｘ＝振動データ内の最傾斜ディップ（秒／ト
レース）であり； ３、最初の選択されたディップ（ｉ番目のディップ）に
対するドツプラー係数を計算する。っまりδ直＝　（Ｖ
ｂ　）ｄｉｐｉ／Δｙ（７）ここで、Δｙ＝）レース間
の間隔（メートル／トレース）、そして Ｖｂ−ボート速度（メートル７秒）であり；注意＊符号
は時間ディップの定義によって決定される。時間ディッ
プは事象がボートの移動の方向に下方にディップすると
き正と想定される。

４、Ｖ（ｔ）をパイロット掃引を表わすものとし、ｔを
ｔ　　（１＋δ）によって置換することによって最初の
選択されたディップに対する歪をもつ掃引Ｖｓ（ｔ）を
計算する。つまり Ｖｓ（ｔ）　−Ｖ　（ｔ　　（１＋δｉ））　　　　　
（８）５、パイロット掃引を選択されたディップに対す
る歪をもつパイロット掃引と相関させＷ（ｔ）と命名さ
れる相関された小波を生成する。つまりＷ　（ｔ）＝Ｖ
Ｓ（ｔ）■Ｖ（ｔ）　　　　　（９）６、　この相関小
波を周波数領域に変換する。つまり Ｗ　（ω）　−１Ｗ（ｔ）　ｅ−”ｔｄｔ　　　　（１
０）７、Ｗ（ω）に対する複素共役Ｗ″（ω）を計算し
：そして ８、選択されたディップに対してωの関数としてｋの値
を計算する。つまり ｋ　＝　１　＋　２　　（ｄｉＰｉ＝（ｉ）（ω）（ｋ
□Ｘ／２π）（１１）第６図に示されるごとく、ディッ
ピング形状は波数−周波数領域においては径方向のライ
ンに沿う。第６図より、この径方向のラインに対する式
は以下によって表わすことができる。

つまり項ｆａは一般に“空間エイリアス周波数（ｓｐａ
ｔｉａｌ−ａｌｉａｓ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）　　”と
して知られている。この項は当業者においては周知であ
り、多くの教科書において誘導されている。これに関し
ては、例えば、Ｊ、Ｆ、クローボー（Ｊ、Ｆ、ｃｌａｅ
ｒｂｏｕｔ）による著書〔地球内部のイメージング（Ｉ
ｍａｇｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｅａｒｔｈ’ｓ１ｎｔｅｒｉｏ
ｒ）　）　、ベージ２５９を参照すること。つまり ＝　１／（２ｄｉｐ＋）　；ここで、ｄｉｐ、は秒／ト
レースであり、またｆ−ω／２πであるため、式（１１
）は式（１０）から誘導でき、１＋ＫＩＮ−Ｘの値は変
換されるべきデータセットのサイズのみに依存する。当
業者にとっては、１十に、、、、Ｘ−Ｎ／２であること
が周知であり、ここで、Ｎはデータセ・ノド内のトレー
スの数に等しい。

９、演算子係数を決定する。０と２πｆ０の間のωの値
が選択されるが、この値は振動子の掃引周波数によって
占められるバンド幅の広がりをもつように選択される。

項ｆ。はトレースの時間期間をザンブリングすることに
よって決定されるナイキスト周波数である。

演算子係数がステップ７において選択されたωの値に対
して複素共役から計算される。計算され３ま た係数が割り当てられるべきに一ωグリッド内の位置は
式（１１）から選択されたディップに対するωの選択さ
れた値に対応するｋの値を計算することによって決定さ
れる。

１０、ステップ２において計算された個々のディップ値
に対してステップ３から９を反復する。

１１、計算されてないがフィールドを完結するための必
要な演算子係数に対する挿間を計算された演算子係数か
ら行なう。

デー　へのゞ　　−の゛ 始動データセクションへの演算子の適用のプロセスは以
下の通りである。

ＳｂＣ（ｘ、ｔ）を通常の時間−距離形式での振動デー
タを表わすものとする。

１、　データをに一ω領域に変換する。つまり２゜　位
相修正フィルタと振動データとのただみこみをデータ値
にに一ωグリッド上の個々のデークポイントの所の演算
子を掛けることによって遂行する。つまり Ｓ、ｃ（Ｋ、ω）　　＝　Ｆ（ｋ、ω）■５ｂｃ（ｋ、
ω）３、　データを元の時間領域に変換する。つまり別
の方法として、誘導されたフィルタを時間−空間領域に
変換し、次に時間−空間領域において以下のように振動
データとのたたみこみを行なうこともできる。

２、　５ＩＩＣ（Ｘ％　ｔ）を位相修正前の振動データ
を表わすものとし、振動データに関する位相修正を遂行
するために二次元（２−Ｄ）たたみこみを遂行する。つ
まり 位相修正フィルタが時間−空間領域に変換されたかある
いはデータがデータ修正を遂行するために周波数−波数
領域に変換されたか無関係にこれらプロセスは等しい。

式（５）によって示されるごとく、定ソースー受信機オ
フセットセクションにおいては、ド・ノプラー係数はボ
ート速度Ｖ、及び反射事象の時間ディップΔｔ／Δｙの
みの関数である。ド・ノプラー係数はオフセットの量あ
るいは振動速度に明示的に依存することはない。定ソー
スー受信機オフセ・ノドセクションを修正するためには
掃引タイプごとの二次元（２Ｄ）ｋ−ω位相修正演算子
及びボート速度のみが必要とされる。ただし、同一デー
タセクション内の異なるオフセットに対しては、同一事
象が異なる位相扱いを受け、位相歪みの厳密な相関のた
めには、データセットがスクッキングの前、そして反射
事象のディップを変える他の処理ステップの前に処理さ
れる。

事象の時間ディップがオフセットの関数として少しのみ
変化する場合は、ドツプラー位相分散を通常の除去（ｍ
ｏｖｅｏｕｔ）に対して修正されたデータにに一ω位相
演算子を適用し、スタックすることによって概むね修正
できる。遠いオフセットの所での浅い事象からの反射の
みがあまり修正できないため、海洋データセットのこれ
ら部分は通常消音される。特に浅い目標水平面をもつあ
るいは振幅対オフセット情報を抽出するために処理され
る測量は、好ましくは、スクッキングの前に位相分散に
対する修正が行なわれる。

データセントに位相修正が加えられる前に、これらの幾
つかが空間的にとびとびに離れていないか決定するため
にディッピング反射（ｄｉｐｐｉｎｇｒｅｆｌｅｃｔｉ
ｏｎ）を調べるべきである。空間的に離れた（ｓｐａｔ
ｉａｌｌｙ　ａｌｉａｓｅｄ）とは、データがオフセッ
ト（つまり、空間）方向にあまりにもあらくサンプリン
グされていることを意味する。空間的にとびとびに離れ
た事象内の高周波数は、このサンプリングのために、こ
れらの本当のディップと異なるディップをもつ傾向を示
す。これら事象はこれらかに一ω領域内の期待される位
置内にマツピングしないため正い位相修正を受けない。

エイリアシング（ａｌ　ｉａｓｉｎｇ）問題はデータセ
ットより細かなトレース空間に挿間することによっであ
るいは処理のある段階においてデータセットにローパス
フィルタを用いることによって修正できる。

第７図は第４図の位相が修正されたバージョンを示す。

比較から位相修正演算子の適用によってドツプラー効果
に起因する位相分散が除去されていることがわかる。ま
た同じ演算子がゼロオフセットセクションと同様に非ゼ
ロオフセットセクションに適用されたときも等しく機能
することが実証された。

複数のテストラインがメキシコ湾（Ｇｕｌｇ　ｏｆＭｅ
ｘｉｃｏ）において１９８７年にニューオーリンズ（Ｎ
ｅｗ　０ｒｌｅａｎｓ）において開催された測量地球物
理者協会（Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉ
ｏｎ　Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｉｓｔｓ）の第７回年次国際
会議（７ｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌＭｅｅｔｉｎｇ）において発表された論文〔デジタ
ル海洋振動ソースを用いてのスペクトルシェービング（
Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｓｈａｐｊｎｇ　Ｗｉｔｈ　Ａ　Ｄ
ｊｇｉｔａｌ　ＭａｒｉｎｅＶｉｂｒａｔｏｒｙ　５ｏ
ｕｒｃｅ）　）において論議されているタイプの振動子
を用いて記録された。第８図はドツプラー位相修正を加
える前のスタックを示し、そして第９図はルイジアナ（
Ｌｏｕｉｓｉａｎａ）の沖合のサウスパス（Ｓｏｕｔｈ
　Ｐａ５ｓ）地域からのこれらラインの１つに対する修
正を加えた後のスタックを示す。

このラインは１０秒掃引にて、７．５１（ｚから１００
Ｈｚまで、修正前の６ｄＢ／オクターブ傾斜にてショッ
トされた。ボート速度は２つの図面において左から右に
４．７ノツト（２，４２ｍ／秒）とされた。

４−ミリ秒のサンプリング間隔で行なわれたデータ処理
は、ｌ・レースごとのスパイキング逆たたみこみ（ｔｒ
ａｃｅ−ｂｙ−ｔｒａｃｅ　ｓｐｉｋｉｎｇ　ｄｅｃｏ
ｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）、スタック前のディンプ除去（ｄ
ｉｐ−ｍｏｖｅｏｕｔ）、時間変動スペクトルシェービ
ング（ｓｐｅｃ、ｔｒａｌｗｈｉｔｅｎｉｎｇ）、自動
利得補正、及びスタック後の時間変動バンドパスフィル
タリング（ｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を含
んだ。

第８図及び第９図はドツプラー効果がボートの移動がア
ンプディップ（ｕｐＪｆｐ）である場合はディッピング
反射事象に上方向の位相分散を引き起し、一方、ボート
の移動がダウンディップ（ｄｏｗｎ−ｄｉｐ）である場
合はディッピング事象に下方向への位相分散を引き起す
ことを示す。この分散は中程度の深さの傾斜の強い事象
のところ、例えば、ソルトドーム（ｓａｌｔ　ｄｏｍｅ
）の右側腹のところの事象及びこのセクションの右側の
ところの事象で最も顕著である。深い所では、この２つ
のセクションは最も大きな分散を受ける高周波数が存在
しないため大きな差は示さない。

第１０．１１．１２及び１３図は第８図及び第９図に示
されるデータの真ん中の部分からの２つの領域の詳細を
示す。ここでは、ドツプラー位相分散がより顕著である
。第１０図及び第１１図は第９図内の文字Ａによって示
されるデータを拡張したものを示す。第１２図及び第１
３図は第９図内の文字Ｂによって示されるデータを拡張
したものを示す。１．５秒では、ソルトドームの右上端
からの回折は無修正のデータ（第１０図）においては一
連の複数の平行事象のようにみえる。位相修正の後（第
１１図）は、この回折は単一事象として現れる。第１２
図及び第１３図にみられる最も勾配の強い事象は最も大
きな位相分散をもつ。第１３図の位相が修正された事象
と比較して、第１２図の無修正の事象は複数の短期間の
多数（ｓｈｏｒｔ−ｐｅｒｉｏｄ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ）
のようにみえる。ドツプラー位相修正は分散を除去し、
事象をよりシャープなより焦点の定った形状にする。

第１４図は空気ガンクルー（ａｉｒ　ｇｕｎ　ｃｒｅ咎
）によってショア　ｔ・された第１２図及び１３図に示
される同一領域のバージョンの接近図を示す。第１４図
内の急勾配のディッピング事象は分散をもたない。比較
によって事象の位相修正された振動子バージョンは無修
正のバージョンより空気ガンバージョンに良くにている
ことがわかる。

本発明の好ましい実施態様が振動ソースと受信機が振動
間によって水中を引かれる状況に対して説明された。ソ
ースのみが移動しているようなあるいは検出器のみが移
動しているような振動操作においても同一の位相分散が
振動データ内に存在し、上に説明と同一のプロセスがこ
の歪を低減するために使用できる。振動ソースと受信機
の両方が固定されていないあるいは同一速度にて移動し
ないような状況に対しては、ドツプラー位相分散がＯｏ
の傾斜をもつ水面下の界面から反射された振動信号内に
存在することに注意する。

ソースが移動し、振動受信機が固定されるような状況に
おいては、記録される振動信号は位相修正演算子を適用
する前に共通受信機ギヤザー（ｇａｔｈｅｒｓ）として
編成されるべきである。振動ソースが固定され、受信機
が移動するような場合は、記録された振動信号は位相修
正演算子を適用する前に共通ショットポイントギヤザー
に編成されるべきである。これら状況の両方において、
データのスクッキングの前に歪の修正を遂行すべきであ
る。

解説の目的上、本発明はある程度具体的に説明された。

当業者においてはさまざまな変形が考えられることは勿
論であり、これらも本発明の範囲に含まれ、本発明は特
許請求の範囲によってのみ制限されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は水面下の振動信号の放射経路を示す図；第２ａ
、２ｂ及び２ｃ図は掃引周波数信号のドツプラーシフト
を示す図； 第３図はソース及び受信機が固定された振動データのモ
デルを示す図； 第４図はソース及び受信機が一定の速度で移動する振動
データのモデルを示す図； 第５図は位相角度分散を示す図； 第６図は特定のディップをもつ全ての反射ベツドを表わ
すに−ｗ平面内のラインを示す図；第７図は第４図に示
される振動データの位相が修正されたバージョンのモデ
ルを示す図；第８図は位相分散が修正される前のマリー
ン振動データを示す図； 第９図は位相分散が修正された後の第８図の振動データ
を示す図； 第１０図は位相分散が修正される前の第８図のデータの
詳細を示す図； 第１１図は位相分散が修正された後の第１０図のデータ
を示す図； 第１２図は位相分散が修正される前の第８図のデータの
もう１つの詳細を示す図； 第１３図は位相分散が修正された後の第１２図のデータ
を示す図；そして 第１４図は第１２図内の振動子データによって示される
のと同一水面下領域に対する空気ガンデータを示す図で
ある。 〔主要部分の符号の説明〕 ３・・・海洋振動ケーブル ４・・・海洋振動ソース ４ａ・・・第１の位置 ４ｂ・・・第２の位置 ６ａ、６ｂ、８ａ、８ｂ・・・放射経路１０．１２・・
・水面下反射界面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、海洋振動探索のための方法において、該方法が： 振動ソース及びその上に搭載された振動信 号検出器をもつ検出器ケーブルを実質的に一定の速度に
   て海水中を引くステップ； 該振動ソースによって掃引周波数信号を送 出するステップ； 該振動検出器によって該掃引周波数振動信 号を検出するステップ； 該検出された振動信号を記録するステップ；及び 該検出された振動信号内のディッピング水 面下反射界面からの該掃引周波数信号の反射に起因する
   歪を低減するために演算子と該記録された振動信号との
   たたみこみを行なうステップを含むことを特徴とする方
   法。 ２、請求項１に記載の方法において、周波数−波数領域
   において演算子を決定するステップ；及び 該記録された振動信号を周波数−波数領域 に変換するステップがさらに含まれ 該演算子と該記録された振動信号とのたた みこみが周波数−波数領域において行なわれることを特
   徴とする方法。 ３、振動ソースあるいは検出器のいずれか、あるいは該
   ソース及び該検出器の両方がボートによって選択された
   速度にて水中を引かれている間に振動ソースによって、
   選択された掃引振動信号が反復的に送出され、振動検出
   器によって該送出された信号が検出されることによって
   生成された振動信号内の歪を低減するための方法におい
   て、該歪が信号伝送間のソースから水面下反射界面に至
   るまで及び検出器に戻るまでの伝送経路長の変動に起因
   し、該方法が： 選択された掃引周波数信号及び選択された 速度に対する位相修正演算子を展開するステップ；及び 該位相修正演算子と該記録された振動信号 とのたたみこみを行なうステップを含むことを特徴とす
   る方法。 ４、請求項３記載の方法において、該位相修正演算子が
   周波数−波数領域において展開され、該記録された振動
   信号が該記録された振動信号と該位相修正演算子とのた
   たみこみのために周波数−波数領域に変換されることを
   特徴とする方法。 ５、請求項３に記載の方法において、該位相修正演算子
   が周波数−波数領域において展開され、該記録された振
   動信号と該位相修正演算子とのたたみこみのために時間
   −空間領域に変換されることを特徴とする方法。 ６、振動ソースあるいは検出器のいずれか、あるいは該
   ソース及び該検出器の両方がボートによって選択された
   速度にて水中に引かれている間に振動ソースによって、
   選択された掃引振動信号が反復的に送出され、振動検出
   器によって該送出された信号が検出されることによって
   生成された振動信号内の歪を低減するための方法におい
   て、該歪が信号伝送間のソースから水面下反射界面に至
   るまで及び検出器に戻るまでの伝送経路長の変動に起因
   し、該方法が： 位相修正演算子を複数の選択された時間デ ィップに対して、選択された時間ディップに起因する伝
   送された掃引周波数信号の歪をもつフォームを計算する
   ことによって展開するステップ； 歪をもつ掃引周波数信号の個々と伝送され た掃引周波数信号との相関から複数の相関小波を生成す
   るステップ； 該相関小波を周波数領域に変換するステッ プ； 周波数領域において相関小波の複素共役を 生成するステップ； 選択されたディップ値の個々に対して波数 に及び周波数ωの対応する値を決定するステップ； に及びωの対応する値に対する位相修正演 算子係数を周波数−波数領域において計算するステップ
   ；及び 該位相修正演算子と該検出された振動信号 とのたたみこみを行なうステップを含むことを特徴とす
   る方法。 ７、請求項６に記載の方法において、位相修正演算子と
   検出された振動信号のたたみこみの前に位相修正演算子
   を時間−距離領域に変換するステップがさらに含まれる
   ことを特徴とする方法。 ８、請求項６に記載の方法において、該検出された振動
   信号を周波数−波数領域に変換するステップ； 変換された振動信号のデータ値と周波数− 波数グリッド内の対応する位置に対する位相修正演算子
   とを掛けることによって位相修正演算子と変換された始
   動信号とのたたみこみを行なうステップ；及び 該たたみこみされた振動信号を元の時間− 距離領域に変換するステップがさらに含まれることを特
   徴とする方法。 ９、振動ソースあるいは検出器のいずれか、あるいは該
   ソース及び該検出器の両方がボートによって選択された
   速度にて水中を引かれている間に振動ソースによって、
   選択された掃引振動信号が反復的に送出され、振動検出
   器によって該送出された信号が検出されることによって
   生成された振動信号内の歪を低減するための方法におい
   て、該歪が信号伝送間のソースから水面下反射界面に至
   るまで及び検出器に戻るまでの伝送経路長の変動に起因
   し、該方法が： デジタルコンピュータ上に実現された以下 の手順に従って展開された位相修正演算子と記録された
   振動信号とのたたみこみを行うステップを含み、該手順
   が （ａ）Ｆ（ｋ、ω）をオールパスフィルタとして初期化
   するステップ、つまり 全てのｋ及びωに対してＦ（ｋ、ω）＝１＋０ｊここで
   、ｊ＝√（−１）であり； （ｂ）ディップループを開始するステップ、つまり ｉ＝１からＮに対してｄｉＰ＿ｉ＝（ｉ−１）ｄｉｐ＿
   ｍ＿ａ＿ｘ／Ｎここで、Ｎ＝ディップの選択された数 ｄｉｐ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝振動データ内の最も深いディップ
   （秒／トレース）であり； （ｃ）最初の選択されたｄｉｐ、つまりｄｉｐ＿１に対
   するドップラー係数を計算するステップ、つまり δｉ＝−（Ｖ＿ｂ）ｄｉｐ＿ｉ／Δｙ ここで、 δ＝ドップラー係数 Ｖ＿ｂ＝ボートの速度 Δｙ＝振動データトレース間の間隔（メー トル／トレース）であり； （ｄ）選択された信号を定義する式内のｔを（１＋δ＿
   ｉ）にて置換することによって最初の選択されたディッ
   プに対する歪をもつ掃引を計算するステップ、つまり Ｖ＿ｓ（ｔ）＝Ｖ（ｔ（１＋δ＿ｉ）） ここで、Ｖ＿ｓ＝歪をもつ掃引 Ｖ（ｔ）＝伝送された掃引であり； （ｅ）歪をもつ掃引と最初の選択されたディップに対す
   る伝送された掃引との相関から相関小波Ｗ＿ｔを生成す
   るステップ、つまり Ｗ（ｔ）＝Ｖ＿ｓ（ｔ）■Ｖ（ｔ） ここで、■は相関関係を表わし； （ｆ）相関小波を周波数領域に変換するスッテプ、つま
   り Ｗ（ω）＝▲数式、化学式、表等があります▼ （ｇ）Ｗ（ω）に対する複素共役Ｗ＾＊（ω）を計算す
   るステップ、ここで、＊は複素共役を示し； （ｈ）選択されたディップに対して波数にの値を周波数
   ωの関数として計算するステップ、つまり ｋ＝１＋２（ｄｉｐ＿ｉ）（ω）（ｋ＿ｍ＿ａ＿ｘ／２
   π）ここで、ｋ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝Ｎ／２−１ Ｎ＝使用された振動データトレー スの数であり； （ｉ）演算子係数を計算するステップ； （ｊ）個々の選択されたディップに対してステップ（ｃ
   ）から（ｉ）を反復するステップ；（ｋ）該位相修正演
   算子を生成するために所望のフィールドを完結するため
   に要求される追加の係数を計算された演算子係数から挿
   間によって得るステップを含むことを特徴とする方法。 １０、請求項９に記載の方法において、記録された振動
   信号を時間−距離領域から周波数−波数領域に変換する
   ステップ；位相修正演算子と変換された振動信号とのた
   たみこみを周波数−波数領域において遂行するステップ
   ；及び たたみこみされた振動信号を元の時間−距 離領域に変換するステップがさらに含まれることを特徴
   とする方法。 １１、請求項９に記載の方法において、位相修正演算子
   を周波数−波数領域から時間−距離領域に変換するステ
   ップがさらに含まれ、該記録された振動信号が該位相修
   正演算子と時間−距離領域においてたたみこみされるこ
   とを特徴とする方法。 １２、振動ソースあるいは検出器のいずれか、あるいは
   該ソース及び該検出器の両方がボートによって選択され
   た速度にて水中を引かれている間に振動ソースによって
   、選択された掃引振動信号が反復的に送出され、振動検
   出器によって該送出された信号が検出されることによっ
   て生成された振動信号内の歪を低減するための方法にお
   いて、該歪が信号伝送間のソースから水面下反射界面に
   至るまで及び検出器に戻るまでの伝送経路長の変動に起
   因し、該方法が： デジタルコンピュータ上に実現された以下 の手順に従って位相修正演算子を決定するステップ、つ
   まり： （ａ）Ｆ（ｋ、ω）をオールパスフィルタとして初期化
   するステップ、つまり 全てのｋ及びωに対してＦ（ｋ、ω）＝１＋０ｊここで
   、ｊ＝√（−１）であり； （ｂ）ディップループを開始するステップ、つまり ｉ＝１からＮに対してｄｉｐ＿ｉ＝（ｉ−１）ｄｉｐ＿
   ｍ＿ａ＿ｘ／Ｎここで、Ｎ＝ディップの選択された数 ｄｉＰ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝振動データ内の最も深いディップ
   （秒／トレース）であり； （ｃ）最初の選択されたｄｉｐ、つまりｄｉｐ＿１に対
   するドップラー係数を計算するステップ、つまり δ＿ｉ＝−（Ｖ＿ｂ）ｄｉｐ＿ｉ／Δｙ ここで、 δ＝ドップラー係数 Ｖ＿ｂ＝ボートの速度 Δｙ＝振動データトレース間の間隔（メー トル／トレース）であり； （ｄ）選択された信号を定義する式内のｔを（１＋δ＿
   ｉ）にて置換することによって最初の選択されたディッ
   プに対する歪をもつ掃引を計算するステップ、つまり Ｖ＿ｓ（ｔ）＝Ｖ（ｔ（１＋δ＿ｉ）） ここで、Ｖ＿ｓ＝歪をもつ掃引 Ｖ（ｔ）＝伝送された掃引であり； （ｅ）歪をもつ掃引と最初の選択されたディップに対す
   る伝送された掃引との相関から相関小波Ｗ＿ｔを生成す
   るステップ、つまり Ｗ（ｔ）＝Ｖ＿ｓ（ｔ）■Ｖ（ｔ） ここで、■は相関関係を表わし； （ｆ）相関小波を周波数領域に変換するスッテプ、つま
   り Ｗ（ω）＝▲数式、化学式、表等があります▼ （ｇ）Ｗ（ω）に対する複素共役Ｗ＾＊（ω）を計算す
   るステップ、ここで、＊は複素共役を示し； （ｈ）選択されたディップに対して波数ｋの値を周波数
   ωの関数として計算するステップ、つまり ｋ＝１＋２（ｄｉｐ＿ｉ）（ω）（ｋ＿ｍ＿ａ＿ｘ／２
   π）ここで、ｋ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝Ｎ／２−１ Ｎ＝使用された振動データトレー スの数であり； （ｉ）演算子係数を計算するステップ； （ｊ）個々の選択されたディップに対してステップ（ｃ
   ）から（ｉ）を反復するステップ；（ｋ）該位相修正演
   算子を生成するために所望のフィールドを完結するため
   に要求される追加の係数を計算された演算子係数から挿
   間によって得るステップを含み、該方法がさらに、記録
   された振動信号を時間−距離領域から 周波数−波数領域に変換するステップ； 位相修正演算子と変換された振動信号との たたみこみを周波数−波数領域において遂行するステッ
   プ；及び たたみこみされた振動信号を元の時間−距 離領域に変換するステップを含むことを特徴とする方法
   。