deep learning, prior knowledge, neural network, multiple attenuation ,"/> <span>基于先验知识的深度学习表面相关多次波压制方法</span>

吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (5): 1702-1714.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20240175

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

基于先验知识的深度学习表面相关多次波压制方法

齐娇,曹思远   

  1. 中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室,北京 102249
  • 出版日期:2025-09-26 发布日期:2025-11-15
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(41674128)


Surface-Related Multiple Attenuation Based on Deep Learning with Prior Knowledge

Qi Jiao, Cao Siyuan   

  1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
  • Online:2025-09-26 Published:2025-11-15
  • Supported by:
    Supported by the National Natural Science Foundation of China (41674128)

摘要:

深度学习(deep learning, DL)多次波压制方法一直是地震数据处理领域的重要研究方向。传统的监督型神经网络方法属于数据驱动,依赖端到端的直接映射,网络模型输出结果的物理可解释性较差,且多次波压制效果受限于标签地震数据的质量。本文提出一种改进的DL方法,将三维地震数据体的时-空物理信息作为先验知识,与神经网络输出相结合,构造关于多次波与原始地震数据的隐式关系多项式。在本文方法中,神经网络的输出不再是标签地震数据,而是多项式函数空间的系数组。通过将三维地震数据体的物理信息作为先验知识引入损失函数,并通过最小化损失函数,得到准确的自由表面多次波与原始地震数据的关系多项式,避免了传统表面相关多次波压制方法中的匹配相减过程。合成数据和实际数据的多次波压制结果表明,与传统端到端DL方法相比,本文提出的方法对自由表面多次波压制效果更好,精度更高。







关键词: 深度学习, 先验知识, 神经网络, 多次波压制

Abstract:

Deep learning-based methods for multiple attenuation have been a pivotal research focus in the field of seismic data processing. Traditional supervised neural networks are data-driven and rely on direct end-to-end mapping. The physical interpretability of the network model outputs is limited, and the effectiveness of multiple attenuation is constrained by the quality of labeled seismic data. This paper proposes an improved deep learning method that integrates the time-spatial physical information of 3D seismic data volume as prior knowledge with the neural network output to construct an implicit polynomial of multiple and full-wavefield. In this approach, the output of the neural network is not labeled seismic data but coefficients of polynomial function space. By incorporating prior knowledge into the loss function and minimizing this loss function, an implicit polynomial of multiple and full-wavefield is derived. This approach obviates the matching subtraction process in surface-related multiple attenuation. The results of synthetic and field data demonstrate that the proposed method surpasses traditional end-to-end deep learning methods in terms of efficacy and accuracy in free surface-related multiple attenuation.

Key words: deep learning')">

deep learning, prior knowledge, neural network, multiple attenuation

中图分类号: 

  • P631.4
[1] 周孙超, 宋腾蛟, 王琰, 蔡宗佑. 基于小龙虾优化算法的BP神经网络模型在滑坡易发性评价中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 937-950.
[2] 李海港, 王涛, 杨艳伟, 董学征, 廖利勇, 付晓东, 刘硕磊, 倪雨苗.  基于深度学习的地下管线探地雷达数据反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1026-1037.
[3] 胡飞跃, 徐昊翔, 邓成坚, 杨舒铎. 基于深度学习模型的岩溶塌陷易发性评价——以广佛肇地区为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 584-597.
[4] 赵天硕, 宋超, , 刘财, , , , 徐雨歆.

物理信息神经网络地震走时层析成像程函方程因式分解方法 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 694-702.

[5] 高全明, 尚复庆, 柴进, 王一, 孙伟, 赵静. 基于MagTrack-CNN的磁性目标运动轨迹实时定位跟踪方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(6): 2088-2099.
[6] 杨兰, 王运, 邹勇军, 胡宝群, 李满根, 张安, 朱满怀. 基于机器学习的富硒土壤预测模型的构建与比较——以江西省信丰县油山地区为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1629-1643.
[7] 冯媛媛, 李朝奎, 刘松焕, 田沁. SSC-SeNet:一种融合点云与影像数据的露天矿区建筑物语义分割算法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1757-1773.
[8] 李航, 孙宇航, 李佳慧, 李学贵, 董宏丽, .

基于波动方程的地震波数值模拟研究综述 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 627-645.

[9] 王威, 熊艺舟, 王新. NHNet——新型层次化遥感图像语义分割网络[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(5): 1764-1772.
[10] 王婷婷, 黄志贤, 王洪涛, 杨明昊, 赵万春. 基于MobileNetV2的岩石薄片岩性识别[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1432-1442.
[11] 林雨准, 刘智, 王淑香, 芮杰, 金飞. 基于卷积神经网络的光学遥感影像道路提取方法研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(3): 1068-1080.
[12] 李瑞友, 白细民, 张勇, 汪靖, 朱亮, 丁小辉, 李广. 基于小波包分解与GA优化BP神经网络的瞬变电磁反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(3): 1003-1015.
[13] 万晓杰, 巩向博, 成桥, 于明浩.

基于DeCNN的逆时偏移低频噪声压制方法 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(5): 1593-1601.

[14] 贺婷, 周宁, 吴啸宇. 基于深度全连接神经网络的储层有效砂体厚度预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(4): 1262-1274.
[15] 刘 霞, 孙英杰. 基于融合残差注意力机制的卷积神经网络地震信号去噪[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(2): 609-.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 张世广, 柳成志, 卢双舫, 张雁, 吴高平, 刘秋宏. 高分辨率层序地层学在河、湖、三角洲复合沉积体系的应用--以朝阳沟油田扶余油层开发区块为例[J]. J4, 2009, 39(3): 361 -368 .
[2] 李碧乐,沈鑫,陈广俊,杨延乾,李永胜. 青海东昆仑阿斯哈金矿Ⅰ号脉成矿流体地球化学特征和矿床成因[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2012, 42(6): 1676 -1687 .
[3] 杨晓平,李仰春,柳 震, 汪 岩,王洪杰. 黑龙江东部鸡西盆地构造层序划分与盆地动力学演化[J]. J4, 2005, 35(05): 616 -621 .
[4] 李发文, 冯平, 张超. 天津北三河地区垂向耦合产流模型及应用[J]. J4, 2011, 41(2): 459 -464 .
[5] 王立军,刘国才,黄继国,李跃迁,丛颖,沈照理,赵晓波. 接触氧化技术在公园景观水体功能恢复中的运用试验研究[J]. J4, 2006, 36(03): 458 -461 .
[6] 雷如雄,吴昌志,屈迅,顾连兴,陈刚,吾尔娜,孙洪涛,刘国宁. 中天山天湖东铁钼矿含矿片麻状花岗岩年代学、地球化学和锆石Hf同位素-对于中天山早古生代构造演化的启示[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(5): 1540 -1552 .
[7] 初凤友,胡大千,姚杰. 中太平洋YJB海山富钴结核矿物组成与元素地球化学[J]. J4, 2007, 37(1): 8 -0014 .
[8] 周燕,郑培玺,王铁夫,张延洁. 招平断裂带上盘金矿床氢氧同位素地质特征[J]. J4, 2007, 37(4): 668 -0671 .
[9] 唐华风,王璞珺,姜传金,刘杰,张庆晨,冯有良. 松辽盆地火山岩相地震特征及其与控陷断裂的关系[J]. J4, 2007, 37(1): 73 -0078 .
[10] 范晓敏,李舟波. 裂缝性碳酸盐岩储层声波时差曲线的波动和增幅分析[J]. J4, 2007, 37(1): 168 -0173 .