地殻構造探査学

データ解析演習（課題その7）

処理の流れ

ヘッダのチェック（前回ですみ）
周波数フィルタ（前回ですみ）
振幅回復（前回ですみ）
速度フィルタ（今回は必要なし）
デコンボリューション（前回ですみ）
静補正（今回は必要なし）
速度解析
NMO補正とCMP重合
マイグレーション

速度解析

前回作成した練習用データtest_cdp1100_flt_gain.suを使用して練習をする（デコンボリューションをした人は test_cdp1100_flt_gain_decon.su）。

まず、速度解析（定速度重合: CVS）したパネルを表示する。

$ suvelan nv=160 dv=25 fv=1000 < test_cdp1100_flt_gain.su | suximage f2=1000 d2=25 perc=99.5 mpicks=pick.txt &

suvelan は速度解析のパネルを計算するプログラム。
nv=160 dv=25 fv=1000 で速度 1000 m/s から 25 m/s ごとに 160 の速度で計算。
suximage の f2 （横軸の開始値）に suvelan の fv, d2（横軸の間隔）に dv の値を用いる。
画像の振幅の強調を perc= の値で適度に調節する。振幅を強調しすぎない方がよい。例の図は perc=99.5。
左ボタンで表示を適当にズームする。
マウスの位置を読み取り位置に合わせる。中ボタンで画面表示。's' キーでマウスの位置をファイルに出力。
's' で読んだ値をファイルに書くようにする。'mpicks= ' で書き込まれるファイル名を与える。
【注意】t が増える方向（下方向）に順番に読んでいくこと。
【注意】重合速度（≒RMS 速度）は地表からその深度までの地層の平均的な速度を表すから、読み取り速度の急な変化は極端な高速度あるいは低速度の層を作ることになることに注意。
【注意】読み取りが終わったら必ず 'q' で ximage を終了させること。マウスでウィンドウを閉じてはいけない。正しく終了させないと読み取り値が書き込まれない。

図：CVS パネル。縦軸は時間 (s)、横軸は速度 (m/s)。（左）が全体、（右）が拡大。

読みとった速度値が入ったファイル pick.txt を NMO 補正のプログラムの入力に使えるように整形する。

$ mkparfile < pick.txt > pick.par string1=tnmo string2=vnmo

NMO補正とCMP重合

NMO補正をする。

$ sunmo par=pick.par < test_cdp1100_flt_gain.su | suximage perc=98 &
$ sunmo par=pick.par < test_cdp1100_flt_gain.su | suxwigb perc=98 &

補正した結果を見てみよう。反射面が水平に並んでいれば重合（スタック）してみる。満足しなかった場合は速度解析に戻ってやり直す。

$ sunmo par=pick.par < test_cdp1100_flt_gain.su | sustack | suxwigb perc=98 &

重合すると S/N 比が向上した一本のトレースになる。

いよいよ本番。

ここでは、作業を効率よく行うために、あらかじめ与えた interactive_velocity_analysis.sh というシェルスクリプトを使う。

interactive_velocity_analysis.sh のパラメータを編集することができる。スクリプトを直接編集してもよいが、その部分を別ファイルに取り出した、 parameters_for_interactive_velocity_analysis.par を編集するとよい。この名前のファイルが存在する場合には、ファイルが読み込まれ、こちらの設定が優先される。

$ emacs parameters_for_interactive_velocity_analysis.par &
$ vi parameters_for_interactive_velocity_analysis.par

など。

#================================================
# USER AREA -- SUPPLY VALUES
#------------------------------------------------
# CMPs for analysis

# CMPs
cmp1=933
cmp2=958
cmp3=983
cmp4=1008
cmp5=1033
cmp6=1058
cmp7=1083
cmp8=1108
cmp9=1133
cmp10=1158
cmp11=1183
cmp12=1208
cmp13=1233
cmp14=1258
cmp15=1283

# Number of CMPs
numCMPs=15

#------------------------------------------------
# File names

indata=Ncdps.su      # SU format
outpicks=Nvpick.txt  # ASCII file

#------------------------------------------------
# display choices

myperc=95       # perc value for plot
plottype=1      # 0 = wiggle plot,  1 = image plot

percvelan=99    # perc value for Velocity Analysis Panel

# More parameters are customizable. See the script itself.
# end

速度解析を行いたい位置のCMP番号を cmp1 から順番に書く（1行に書く個数は任意）。
指定したCMPの個数を nmuCMPs に書く。この数と cmp??= で指定した数を一致させること。
解析するデータのファイル名 indata=。
速度を読み取った結果のデータを入れるファイル名 outpicks= は適宜（後で使う）。変更しなくてもよい。
速度解析のパネルのカラー表示の強弱を変更する場合は percvelan= を調整する。デフォルトは percvelan=99.0。
スクリプトを修正せずこのままで進めてもよい（解析するCDP数は15点）。

速度解析を行う点数が多い方が解析結果の精度がよいが、あまり多いと読み取り作業が大変である。少なければ明らかに精度が落ちる（やってみればよくわかる）。最低でも10点はほしい。

シェルスクリプトを実行する。

$ sh interactive_velocity_analysis.sh

実行すると、左から、
- Semblance Plot：速度解析用の定速度重合センブランスパネル
- Constant Velocity Stacks：定速度でスタックした波形
- CMP gather：元のCMPギャザー
の3つのウィンドウが開く。内容はすでに見てきたものなのでわかるはず。
読み取りには左の Semblance Plot を使う。
5-8 秒をズームして、マウスを読み取りたい場所に当てて 's' で読みとる。
t が大きくなる順に振幅の大きい箇所 5 点程度 ?（データによる）を読み取る。
【ヒント】重合速度は1500〜2300 m/s 程度の値になる。速度はおおむね下に行くほど大きくなる。
【注意】重合速度（≒RMS 速度）は地表からその深度までの地層の平均的な速度を表すことを思い出そう。読み取り速度の急な変化は極端な高速度あるいは低速度の層を作ることになるため、速度の急な増減を作らないように。
読みとったら 'q' でウィンドウを閉じる。
新たに、
- CMP after NMO：読み取った速度でNMO重合した結果
- CMP repeat stack trace：読み取った速度でNMO+CMP重合した結果
- Stacking Velocity Function：読み取った重合速度
- Interval Velocity Function：重合速度から求めた区間速度
の各ウィンドウが開く。
Stacking Velocity function は読み取った重合速度である。
Interval Velocity function は重合速度から求めた区間速度である。区間速度が地層構造として高すぎたり低すぎたりした場合は、速度解析の読み取り位置が適切でない。
interactive_velocity_analysis.sh を走らせたコンソール（ターミナル）で読み取り結果が OK かどうかを聞かれるので y/n で応える。y なら次へ、n なら戻る。
戻った場合には前回の読み取り位置が表示される。
最初に設定した点数だけ繰り返す。

読み取りを終えてできたファイル Nvpick.txt は例えば以下の通り。

$ cat Nvpick.txt

cdp=950,1050,1150,1200,1280 \
tnmo=0,6.20617,6.54153,6.85235,7.17952,7.51488,7.89113 \
vnmo=1500,1453.33,1488.89,1640,1648.89,1666.67,1915.56 \
tnmo=0,6.02364,6.59894,7.08253,7.39103,7.7162 \
vnmo=1500,1518.19,1669.86,1644.58,1631.94,1859.44 \
...

この出力は、そのまま NMO 補正のプログラムに使える形式になっている。

NMO補正とCMP重合を実行する。

$ sunmo par=Nvpick.txt < Ncdps.su | sustack > Nzerooffset.su
$ suximage perc=98 < Nzerooffset.su &

CMP重合によって S/N比が改善されたゼロオフセット記録断面が得られる。

図：CMP重合して得られたゼロオフセット記録。

速度構造の表示

ここでは、シェルスクリプト plot_velocity.sh を使用する。なければここを参考にしてコピーする。

このシェルには速度解析の結果 (Nvpick.txt) が必要である。このデータを用いて速度構造を表示する。重合速度 (stacking velocity) と区間速度 (interval velocity) の双方が表示される。

$ sh plot_velocity.sh

速度構造、特に区間速度の構造が現実にあり得ないような値（高速度あるいは低速度）になっている場合には、速度解析をやり直すことを勧める。

図：速度解析で求めた速度構造、（左）重合速度、（右）区間速度。この例の区間速度には低速度、高速度の構造が見られる。

マイグレーション

いよいよ最終段階のマイグレーション。

マイグレーションの方法はたくさんあるが、今回はf-kマイグレーションを拡張した Stolt (1978) の時間マイグレーションの手法を使う。最大の理由は、速度構造（深度方向のみ）を考慮でき「計算時間が短くてすぐに結果が出る」から。まずは練習。

$ sustolt cdpmin=900 cdpmax=1300 dxcdp=16.667 vmig=1500 tmig=6 < Nzerooffset.su | suximage perc=98 &
$ sustolt cdpmin=900 cdpmax=1300 dxcdp=16.667 vmig=1500 tmig=6 lstaper=20 lbtaper=100 < Nzerooffset.su | suximage perc=98 &

sustolt は Stolt(1978) のマイグレーションを行うプログラム。
CDP番号 900-1300 のデータなので、'cdpmin=900 cdpmax=1300'
CDPの間隔（距離） 'dxcdp=16.667' (m)
速度（ここでの速度はRMS速度）1500 m/s で一定。
'tmig= ' と 'vmig= ' とを組み合わせて速度構造を与える。ここでは一定速度なので、とりあえず 'tmig=6' (s) としておく。
lstaper (side), lbtaper (bottom) は FFT のためのテーパーで偽像を抑える効果がある。

図：v = 1500 m/s としたマイグレーション結果。

速度を一定としていろいろな速度でマイグレーションをしてみる。上の vmig をいろいろ変えてみればよいが、一気にやるにはシェルスクリプト create_MIG_panel.sh を動かしてみるとよい。スクリプトには

------------------------------------
indata=Nzerooffset.su
outdata=migpanel.su
vmin=1000
vmax=2000
dv=100
------------------------------------

とあり、速度 1000 m/s から 2000 m/s まで 100 m/s 間隔の一定速度でマイグレーションする（適宜変更してよい）。

$ sh create_MIG_panel.sh

結果を比べてみよう。また、動画で表示してみるとわかりやすい（かも）。

$ suxmovie n2=401 n3=11 loop=1 perc=98 title="Flame %g" sleep=1 < migpanel.su &

suxmovie は波形を動画で表示するプログラム。
loop=0,1,2 は繰り返しの方式を与える。0: 繰り返さない、1: 繰り返し、2: 行き帰り。
sleep=1 はコマ送り時間(sec)。=1は1秒。

低速度では上向きに凸だったデフラクションカーブが、マイグレーションしすぎる（高速度すぎる）と下向きに凸のカーブになる。

図：v = 1000, 1500, 2000 m/sとしたマイグレーション結果。

精度のよいマイグレーションを行うために、

一定速度を与えたマイグレーションの結果（どの速度でどの時間（深度）の焦点が合うか）
create_MIG_panel.sh の結果
NMO補正のために速度解析で読み取った重合速度（=~RMS速度）構造 Nvpick.txt

などを参考にして 1 次元速度構造を作成し、その速度構造を与えてマイグレーションを行う。

$ sustolt cdpmin=900 cdpmax=1300 dxcdp=16.667 tmig=0,6,7,8,9 vmig=1500,1500,1600,1700,1800 lstaper=20 lbtaper=100 < Nzerooffset.su > Nmig.su
$ suximage < Nmig.su perc=98 &

Stolt(1978)のマイグレーションは1次元速度構造に対応している。
tmig=0,6,7,8,9 vmig=1500,1500,1600,1700,1800 でRMS速度構造を指定できる。この速度は一例。

ここで得られたマイグレーション結果が構造断面（時間断面）である。

sustolt は深度方向の速度構造を考慮できるとは言え時間マイグレーションである。構造が複雑な場合には、速度構造を与えた深度マイグレーションを用いると、直接深度断面が得られる。ただし、深度マイグレーションは一般に計算時間がかかり、また速度構造に依存するため、速度構造の不確定性がある場合には慎重な適用が望まれる。

深度変換

速度構造が得られていれば時間を深度に変換することができる。実際には時間断面のままで解釈することも多い（速度情報の精度に不正確さが残るため）。

深度変換を行う。

$ suttoz t=0,6,7,8,9 v=1500,1500,1600,1700,1800 < Nmig.su > Nmigdepth.su
$ suximage < Nmigdepth.su perc=98 &

suttoz は t (time) - z (depth) 変換するプログラム。
't=0,6,7,8,9 v=1500,1500,1600,1700,1800' で 1 次元速度構造を指定する。ここでの速度は区間速度。

RMS速度（=~重合速度）から区間速度を求めることができる。

$ suintvel mode=1 t0=0,6,7,8,9 vs=1500,1500,1600,1700,1800 
$ suintvel mode=1 t0=0,6,7,8,9 vs=1500,1500,1600,1700,1800 outpar=intvel.dat

suintvel はRMS速度から区間速度を求めるプログラム。
't0=0,6,7,8,9 vs=1500,1500,1600,1700,1800' でRMS速度を与える。
出力される'v=...... t=......'が区間速度。これを suttoz に与えるとよい。
出力をファイルに書き出す場合は outpar= を指定する。

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Last modified: Wed Oct 18 17:53:10 JST 2023