在地震勘探中,复杂的采集环境、地层吸收衰减及噪声干扰等因素,会导致地震波在传播过程中产生能量散射、波形畸变和频率成分损失等问题,使得地震信号中有效反射波与干扰波形成混叠,制约了地震资料对地下地质构造的刻画能力。因此,在地震数据处理的各阶段中,如何实现提升处理方法有效性的同时,兼顾有效信号的保护与增强,值得深入研究。Radon变换能够将地震数据沿预设轨迹进行叠加,使数据在Radon域具备稀疏特性。利用一次波、多次波和随机噪声等信号在Radon域分布特征的差异,能够实现信号分离目的,从而增强有效信号特征。此外,该方法还可抑制反褶积算法中因求逆而引起的算法噪声,提升弱频率成分的强度,从而改善地震数据的分辨率。故,本文以Radon变换为核心,围绕叠前共中心点道集数据多次波衰减、叠前反褶积及速度分析中有效信号的保护与增强开展方法研究。 当地震信号传播至强阻抗差反射界面时,一般会产生多次反射现象,进而形成多次波。传统基于Radon变换的多次波衰减方法在处理动校正后的共中心点道集数据时,存在近偏移距长程多次波衰减不足的问题。针对该问题,本文提出了基于强稀疏L_p-1范数约束的高阶高分辨率抛物Radon变换方法。该方法创新性的将具备强稀疏约束能力的L_p-1范数引入到Radon变换求解中,结合正交多项式变换,在保护地震信号振幅随偏移距变化特征的同时,显著增强了Radon域系数的聚焦性,使部分耦合的多次波与一次波能量团有效分离。数据测试表明,相比于常规最小平方和高分辨率Radon变换方法,本文提出的方法能够有效压制Radon域系数的能量拖尾,并进一步提高多次波与一次波能量团的聚焦性和分离度,验证了该方法相比于传统Radon变换方法在近偏移距长程多次波衰减中的优势。 叠前地震数据的信噪比及频带宽度通常较低,高频占比小,制约了地震数据的分辨率。传统的最小平方反褶积及fk域稀疏反褶积方法抗噪性能较差,反褶积效果不稳定。由于Radon变换的叠加特性具有一定的抗噪能力,本文将Radon变换作为稀疏促进变换引入到反褶积方程中,提出了基于Radon变换约束的叠前反褶积方法。考虑有效信号在Radon域的聚焦性和噪声的非稀疏性,构建了结构导向的时变高斯阈值,保护强能量有效信号并压制数据固有噪声的同时,还抑制了因地震子波非满秩导致反褶积算法产生的噪声。另外,考虑到实际数据中除了高斯噪声外通常还存在异常振幅噪声,采用L₁范数作为反褶积目标方程中的拟合项,进一步提出了“L₂+L₁”、“L₁+L₁”面向噪声类型的叠前反褶积策略,实现了地震数据分辨率与信噪比的联合增强。 基于双曲Radon变换与叠加速度分析的等价性,采用高分辨率双曲Radon变换能够进一步提高速度分析的精度,但该方法仍然存在速度谱在速度方向分辨率低的问题。基于此,假设Radon域系数可以近似表征为脉冲函数与模糊窗函数褶积的形式,将反褶积“去窗”思想引入到速度分析领域,基于已有的叠加和双曲Radon速度谱,提出了稀疏速度分析策略,显著增强了速度谱在速度方向的分辨率。一定程度上,稀疏速度分析方法可消除不同初始速度分析算法对速度谱能量团聚焦性的影响,能有效提高地震速度建模的精度并准确指示地震数据中的速度异常。进一步,针对常速度扫描和变速度扫描两种速度谱计算策略,分别提出了相应的稀疏速度分析方案,增强了稀疏速度分析方法的适用性。