Groundroll Attenuation by Wavelet Transformed Amplitude Threshold

Abstract

ABSTRACT. In land seismic data processing, the groundroll is a recurring problem. It is a coherent noise caused by Rayleigh surface waves, an association between P and S waves. This noise in the seismogram is described as a vertical cone, that contaminates seismic data by overlapping reflections that may be of interest in the seismic survey. This work presents a filtering method using 1D wavelet transform to attenuate the groundroll. This filtering method is unprecedented  in land seismic processing; however, it is used efficiently in filtering electrocardiograms - EGC and audio signals. The wavelet transform is used to represent a signal at different resolutions and various time and frequency contents. In this way, it is possible to isolate the frequency band in which the noise is located and then attenuate it, improving the signal-to-noise ratio of the data. The data filtering is done by estimating a cut-off threshold for the noise-related signal amplitudes. The determination of λ takes into account the number of samples and the standard deviation of the noisy signal. In this work, the discrete Meyer wavelet was selected,  according to the Shannon entropy criterion to perform the spectral decomposition of the seismic data. This wavelet performed better than the wavelet families: daubechies, coiflets, symlets and haar wavelet. The results of the filtering performed in a set of seismic traces in the shot domain, the supergather and later in the complete seismic line were relevant. Thanks to the attenuation of the groundroll, it was noticed significant improvements in the resolution of the seismic sections and on the velocity spectrum panel.

Keywords: groundroll attenuation; wavelet transform; filter banks; multiresolution analysis.

Atenuação do Groundroll por Limiarização de Amplitude da Transformada Wavelet

RESUMO. No processamento de dados sísmicos terrestres, o groundroll é um problema recorrente, tratando-se de um ruído coerente ocasionado por ondas de superfície Rayleigh, combinação entre as ondas P e S. No sismograma o groundroll é caracterizado por um cone vertical que se sobrepõe às reflexões de interesse no levantamento sísmico. Neste trabalho é apresentado um método de filtragem traço a traço utilizando a transformada wavelet 1D para atenuar o groundroll. Este método de filtragem é inovador no âmbito do processamento sísmico terrestre. No entanto, é utilizado com eficiência em filtragem de eletrocardiogramas - EGC e sinais de áudio. A transformada wavelet é utilizada para representar um sinal em distintas resoluções e variados conteúdos de tempo e frequência. Desta maneira, é possível isolar a banda de frequência na qual o ruído está localizado e em seguida atenuá-lo, melhorando a razão sinal/ruído do dado. A filtragem do dado é feita estimando um limiar de corte, definido como threshold (λ), para as amplitudes do sinal que estão relacionadas ao ruído. A determinação do λ leva em conta o número de amostras e o desvio-padrão (σ) do sinal ruidoso. Neste trabalho, a wavelet discreta de Meyer (dmey) foi selecionada segundo o critério da entropia de Shannon para realizar a decomposição espectral do dado sísmico. Esta wavelet obteve um melhor desempenho frente as famílias de wavelets: daubechies, coiflets, symlets e a wavelet de haar. Os resultados da filtragem aplicada em um conjunto de traços sísmicos no domínio do tiro, do supergather e posteriormente na linha sísmica completa foram relevantes. Graças à atenuação do groundroll, notou-se melhorias significativas na resolução das seções sísmicas e no painel do espectro de velocidade.

Palavras-chave: atenuação do groundroll; transformadas wavelets; banco de filtros; análise multiresolução.