20世纪地球科学迅猛发展，而海洋地球物理是推动海底科学研究的重要原动力(金翔龙，2007).目前的海底探测主要还是依赖于声学探测技术，多波束测深、侧扫声呐和浅地层剖面测量等是近数十年快速发展起来探测海底浅部结构信息的技术，这些技术在当代海底科学研究、海底资源勘查、海洋工程和海洋开发，以及海洋军事活动等方面发挥出极其重要的作用(王方旗等，2011).

浅地层剖面测量是一种基于水声学原理的连续走航式探测水下浅部地层结构和构造的地球物理方法(赵铁虎等，2002).该方法能较好的了解基岩埋深，查明断裂构造的分布、海底障碍物的分布情况，可识别天然气水合物层或天然气渗漏或扩散引起的沉积物声学异常特征(如声混浊、空白带、增强反射、亮点、速度下拉、 泥底辟、气烟囱等)，海底微地貌异常特征(如麻坑、泥火山、自生碳酸盐岩岩隆等)以及渗漏天然气进入水体形成的气泡羽状流或气体“火 焰”等异常特征(马在田等，2000；宋海斌等，2002).和多波束测深、侧扫声呐相比，三者工作原理基本相似，只是由于探测目标不同而有所区别，一般高频用于探测中、浅海水深或侧扫海底形态，低频用于探测深海水深或浅层剖面结构.

近年来，浅地层剖面采集主要采用线性调频(CHIRP)和非线性调频(SES)两种方式，主要区别在于震源的能量和激发方式不同.目前，国内有不少文章针对浅地层剖面采集的仪器特点及应用进行了分析，如(张兆富，2001)对SES-96参量阵测深/浅地层剖面仪的特点及其应用进行了分析，也有针对实际采集中的典型问题进行了分析，如(赵铁虎等，2002)对浅水区地层剖面测量的典型问题进行了分析.关于浅剖数据目前国内外对其解释主要通过原始采集后经过简单后处理后就直接进行解释，基本上不对浅剖数据进行专门的处理.近年来，陆陆续续开始出现了对浅剖数据的处理研究，如(罗进华等，2009)对消除涌浪对浅地层剖面影响的处理技术进行了研究，(陈晓辉等，2011)提出了北黄海海区浅地层剖面数据资料干扰分析及预处理方法，(郑红波等，2012)提出了基于希尔伯特变换的Chirp信号浅地层剖面数据分析及转换方法，总的来说，目前出现的对浅地层剖面的研究也主要是对原始浅剖数据的特点及预处理分析，但是专门针对不同特征和特点的浅剖处理方法至今还没有完善的研究，野外采集也主要是利用配备的软件进行简单的滤波、仪器涌浪校正、增益调整，后续处理方法比较单一.

广州海洋地质调查局自2011年开始着手对野外采集的浅地层剖面数据进行处理，由于没有专门针对浅剖的处理软件，在实际生产处理最初阶段遇到过不少困难和问题，尝试试验了各种方法，取得了显著的效果.(薛花等，2013)提出的东沙海区浅层剖面资料的改进处理和(薛花等，2014)浅剖中定位FIX号方法研究就是在处理实际生产任务的背景和经验下产生的.本文从野外采集的仪器入手，详细的分析 了非线性调频(SES)方式采集的浅剖数据特点，并针对不同特点给出了相应的处理对策，提出了一套详尽的处理流程.处理的最终结果为后续资料的对比和综合解释奠定了基础.

广州海洋地质调查局采用的浅层剖面测量设备有两种：

(1)引进德国ATLAS公司生产的Parasound P70全海域参量浅层剖面仪.采用线性调频脉冲(Chirped)以脉冲串发射模式直接激发2~10 kHz的声波信号来跟踪海底.该设备具有波束窄、穿透强和分辨率高等特点.

(2)德国INNOMAR公司生产的SES-2000 Medium型参量浅地层剖面仪，由系统主机(包括数据采集计算机和发射接收单元)、换能器组成.它首先激发约100 kHz的声波信号，然后通过参量阵原理(差频原理)进行二次激发，得到2~10 kHz的声波信号.以上两种设备主要用于海洋区域浅地层结构、浅层气和浅地层断裂发育情况的调查，对海底沉积物分层结构进行连续探测，从而获得高分辨的浅地层剖面.本文主要针对SES-2000 Medium型参量浅地层剖面仪采集的浅剖数据进行分析和阐述.

野外采集的浅剖数据只进行了简单的滤波、涌浪校正、增益调整等处理，方法单一.在处理前浅层剖面数据存在三个大方面的问题：

(1)原始数据记录为振幅数据.原始测线为包络，振幅值为正且谱低频强无法进行常规去噪，同相轴模糊不清；

(2)低信噪比.各种噪音干扰，同相轴连续性较差，地质特征不明显，层位追踪较困难，偶有多次波；

(3)地理位置问题.未记录导航FIX号，影响资料对比和解释；记录的地理坐标单位与解释系统不匹配，不满足软件解释需要.

针对SES-2000 Medium型参量浅地层剖面仪采集的浅剖数据特点及处理难点，以下采取了相应的处理方案：

原始记录的每条测线往往由几个数据文件组成，少数测线由十几个数据文件组成，在处理时需要对这些文件进行连接.利用FOCUS 5.4地震资料处理系统中的道头相加的模块，实现多个数据文件的连接.图 1为分段测线原始剖面图，图 2为分段测线连接剖面图.

图 1

Fig. 1

图 1 分段测线原始剖面图 Fig. 1 Piecewise line original profile

图 2

Fig. 2

图 2 分段测线连接剖面图 Fig. 2 Piecewise line connection profile

在浅剖定位数据上，一般是按FIX号来确定当时的具体位置.由于SEGY数据没有记录FIX号，这样在进行处理后得到的剖面无法与实际目标区域相对应的位置坐标相对应，不便于后续资料解释.因此需要建立FIX号与各道的关系.利用Focus 5.4地震资料处理系统编写模块程序用于提取每条剖面的地震道头时间和相对应的导航数据时间，通过利用Focus编写特殊处理模块程序，最终形成一个记录道与FIX号相对应的关系表.图 3是测线未建立FIX号剖面图，图 4是测线建立FIX号剖面图.

图 3

Fig. 3

图 3 测线未建立FIX号剖面图 Fig. 3 Line has not been established FIX number profile

图 4

Fig. 4

图 4 测线建立FIX号剖面图 Fig. 4 Line has been established FIX number profile

高分辨率是地震资料处理的关键任务之一，由于浅剖仪器等原因产生的特殊同相轴形态导致同相轴模糊不清，需要对波形做相应处理，以提高浅剖资料的分辨率.经过多次试验，最终得出一套方法，可以将原始为包络且振幅值为正值的谱经过谱白化处理后变成波形有正有负展平的谱.其基本原理是：在SEISMIC UNIX地震处理系统上对连接后的数据做hilbert变换，获得其瞬时振幅，对瞬时振幅求微分，就可以得到含有明显主瓣的波形，并且同相轴的频谱得到展宽，选择合适带宽进行滤波处理，增大倍频程，从而达到提高分辨率的目的.图 5是波形处理前后剖面的的波形和频谱对比图，明显看出处理前波形为包络振幅值全为正值，经过波形处理后，子波波形有正有负，同相轴更加清晰，分辨率得到大大提高.

图 5

Fig. 5

图 5 波形处理前(左)、后(右)剖面的波形和频谱对比图 Fig. 5 Waveform processing(left)before and after(right)section of the waveform and spectrum contrast

由于海况或其他仪器同时施工，造成某些道出现大值异常，大值异常能量强，频率与有效信号一致，对于大值异常干扰则采用的是对一定空间内振幅求中值的方法，该方法适合本区的大值特点.图 6是大值干扰压制前后的对比图.

图 6

Fig. 6

图 6 大值干扰压制前(a)后(b)对比图 Fig. 6 Comparison before(a) and after(b)suppression of big interference value

浅剖数据中偶尔会出现以海底有关的多次波.浅剖和单道地震数据近似于零偏移距记录，在震源信号相对稳定、地下构造横向速度变化不大的情况下可以认为是SRME的一维情况.将单道地震数据中压制多次波的方法应用到浅剖数据中，主要使用预测反褶积方法来实现.图 7是多次波压制前后的对比图.

图 7

Fig. 7

图 7 多次波干扰压制前(a)后(b)对比图 Fig. 7 Multiple wave interference suppression before(a)(b)after contrast figure

野外数据中记录了地理坐标，单位是角度单位(ms).理论上解释系统(Geoframe)在加载地震数据时可以直接加载以度为单位的地理坐标，因此加载地震数据时只需要将ms转换为度，即可以同时加载地震数据和坐标信息，但是，在实际加载坐标进行转换(将以ms单位转换为以度为单位)时由于精度减小而产生了较大的误差，使得炮位置偏离真实位置，造成本来平直的测线在解释系统中变成了锯齿状.

通过试验发现，在处理中将大地坐标转换为对应的平面坐标则解释系统可以正常加载坐标信息.

根据SES-2000 Medium型参量浅地层剖面仪采集的浅剖数据特点及处理难点，制定了一下的处理流程如图 8，图 9和图 10是某区一条测线处理前后的对比图，通过处理后，剖面中的干扰得到了压制，波形得到了改善，地震记录的低频和大值干扰被去除，剖面信噪比得到大幅提升，地层反射波组特征明显，剖面构造形态清晰.

图 8

Fig. 8

图 8 处理流程图 Fig. 8 Processing flow chart

图 9

Fig. 9

图 9 某区测线原始浅地层剖面图 Fig. 9 The original line sub-bottom profile in one district

图 10

Fig. 10

图 10 某区测线处理后效果图 Fig. 10 After processing effect in one district

非线性调频信号的浅地层剖面数据经过处理后，信噪比、 分辨率、可信度更高；位置关系更确切；波形处理解决了

原始测线为包络且振幅值为正值且谱低频强无法进行常规去噪处理的问题，处理后同相轴更加清晰，分辨率得到大大提高；基于非线性调频信号的浅地层剖面处理方法研究，将对今后野外施工及后续地质分析与解释起现实指导作用.

致 谢 感谢审稿专家及编辑部的支持.