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聆听地震的声音
2019-01-28    来源: 大学生杂志  

  随着信息化时代的到来,信号处理技术不仅在日常生活中变得越来越重要,也不断渗入科学研究的各个领域中,如生物医学工程、地震学、声呐、雷达、通信、控制等,以及我所研究的信号处理在地震勘探中的应用。这里所说的地震是指人工地震,通过在地层表面放置炸药,爆炸的能量引起地下震动,再由仪器设备接收这种震动波,对其进行处理转化成数字信号,这就是地震资料。

  人工地震勘探可以帮助人类探测地下是否有断层,是否存在地震带,预测火山是否会喷发,这些对人类的安全来说都是至关重要的。此外,它还与我们的生活息息相关,如何准确判断哪里存在石油、天然气这些储层,是一个非常重要的技术手段。利用信号处理技术对地震资料进行处理与分析,可以帮助专业人员更好更准确找到这些储层。

  我的导师彭真明教授2003年底来到电子科技大学后,创立了“成像探测与智能感知”实验室,主要从事信号检测、图像处理及应用研究。彭老师告诉我,当时实验室的条件极其艰苦,课题少,年科研经费不足5万元。他一人带着几个研究生,主要做一些信号处理相关的基础性研究。在彭老师10余年的不懈坚持和努力下,实验室规模不断壮大,团队人数已达60余人,科研成果数量也在逐年攀升。

  2006年,实验室开始涉入分数域信号处理研究,在当时在国际上属于比较新的理论,实验室没有这方面的研究基础,可以参考的资料较少,也没有相应的课题资助。凭借着不懈的努力与坚持,师兄师姐们将这个理论一步步推进,还将其应用于雷达图像处理及地震成像中,从多个角度继续深入研究。不断壮大的研究队伍不仅更深入探讨了基本理论,也改善了其在地震频谱成像中的效果,以此为基础,实验室不仅成功申请到了国家自然科学基金,还负责了一些重要的工程应用项目。

  研究工作不能因为课题的结束而中止,读博后,我开始接手这项工作。凭借着前辈累积的科研成果,我在博士论文开题时就对这个理论有了比较清晰的认识,对后续的研究方向也有了明确的想法。之前一位师姐研究的一个课题虽然已得到了初步结果,但还有很大的提升空间,当导师建议我继续这个课题时,我欣然接受。

  通过阅读大量文献,查找相关资料,借鉴实验室已有的科研成果,我提出了一种新的方法。然而,新的方法只是一堆数学定义,是否有效果是需要实验进行验证的,于是我开始编程实现这个算法。开始时得到的结果总是不正确,这说明程序中某些细节存在问题,在彭老师的指导下,我通过反复修改代码,不断尝试,实验最终有了突破性进展,不仅得到了正确有效的结果,在地震频谱成像中的应用效果也大幅提升。

  之后,我以此研究为基础开始撰写论文,在撰写的过程中,我对这个新方法有了更加深入的理解,并发现之前认为正确的程序依然存在一些瑕疵。这让我深刻认识到,很多方法不是在提出时就是完美无缺的,它甚至有可能是错误的,但我们可以通过研究不断发现问题,解决问题,使方案越来越完善。

  通过几年的研究,我以第一作者发表了SCI论文5篇,获得授权专利4项。研究成果提高了地震频谱成像的分辨率,让专业地震解释人员可以更加准确地判断地下是否存在储层,降低开发采集的成本。

  王雨青

  电子科技大学信号与信息处理专业博士