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聆聽地震的聲音
2019-01-28    來源: 大學生雜志  

  隨著信息化時代的到來,信號處理技術不僅在日常生活中變得越來越重要,也不斷滲入科學研究的各個領域中,如生物醫學工程、地震學、聲吶、雷達、通信、控制等,以及我所研究的信號處理在地震勘探中的應用。這里所說的地震是指人工地震,通過在地層表面放置炸藥,爆炸的能量引起地下震動,再由儀器設備接收這種震動波,對其進行處理轉化成數字信號,這就是地震資料。

  人工地震勘探可以幫助人類探測地下是否有斷層,是否存在地震帶,預測火山是否會噴發,這些對人類的安全來說都是至關重要的。此外,它還與我們的生活息息相關,如何準確判斷哪里存在石油、天然氣這些儲層,是一個非常重要的技術手段。利用信號處理技術對地震資料進行處理與分析,可以幫助專業人員更好更準確找到這些儲層。

  我的導師彭真明教授2003年底來到電子科技大學后,創立了“成像探測與智能感知”實驗室,主要從事信號檢測、圖像處理及應用研究。彭老師告訴我,當時實驗室的條件極其艱苦,課題少,年科研經費不足5萬元。他一人帶著幾個研究生,主要做一些信號處理相關的基礎性研究。在彭老師10余年的不懈堅持和努力下,實驗室規模不斷壯大,團隊人數已達60余人,科研成果數量也在逐年攀升。

  2006年,實驗室開始涉入分數域信號處理研究,在當時在國際上屬于比較新的理論,實驗室沒有這方面的研究基礎,可以參考的資料較少,也沒有相應的課題資助。憑借著不懈的努力與堅持,師兄師姐們將這個理論一步步推進,還將其應用于雷達圖像處理及地震成像中,從多個角度繼續深入研究。不斷壯大的研究隊伍不僅更深入探討了基本理論,也改善了其在地震頻譜成像中的效果,以此為基礎,實驗室不僅成功申請到了國家自然科學基金,還負責了一些重要的工程應用項目。

  研究工作不能因為課題的結束而中止,讀博后,我開始接手這項工作。憑借著前輩累積的科研成果,我在博士論文開題時就對這個理論有了比較清晰的認識,對后續的研究方向也有了明確的想法。之前一位師姐研究的一個課題雖然已得到了初步結果,但還有很大的提升空間,當導師建議我繼續這個課題時,我欣然接受。

  通過閱讀大量文獻,查找相關資料,借鑒實驗室已有的科研成果,我提出了一種新的方法。然而,新的方法只是一堆數學定義,是否有效果是需要實驗進行驗證的,于是我開始編程實現這個算法。開始時得到的結果總是不正確,這說明程序中某些細節存在問題,在彭老師的指導下,我通過反復修改代碼,不斷嘗試,實驗最終有了突破性進展,不僅得到了正確有效的結果,在地震頻譜成像中的應用效果也大幅提升。

  之后,我以此研究為基礎開始撰寫論文,在撰寫的過程中,我對這個新方法有了更加深入的理解,并發現之前認為正確的程序依然存在一些瑕疵。這讓我深刻認識到,很多方法不是在提出時就是完美無缺的,它甚至有可能是錯誤的,但我們可以通過研究不斷發現問題,解決問題,使方案越來越完善。

  通過幾年的研究,我以第一作者發表了SCI論文5篇,獲得授權專利4項。研究成果提高了地震頻譜成像的分辨率,讓專業地震解釋人員可以更加準確地判斷地下是否存在儲層,降低開發采集的成本。

  王雨青

  電子科技大學信號與信息處理專業博士

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