類似性分析

類似度解析は、地震データの精緻化と研究に使用されるプロセスです。この技術を他の方法と併用することで、背景ノイズが存在する場合でもデータの解像度を大幅に向上させることができます。類似度解析後に得られる新しいデータは、通常、ある地域の地下構造を推測する際に解釈しやすくなります。加重類似度は、従来の類似度の解像度を向上させたり、従来の類似度でより複雑な地震データを解析できるようにするために使用できます。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

類似度解析は、1960年代後半に開発・利用が始まった技術です。この手法が発見される以前は、地中の多くの層から発生する主要な反射波を特定することは非常に困難でした。これらの層からの主要な反射波は、背景ノイズや、発生する多数の二次反射波からのノイズによってしばしば覆い隠されていました。類似度解析を用いることで、余分なノイズを除去し、主要な反射波のみを抽出することが可能になります。

類似性解析により、地震データの精緻化が可能になります。これは、速度スペクトル^{[ 4 ]}表示を作成して、深度内の異なる層を通過する速度を決定することによって行われます。^{[ 5 ]}これを実現する最も簡単な方法は、法線入射経路（NIP）を記録することです。NIPとは、発震点と地震計が同じ場所にあり、記録された音波の経路が層間の境界に垂直である状態です。^{[ 6 ]}この経路は、層に到達して戻ってくるのにかかる最短時間を表します。この情報があれば、最上層から始めて下に向かって二乗平均平方根速度の式を使用することで、波が各層を通過する際の速度を簡単に計算できます。

${\displaystyle V_{\mathrm {rms} }={\sqrt {\frac {\sum t_{i}\cdot {V_{i}}^{2}}{\sum t_{i}}}}}$

層ごとの速度がすべてわかれば、各層について、各ジオフォンと発震点の中間点まで波が伝わるのに必要な時間を計算できます。ジオフォンが発震点から遠ざかるほど、波がそこまで伝わるのにかかる時間は長くなり、時間と距離のグラフでは双曲線になります。速度データは、双曲線の曲線を補正し、すべての点が同じ深さにある平坦な線を作成するために使用されます。類似性解析の最終ステップは、速度補正されたすべてのデータを合計することです。これは、コンピュータフィルタを使用して、トレースが共有するすべてのイベントを合計し、共有しないイベントを除去することによって行われます。結果として、ノイズの大部分が除去され、すべての主要なピークが強く表示された単一のデータセットが得られます。^{[ 7 ]}

この手法は解析において非常に有用ですが、機能しない状況もいくつかあります。ショットからのオフセットが反射層の深さよりも大きい場合、データが双曲線パターンを持たなくなるため、類似性解析は正しく機能しません。これを修正するには、非双曲線ムーブアウトをモデル化するより複雑な方程式を使用する必要があります。^{[ 8 ]}また、オフセットが大きい状況では、ムーブアウトで極性反転が発生することもあり、その場合、データは大きく歪みます。ムーブアウト解析を極性反転のあるデータに適するようにするために、AK類似性と呼ばれる手法が開発されました。この手法は当初2Dモデルのみに適用できましたが、その後3Dにも適用できるように改良されました。^{[ 9 ]}