Eliminazioni tracce rumorose

Il primo passaggio dell’elaborazione riguarda l’eliminazione delle tracce troppo rumorose. Questi disturbi possono essere causati da:

 Geofoni non correttamente accoppiati con il terreno

Rientrano in questa categoria due casistiche: quella in cui i geofoni non erano stati infissi nel terreno per motivi logistici, ed hanno quindi registrato solo rumore non coerente, e quella in cui pur essendo posizionati non presentavano una buon accoppiamento con il terreno.

Vengono riportati a titolo di esempio due shot: nel primo (fig. 33) sono state eliminate tramite il tool trace kill le tracce registrate da geofoni non infissi nel terreno a causa di una momentanea non disponibilità dell’area di lavoro.

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Figura 33: A) shot originario B) shot dopo applicazione kill trace

Nel secondo caso (fig 34) il geofono 25 ha registrato una traccia inutilizzabile a causa del non perfetto accoppiamento con il terreno.

Figura 34: A) shot originario B) kill trace traccia 25

L’individuazione delle tacce da eliminare richiede in questo caso particolare attenzione da parte dell’operatore. Non sono rari i casi, infatti, in cui tracce che a prima vista sembravano essere generate da geofoni non accoppiati con il terreno risultassero invece rumorose ma comunque utilizzabili. Per poter distinguere i due casi è utile la visualizzazione dell’intero shot con un guadagno basso, al fine di diminuire l’ampiezza delle singole tracce per verificarne la validità. Viene di seguito riportato un esempio (fig.35)

A B

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Figura 35: A) Shot originale B) Shot originale con guadagno basso C) dettaglio a tempi bassi

 Energizzazione non corretta

Consiste principalmente in rimbalzi ripetuti sulla piastra, che provocano una replica del segnale a tempi maggiori. Rispetto al caso precedente, è stato eliminato l’intero shot senza causare una perdita rilevante di dati in quanto questi tipi di errori costituiscono una piccolissima parte dell’intero dataset acquisito (fig. 36).

A

B

A

C

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Figura 36: Esempio di shot completamente eliminato.

 Tempo zero non correttamente rilevato

Quest’ultimo caso riguarda la non corretta registrazione del “tempo zero” da parte del trigger. Questo ha provocato la registrazione di uno shot traslato a tempi maggiori rispetto a quelli appartenenti allo stesso gruppo. Anche in questo caso, trattandosi di un errore isolato, è stato eliminato l’intero shot, come nel caso sotto riportato (fig.37).

Figura 37: due shot consecutivi con tempo zero diversi (FFID 429 errato), completamente eliminati

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5.4 Bilanciamento dell’energia delle tracce

I dati acquisiti hanno una distribuzione di energia non costante sia al variare degli shot di appartenenza che all’interno del medesimo shot, a causa di diversi fattori che vanno ad interagire tra di loro.

La diversa distribuzione di energia tra shot diversi è dovuta principalmente ai seguenti fattori:

 Energia della forza applicata alla massa battente durante l’esecuzione dello

shot: essendo questo un passaggio di acquisizione non automatizzato, soffre

di una non perfetta replicabilità al variare dell’operatore che lo effettua; anche affidare l’operazione ad un unico operatore non è però garanzia di energizzazioni successive con livelli di energia cosanti.

 Influenza dei materiali sulla risposta sismica: si tratta di fattore importante in

quanto la natura dei materiali oggetto di studio è eterogenea con distribuzione lateralmente variabile.

 Accoppiamento non perfetto tra la piastra e il substrato: l’accoppiamento con

il terreno è affidata a paletti infissi in materiale poco coerente e questo può determinare una non corretta propagazione dell’energia nel terreno e la conseguente degradazione del segnale.

Il variare della distribuzione di energia all’interno di uno stesso shot, invece, è dovuto a varie cause, tra le quali:

 Attenuazione dell’energia all’aumentare dell’offset e dei tempi: tracce più

vicine al punto di energizzazione avranno contenuto di energia maggiore rispetto a quelle progressivamente più lontane a causa del naturale assorbimento dell’energia da parte dei materiali attraversati.

 Errori strumentali: una parte rilevante degli strumenti di acquisizione sono

meccanici e possono quindi per lor natura soffrire di errori non prevedibili (per esempio l’oscillazione del geofono è affidata ad una molla)

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In entrambi i casi, si aggiungono i rumori random e saltuariamente i rumori ambientali i quali possono mostrare anche ampiezze elevate (veicoli in movimento, animali al pascolo, e rintocchi della campana della chiesa)

Per ovviare a queste problematiche sono state effettuate due operazioni:

 Trace equalization: ricalcola l’energia di ogni traccia in modo da ridurne la

differenza tra tracce diverse. L’operatore agisce su una finestra temporale per ogni traccia, all’interno della quale viene calcolato uno scalare corrispondente all’energia media. L’energia risultante sarà quella ottenuta dall’energia originale divisa per tale scalare.

 Ensemble Balance: Si basa anch’essa sul calcolo dell’energia media ma

bilancia l’energia dell’intero insieme di dati (tutti gli shot).

Nel caso in esame è stato applicato in primo luogo un ensemble balance con lo scopo di bilanciare l’ensemble degli shot, ottenendo shot dal contenuto energetico medio costante; all’interno di ogni singolo shot però le singole tracce presentano ancora contenuto energetico disomogeneo. Per sopperire a tale problematica, è stato applicato un trace equalization il quale consente una migliore definizione degli eventi a offset e tempi maggiori. L’applicazione di questa equalizzazione ha però causato la perdita dell’equilibrio energetico tra shot diversi; è stato quindi necessario riapplicare l’ensemble balance ottenendo un contenuto energetico più uniformemente distribuito in tutto l’insieme di dati.

Per una migliore comprensione del procedimento effettuato, vengono di seguito mostrati i singoli passaggi in successione (fig. 38):

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Come possibile notare dalla figura conclusiva di confronto (fig. 39), nel dato

originale l’energia era concentrata in prossimità dello shot (dove tra l’altro risiede la Figura 38: Shot 136 con visualizzazione senza guadagno applicato. A) shot prima delle operazioni

di bilanciamento dell’energia, con in dettaglio parte del segnale visibile. B) Shot dopo l’applicazione del primo ensemble balance C) shot dopo l’applicazione del trace equalization D)

Shot dopo l’applicazione del secondo ensemble balance

B

C

D A

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maggior parte del rumore) mentre dopo l’applicazione delle operazioni di

bilanciamento l’energia è più uniformemente distribuita, permettendo di delineare eventi anche a offset maggiori.

Figura 39: Shot 136 prima (a sinistra) e dopo (a destra) l’applicazione del bilanciamento