工程物探中的地震波面波多道分析（Multichannel analysis of surface waves， MASW）简介

迫于项目和实验室事务，需要做一点工程物探相关的内容。（隐写分析只能先往后稍稍了。。。）略读一些参考文献，梳理一下项目背景。

在之前的一些项目中，面波（surface wave），或者叫ground-roll wave（地滚波），通常是被作为干扰反射信号的强振幅噪声需要进行衰减attenuation或者去除的。但是这个任务的基本思路在于利用面波的频散特性，对面波进行分析，从而反演出地层速度。

这里的内容来自这篇参考文献：

Multichannel analysis of surface waves (MASW)——active and passive methods
CHOON B. PARK, RICHARD D. MILLER, JIANGHAI XIA, AND JULIAN IVANOV, Kansas Geological Survey, Lawrence, USA

这里讨论的是近地表地球物理，near-surface investigation，一般是探查几十米到几百米深的情况。这种任务通常用大于50Hz的子波作为信号，MASW，即多通道面波分析通常处理的是低频（如1-30Hz）面波，一般探查到几米到几十米不等，比上面的还要浅一些。

S波 = shear wave = secondary wave = 横波

P波 = pressed wave = primary wave = 纵波

横波速度和材料的硬度有很大关系，因此我们需要反演横波速度。

相对于其他的方法，对面波，也就是ground-roll做反演相对比较economic。面波具有最强的能量，并且他的速度基本上是由介质的横波速度决定的。

文章中说：

The sampling depth of a particular frequency component of surface waves is in direct proportion to its wavelength, and this property makes the surface wave velocity frequency dependent, i.e., dispersive.

也就是说，对于某个频率成分的采样深度，与它的波长是直接相关联的，因此面波的速度频率相关，也就是产生了频散效应。

下面介绍MASW，所谓MASW，就是利用面波的频散效应，来做Vs profiling。一般来说，这项工作针对几个Hz到几十个Hz的频谱，用多个channel 记录，检波器阵列范围大概是2-200m这样的数量级。所谓的passive和active的区别在于active通常是用sledgehammer，大锤子，敲击获得信号，而passive的则是利用自然产生的面波（如交通或者雷电潮汐等等）。对于active的，通常只能测到30m以内，而passive的可以册几百米。

MASW的基本流程分为三个步骤：

(1) acquiring multichannel field records (or shot gathers);

(2) extracting dispersion curves (one from each record);

(3) inverting these dispersion curves to obtain 1D (depth) VS profiles (one profile from one curve).

下面是文章中的流程图：

对于active和passive来说，可以通过将两者combine起来，从而得到更宽的频带的dispersion image。如图：