Zhou, Yicheng (2026) Enhanced Near-Surface Imaging. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF g202115310_Yicheng_Zhou_Phd_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only until 27 October 2027. Download (8MB)

Arabic Abstract

يُستخدم التصوير الزلزالي للقسم القريب من السطح على نطاق واسع في توصيف البنى تحت السطحية ضمن الدراسات الهندسية والبيئية والهيدروجيولوجية والاستكشافية. غير أن أداءه غالبًا ما يتأثر بعوامل متعددة، من بينها عدم اكتمال تغطية المسافات القريبة بين المصدر والمستقبل، ومحدودية هندسة الاكتساب، وارتفاع مستوى الضوضاء الخلفية، وتعقّد الظروف الجيولوجية القريبة من السطح. ولمعالجة هذه التحديات، تطوّر هذه الأطروحة سلسلة من المنهجيات ضمن أربعة محاور مترابطة على نحو وثيق، وهي: استيفاء الانعكاسات الأولية، والاستيفاء الزلزالي الافتراضي، وبناء نماذج السرعة القريبة من السطح، وتصوير الانكسارات الزلزالية القريبة من السطح. ويتمثل الهدف العام في تحسين جودة البيانات، والحصول على نماذج سرعة أكثر موثوقية للقسم القريب من السطح، وتحقيق تصوير أعلى دقة للتراكيب الضحلة تحت السطحية. ينظَّم العمل الرئيس في هذه الأطروحة في خمسة أجزاء أساسية. يتناول الجزء الأول الاستخدام الموسّع لاستيفاء الانعكاسات الأولية في استيفاء الحقول الموجية من خلال التداخل الزلزالي. ويدرس الجزء الثاني تطبيق الاستيفاء الزلزالي الافتراضي في استقراء حقول موجات الانكسار. ويوضح الجزء الثالث تطبيق الاستيفاء الزلزالي الافتراضي في تعزيز الإشارات ضمن بيانات الزلازل السلبية. أما الجزء الرابع فيطوّر طريقة قلب موجي مرن للموجات الواصلة مبكرًا من نوع SH بهدف تقدير نماذج سرعة موجات القص القريبة من السطح. ويعرض الجزء الخامس طرائق هجرة قائمة على الانكسار لتصوير الواجهات تحت السطحية في البيانات الزلزالية البرية، خصوصًا في الحالات التي تكون فيها أحداث الانعكاس ضعيفة أو غائبة. تبيّن هذه الأطروحة أن دمج التداخل الزلزالي، والقلب الموجي للموجات الواصلة مبكرًا، والهجرة القائمة على الانكسار يشكّل إطارًا فعالًا للتصوير الزلزالي عالي الدقة للقسم القريب من السطح. وتسهم المنهجيات المقترحة في تعزيز موثوقية بناء نماذج السرعة القريبة من السطح وتصوير الواجهات، كما توفر أدوات عملية ومتينة لتوصيف البنى تحت السطحية في تطبيقات البيانات الاصطناعية والحقلية على حد سواء.

English Abstract

Near-surface seismic imaging is widely used to characterize subsurface conditions in engineering, environmental, hydrogeological, and exploration studies. However, incomplete near-offset coverage, restricted acquisition geometry, strong background noise, and complex near-surface conditions often constrain its performance. To address these challenges, this thesis develops a series of methods in four closely related areas: PRI, SVI, near-surface velocity model construction, and near-surface refraction imaging. The overall objective is to improve data quality, obtain more reliable near-surface velocity models, and achieve higher-resolution imaging of shallow subsurface structures. This thesis is organized into five main parts. The first part investigates the extended use of PRI for wavefield interpolation through seismic interferometry. The second part examines the application of SVI to refraction-wavefield extrapolation; the third illustrates SVI to enhance signal quality in passive seismic datasets. The fourth part develops an elastic SH early-arrival waveform inversion method for estimating near-surface S-wave velocity models. The fifth part presents refraction-based migration methods for imaging subsurface interfaces in land seismic data where reflection events are weak or absent. This thesis demonstrates that integrating seismic interferometry, early-arrival waveform inversion, and refraction-based migration provides an effective framework for high-resolution near-surface seismic imaging. The proposed methods improve the reliability of near-surface velocity model building and interface imaging while providing practical, robust tools for subsurface characterization in both synthetic and field-data applications.