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面波是对地震记录中的有效波影响较大的一种干扰波，面波由震源产生，沿地面水平方向传播，其振幅能量高，频率低，而且伴随有频散现象，是一种很强的干扰波，严重影响地震资料的信噪比，防碍人们对地震勘探资料后续的分析与解释，把面波和有效波相互分离始终是人们关注研究的问题，所以要设计有效的滤波器来滤除面波。
时频变换分析方法能同时显示信号的时间和频率信息，是地震资料处理的重要方法。S变换时频分析方法具有随频率可变的时频分辨率，且与傅里叶变换密切相关，具有无损可逆性，是一种很好的时频变换方法。
本文主要研究的是用S变换时频分析方法进行地震面波的滤除。首先从研究S变换的原理出发，研究了从频率域计算离散S变换的实现方法，然后用S变换分析了几种典型的信号，证明了S变换对平稳信号和非平稳信号都能够获得高质量的时频表示。但由于原始的S变换在计算时间和内存方面都消耗很大，并且变换到时频域后存在大量的冗余信息。因此研究了一种快速可逆非冗余的S变换，通过在时频域采样来降低冗余并缩短计算时间，研究结果显示这种快速的S变换能够有效的提高计算效率。
最后用S变换时频分析方法分别对合成的地震模型和原始地震资料进行分析处理，根据面波和有效波在S变换时频域表现出的不同分布特征，设计合适的时频滤波器来进行强干扰信号面波的滤除，并将用S变换和脊波变换对实际地震资料面波滤除的结果进行对比分析。实验结果表明：在合成的地震理论模型中，应用S变换能够有效去除模型中的线性同相轴，并恢复出有用的弯曲同相轴；在对实际地震资料的处理中，使用S变换压制面波的结果优于脊波变换，使用S变换能够很好的去除面波，滤波后的剖面较好，被面波覆盖的有效波同相轴得到很好的呈现。