A Study on the Field Data Applicability of Seismic Data Processing using Open-source Software (Madagascar)

오픈-소스 자료처리 기술개발 소프트웨어(Madagascar)를 이용한 탄성파 현장자료 전산처리 적용성 연구

  • Son, Woohyun (Petroleum and Marine Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Kim, Byoung-yeop (Petroleum and Marine Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources)
  • 손우현 (한국지질자원연구원 석유해저연구본부) ;
  • 김병엽 (한국지질자원연구원 석유해저연구본부)
  • Received : 2018.05.08
  • Accepted : 2018.06.26
  • Published : 2018.08.31


We performed the seismic field data processing using an open-source software (Madagascar) to verify if it is applicable to processing of field data, which has low signal-to-noise ratio and high uncertainties in velocities. The Madagascar, based on Python, is usually supposed to be better in the development of processing technologies due to its capabilities of multidimensional data analysis and reproducibility. However, this open-source software has not been widely used so far for field data processing because of complicated interfaces and data structure system. To verify the effectiveness of the Madagascar software on field data, we applied it to a typical seismic data processing flow including data loading, geometry build-up, F-K filter, predictive deconvolution, velocity analysis, normal moveout correction, stack, and migration. The field data for the test were acquired in Gunsan Basin, Yellow Sea using a streamer consisting of 480 channels and 4 arrays of air-guns. The results at all processing step are compared with those processed with Landmark's ProMAX (SeisSpace R5000) which is a commercial processing software. Madagascar shows relatively high efficiencies in data IO and management as well as reproducibility. Additionally, it shows quick and exact calculations in some automated procedures such as stacking velocity analysis. There were no remarkable differences in the results after applying the signal enhancement flows of both software. For the deeper part of the substructure image, however, the commercial software shows better results than the open-source software. This is simply because the commercial software has various flows for de-multiple and provides interactive processing environments for delicate processing works compared to Madagascar. Considering that many researchers around the world are developing various data processing algorithms for Madagascar, we can expect that the open-source software such as Madagascar can be widely used for commercial-level processing with the strength of expandability, cost effectiveness and reproducibility.

탄성파 처리 기술개발 분야의 오픈-소스 소프트웨어인 Madagascar를 이용하여 신호 대 잡음비가 낮고 속도정보가 불확실한 현장 탄성파 자료에 대해 자료처리를 수행하고, 오픈-소스 소프트웨어의 현장 적용성을 시험하였다. 파이썬(python) 기반의 Madagascar는 방법론적으로는 다차원 자료 분석이 가능하고, 처리 공정의 재현성이 뛰어나 효율적인 자료처리가 가능하다는 장점이 있지만, 다소 복잡한 사용법과 자료 구조 시스템으로 인해 현장 자료에 대한 자료처리 사례는 많지 않다. 본 연구에서는 현장 자료에 대한 Madagascar의 효용성을 확인하기 위해 기본적인 탄성파 자료처리(자료입력, 지형 정보 일치, 진동수-파수 필터, 예측 곱풀기, 속도 분석, 수직 시간차 보정, 겹쌓기, 참반사 보정)를 수행하였다. 테스트를 위해 사용한 현장 자료는 서해 군산분지에서 에어건 음원과 480채널의 스트리머로 취득한 해양 탄성파 탐사자료이며, 각 자료처리 단계마다의 결과를 Landmark사의 상용 소프트웨어인 ProMAX (SeisSpace R5000)을 사용하여 처리한 결과와 비교하였다. 그 결과 데이터 입출력 및 관리, 처리 과정의 재현성 및 자동 속도 분석 측면에서는 Madagascar가 상대적으로 높은 효율성을 보였고, 신호 품질 향상을 위한 전처리 결과는 상용 소프트웨어와 유사함을 확인하였다. 반면에, 심부 지층에 대한 영상화 결과는 상용 소프트웨어로 처리한 결과가 보다 뛰어남을 확인하였다. 이러한 결과는 상용 소프트웨어의 경우 다양한 겹반사 제거 모듈이 적용되었고, 상호 대화식 인터페이스로 인해 보다 정교한 자료처리가 가능하였기 때문이다. 그러나, Madagascar의 경우에도 현재 전 세계에서 많은 연구자들이 다양한 자료처리 알고리듬을 개발하여 지속적으로 공개하고 있기 때문에, 향후 이러한 최신 알고리듬을 적용한다면 상업용 수준의 자료처리가 가능해져 보다 향상된 결과를 도출할 수 있을 것이다.


Grant : 유가스 부존특성 및 해저천부구조 정밀 규명을 위한 융복합 탐사기술 개발

Supported by : 한국지질자원연구원, 한국에너지기술평가원(KETEP)


  1. Ji, J., and Choi, Y., 2010, 3D Seismic Data Processing Methodology using Public Domain Software System, Geophys. and Geophys. Explor, 13(2), 159-168 (in Korean with English abstract).
  2. Clapp, G. R., Prucha, L. M., Sava, P., Dellinger, J., and Biondi, B., 2004, SEP Manual,
  3. Fomel, S., and Hennenfent, G., 2007, Reproducible computational experiments using Scons, IEEE International Conference on Acoustics, 4, iv-1257.
  4. Fomel, S., Sava, P., Vlad, I., Liu, Y., and Bashkardin V., 2013, Madagascar: Open-source software project for multidimensional data analysis and reproducible computational experiments, Journal of Open Research Software, 1(1), e8.
  5. Stockwell, J. W., 1997, Free software in education: A case study of CWP/SU: Seismic Unix, Leading Edge, 16(1), 1045-1049.
  6. Madagascar Programs, 2015, April, 2017 Accessed).