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简介：本资源是一份面向地球物理、地质勘探及地震信号处理初学者与科研人员的MATLAB轻量级工具脚本，聚焦地震记录中波形可视化与振幅分析核心需求。压缩包仅含1个关键文件——wigb.m，体积仅1KB，为纯MATLAB函数脚本，可直接加载SEED/ASCII格式地震数据，实现Wiggle Traces with Background（WIGB）图绘制：在平滑背景上叠加抖动波形，直观凸显P波、S波等特征振幅变化。脚本封装了数据读取、时域滤波、绝对振幅计算及二维振幅分布绘图等关键流程，调用plot、imagesc等基础绘图命令完成专业级地震图件生成。已有275人学习下载，适用于高校地球科学实验教学、科研项目快速原型验证及地震信号处理入门实践，无需额外依赖工具箱，开箱即用，便于理解WIGB图原理并拓展自定义分析逻辑。 做地震数据处理的，大概没有几个人能绕开wigb。这个来自加拿大卡尔加里大学 CREWES 实验室 MATLAB 工具箱的函数，几乎成了地震剖面的“标准画法”。你给它一个二维振幅矩阵，它给你画出变面积波形图——反射同相轴连不连续、振幅强不强、断层怎么就错了位，一眼就能读出来。这篇文章就是围绕wigb展开的，我会讲清楚它的原理、参数怎么设、实际绘图流程，以及我这么多年里踩过的坑。适合刚开始接触地震记录可视化、或者想把手头数据画得更规范的人参考。

wigb这个东西看着不起眼，但如果你只是第一次拿到wigb.zip，解压扔进 MATLAB 搜索路径就开始画，大概率会画出一张让人摸不着头脑的图。因为它的输入输出、数据方向、缩放系数都有讲究，一个地方没弄对，图就是反的、糊的，甚至什么都看不见。下面我把它拆开讲。

1. 从“画一条曲线”到“画一个剖面”：wigb 到底解决了什么问题

1.1 wigb 的出身与定位

wigb全名是 wiggle trace plot，后面那个 b 代表 black 或者 banded，也就是“变面积黑白波形显示”。它最早是作为 CREWES 研究工具箱的一部分发布的，专门用来画地震道集和地震剖面。和 MATLAB 自带那些通用绘图函数不一样，wigb是真正面向地震数据组织方式的：数据按道存放、每道是一条时间序列，横向是道号或者测线位置，纵向是时间或深度。

很多人拿到的wigb.zip，实际上就是提取出来的单个wigb.m文件。这个文件虽然不大，但想自己从零写一个同样效果的函数，还真得费点功夫。它涉及波形抽稀、正半周闭合多边形、批量填充绘图这些细节。所以我的建议是：能用现成的就用现成的，但一定要搞清楚它内部干了什么，不然出了问题你都不知道往哪查。

1.2 变面积波形图到底好在哪

先回答一个基础问题：为什么地震剖面要用变面积波形图，而不是直接用plot(data(:, 10))一类的裸曲线？原因很简单——一张剖面上有几十上百道，如果每道都画成细线，远看就是一团乱麻；但如果把正振幅部分涂黑，负振幅留白，那么反射强的位置自然形成又宽又黑的“带子”，弱反射则变成细细的灰色痕迹。这种明暗相间的纹理，恰好对应地质层位的反射特征，解释人员可以像看照片一样快速识别地层界面。

变面积显示的另一个好处是振幅信息可视化。波形图的横向偏移量本质就是振幅大小，正半周填充后，振幅越强填充面积越宽，视觉上“黑度”就越高。这也是为什么很多处理报告、答辩 PPT 里都用这种显示方式——它能让振幅强弱直接形成图像对比，且不依赖颜色映射。

2. wigb 函数语法与参数逐项拆解

2.1 调用格式与数据组织方式

标准调用是：

wigb(data, scale, xcoord, tcoord)

四个输入参数，前两个基本是必须的，后两个看情况：

• data：二维矩阵，大小是nt × nx。行是时间采样点，列是地震道。这是最核心的约定，很多人在这一步就栽了跟头，把矩阵存成了nx × nt，画出来整个剖面横竖颠倒，却还以为是函数的问题。
• scale：振幅缩放系数，默认是 1。它控制波形横向展宽的大小。
• xcoord：每道对应的横向坐标向量，缺省时是1:nx。如果你有实际道头里的 CDP 号、炮检距、测线桩号等，都可以传进来。
• tcoord：每个采样点对应的时间或深度向量，缺省时是1:nt。注意它是纵轴坐标，和data的行数必须严格相等。

提示：wigb不是在 MATLAB 基础工具箱里自带的，使用前需要先把wigb.m文件所在目录添加到搜索路径。如果用的是完整的 CREWES 工具箱，那直接调用即可。

2.2 scale 参数：画地震剖面最需要调的东西

scale这个参数经常被忽略，但其实最关键。它的物理含义可以理解成：每个采样点的振幅值乘以scale之后，相当于多少道间距。scale越大，波形横向偏移越夸张，看起来越“胖”；scale太小，波形挤在道中心附近，几乎看不出变化。

我在实际项目里的习惯是先做一次归一化：

data = data ./ max(abs(data(:))); wigb(data, 1.0, 1:nx, t);

这样振幅范围控制在[-1, 1]，scale=1时最大振幅正好对应大概一个道间距的偏移量，显示效果比较均衡。如果归一化之后还觉得波形太瘦，再慢慢加到1.2、1.5，不要一开始就瞎调一个很大的数，否则整张图就是一片纯黑，毫无信息量。

2.3 坐标向量与方向检查

xcoord和tcoord是两个很容易搞错长度的参数，最典型的报错是Vectors must be the same length或者画出来坐标对不上。我每次写代码前都会强制自己检查一遍矩阵维度：

[nt, nx] = size(data); length(tcoord) == nt % 必须为 true length(xcoord) == nx % 必须为 true

还有一个方向问题。地震剖面通常约定时间向下增加，也就是说道剖面显示的时候，纵轴要从上往下是t=0, t=dt, t=2dt...。有些版本的wigb内部已经做了set(gca, 'YDir', 'reverse')，有些则没有。保险起见，我在调用wigb之后一定会手动加一句：

set(gca, 'YDir', 'reverse');

如果画完之后发现深层反射跑到了图上面，就是这里没设置对。

3. 从合成记录到真实数据的完整绘制流程

3.1 准备数据：从雷克子波构建合成地震记录

为了让大家能直接跑通流程，我先用合成数据做一个完整示例。先写一个生成雷克子波的函数：

function w = ricker_wavelet(t, fdom, delay) % 零相位雷克子波 % t : 时间向量 % fdom : 主频，单位 Hz % delay : 子波延迟，单位 s w = (1 - 2*pi^2*fdom^2*(t-delay).^2) .* exp(-pi^2*fdom^2*(t-delay).^2); end

接下来生成一个 50 道的合成地震剖面，包含三个反射层，振幅各不相同：

dt = 0.001; % 1ms 采样率 t = 0:dt:1; % 记录长度 1 秒 nt = length(t); nx = 50; % 50 道 % 先构造单道反射序列：三个子波，振幅递减 ref = zeros(1, nt); ref = ref + 1.0 * ricker_wavelet(t, 30, 0.1); ref = ref + 0.6 * ricker_wavelet(t, 30, 0.3); ref = ref + 0.3 * ricker_wavelet(t, 30, 0.55); % 复制成多道，再加上横向振幅变化，模拟透镜体 data = repmat(ref(:), 1, nx); taper = exp(-((1:nx) - 25).^2 / 200); data = data .* repmat(taper, nt, 1); % 画图 wigb(data, 1.0, 1:nx, t); xlabel('道号'); ylabel('时间 (s)'); set(gca, 'YDir', 'reverse'); title('合成地震记录剖面');

这段代码跑通之后，你会看到三组比较明显的同相轴，中间一组因为加了横向衰减，左右两端振幅弱、中间强，这种效果是imagesc很难直接看出层次来的，但wigb能很直观地反映出来。

3.2 振幅归一化与显示预处理

真实地震记录的振幅范围非常夸张。有的道能量特别强，有的道基本是死道，如果不做归一化直接送进wigb，结果往往是那个强能量道把整张图横向撑开，其余道全被压成一条细线。

我的建议是，显示之前先做两个处理：

第一，按道做或者按全数据做振幅归一化。比如全数据归一化：

data_norm = data / max(abs(data(:))); wigb(data_norm, 1.0, ...);

如果某些道能量差异太大，可以按道归一化：

env = max(abs(data), [], 1); data_norm = data ./ env; % 每道单独归一化 wigb(data_norm, 0.8, ...);

但要注意，按道归一化会抹掉道间振幅差异，看相对振幅用全数据归一化更合适，看同相轴形态用按道归一化更合适。具体选哪种，取决于你的目的。

第二，如果数据里有明显的直流成分或低频漂移，先detrend或者做一次带通滤波再显示。因为wigb对基线偏移很敏感，基线只要偏一点，正半周填充区域就会整体异常，看起来整道都是灰的。

3.3 坐标轴、图例与图形修饰

wigb画完之后，很多人就直接截图完事，但作为要放进报告或者论文里的图，还有几个修饰动作必不可少。

纵轴如果是时间，单位一定要带上。横轴如果是道数，也要说明是道号还是 CDP 号。更推荐的做法是把实际坐标传进去，比如：

cdp = header(:, 1); % 从道头读出 CDP 号 time_axis = (0:nt-1) * dt; % 实际时间轴 wigb(data, 1.0, cdp, time_axis); xlabel('CDP号'); ylabel('时间 (s)');

字体的调整也不可忽略。wigb内部用的图形句柄操作较多，有时会干扰后续的set(gca, ...)。但一般情况下，在wigb之后设置坐标轴属性和字体是没问题的：

set(gca, 'FontName', 'Times New Roman', 'FontSize', 10);

另外，wigb画出来的图形对象是patch而不是普通线条，这意味着你可以在顶部自由叠加解释线、井位、断层标记，这些对象会保持在波形上面，不会相互遮挡错乱。这个特性非常实用，我在第 6 部分还会专门说。

3.4 真实数据与大矩阵的绘图策略

真实工业场景下，一个三维地震数据体可能非常大。以二维测线为例，常见规模是：时间采样点数nt=1000~3000，道数nx=500~2000。直接用wigb画 2000 道数据，MATLAB 会创建上万个patch对象，绘制速度会明显变慢，甚至会卡死。

我遇到这种情况，一般是先抽稀再画。比如每两道取一道，或者每四道取一道：

idx = 1:4:nx; wigb(data(:, idx), 1.0, xcoord(idx), t);

抽稀之后道间距变小，波形密度自然增加，显示效果通常反而更清晰。如果你主要目的是快速浏览，那直接imagesc是最快的：

imagesc(xcoord, t, data); set(gca, 'YDir', 'reverse'); colormap(gray); xlabel('道号'); ylabel('时间 (s)');

我自己的工作流是先用imagesc全局看一遍，确定感兴趣的时窗和道范围，再截取局部数据交给wigb做精细出图。这样既省时间，又能保住wigb的专业效果。

4. 结合 SEG-Y 数据画实际剖面

4.1 读取与组织地震数据

现实中地震数据大多存在 SEG-Y 文件里。MATLAB 读取 SEG-Y 有现成工具箱，比如 CREWES 的ReadSEGY、SEG-Y 官方发行的SegyMAT，或者 MATLAB 自带fopen加底层读二进制。不同读取工具返回的数据格式略有差异，但最终组织方式是一样的：得到一个nt × nx的振幅矩阵，外加道头信息。

以比较常见的读取方式为例，读出来之后通常是：

data = segy.data; % nt × nx dt = segy.dt; % 采样间隔 t = (0:size(data,1)-1) * dt; cdp = segy.cdp; % 每道的 CDP 号

然后就是把data直接交给wigb。注意 SEG-Y 文件里的道有可能是按 CDP 排序，也可能按炮集排列，先确认顺序再画，不然剖面会出现道顺序错乱的问题。

4.2 快速浏览与精细出图结合

对一个完整的二维测线，我一般分三步走：

第一步，全局浏览。用imagesc全测线扫一遍，判断数据整体质量、有没有坏道、时窗范围，同时锁定我们要展示的目标区域。

第二步，局部抽稀。在目标区域附近每隔几道抽样，用wigb做一次预览，调整scale让波形幅度看起来舒服。

第三步，最终出图。使用完整目标区域数据（通常抽到不超过 200 道），加上精细的坐标轴、字体、叠加标记，输出高分辨率图片。

这三步看起来简单，但能帮你省下大量时间，尤其是当数据规模较大的时候。我见过不少同事直接一把wigb画全测线，结果等了十几分钟出一张没法用的黑图，这就是没做抽稀和归一化。

5. 常见问题与排查技巧实录

5.1 图里一条线都没有，或者整张图全黑

全黑是wigb使用中最常见的问题，原因基本是scale设置过大，或者数据没有归一化。如果数据的振幅量级是10^4，scale=1意味着波形横向偏移达到上万道间距，那整个图当然就是一片黑色。

解决办法：先做一次全数据归一化，data = data / max(abs(data(:)))；然后从scale=0.5开始一点点试。如果归一化后波形太瘦，看不出同相轴，那就加大 scale；如果黑成一片，就减小。这个参数本质上是“以道间距为单位的振幅展宽系数”，记住这一点就很好调了。

5.2 时间方向颠倒与坐标错位

地震剖面时间向下，这是行业惯例。但wigb有的版本内部默认YDir为normal，也就是时间向上，很多新手一画完就觉得“我的地层怎么反了”。另外如果tcoord向量是从大往小排，也会导致类似问题。

修正是统一的：调用后固定加：

set(gca, 'YDir', 'reverse');

坐标错位的问题，多半是xcoord、tcoord长度与矩阵维度不匹配。比如xcoord长度不等于列数，wigb内部会出错。这个没有捷径，每次作图前写一个assert检查即可。

5.3 道数过多，画出来黑糊糊一片

当横向道数很多，比如超过 300 道，变面积波形图很容易因为道间距太窄，导致相邻道的黑色填充区域连在一起，看起来不是剖面，而是一块黑板。这其实不是振幅参数的问题，而是道距太密了。

解决办法有两个方向：一是增大图幅宽度，用set(gcf, 'Position', [100 100 1600 800])或者让坐标轴平铺占满更多空间；二是抽稀显示，比如只画奇数道或者三分之二的道。出论文图的时候我通常控制在 120~200 道，这样既保留波形细节，也能在印刷尺寸下清楚显示同相轴。

5.4 绘制太慢与导出文件巨大

wigb本质是逐道执行patch绘制，对象数量大时性能会明显下降。如果只是浏览，我强烈建议先用imagesc。如果需要wigb出图，可以先把数据裁剪到目标时窗和道范围，再做抽稀，然后调用。

另外要注意导出矢量图时的文件大小问题。wigb产生的patch对象在矢量图里会保留所有折线细节，导出的 EPS、PDF、SVG 可能非常大，有的甚至几十上百 MB，插入论文会自动造成编译慢。我的经验是：PPT 演示用 PNG 300dpi 就够，正式论文里如果对矢量图要求很高，可以把时窗截短一点再导出，别一口气导整个长剖面。

5.5 常见问题速查表

6. 几个我平时最常用的实操经验

6.1 wigb 之后叠加解释线

wigb画出来的是带着patch对象的地震剖面，完全可以用hold on继续往上添加内容。这个特性在做层位拾取、断层解释时非常有用。

wigb(data, 1.0, x, t); hold on; plot(x, horizon_time, 'r-', 'LineWidth', 1.5); % 叠地层位线 scatter(x(10:10:nx), well_pos, 20, 'b', 'filled'); % 标井位

要注意的是，因为纵轴通常已经设置了YDir='reverse'，用plot叠加时坐标是自动跟随的，不需要额外处理。这样一张带解释结果的地震剖面就出来了。

6.2 颜色与背景的调整技巧

经典 wigb 是白底黑波形。但有时候深色背景更能突出强反射。虽然 wigb 不接收颜色参数，但可以在画完后通过设置gca的Color来改背景色，或者用colormap影响后续叠加的正半周颜色（取决于版本）。如果你发现 wigb 画出来的填充是灰色的，试着在调用前设置colormap(gray)或者colormap(flipud(gray))，通常能恢复成黑正白负的标准样式。

我自己的习惯是保持白底黑波形，这样打印或用 contrast 方式看最清楚。想强调强振幅时，把 scale 稍微调大一点点，而不是靠改颜色，因为颜色在这种图里反而会引入视觉干扰。

6.3 把 wigb 封装成自己的绘图函数

最后分享一个工程化技巧：wigb参数虽然不多，但每次都要写归一化、坐标轴、字体、标题，还是太绕。我会把它封装成一个自己的绘图函数，把常用设置一次性处理掉。

function plot_seismic_profile(data, t, x, sc, title_str, cdp_label) % 快速绘制统一风格的地震剖面 if nargin < 4 || isempty(sc), sc = 1.0; end if nargin < 5, title_str = ''; end if nargin < 6, cdp_label = '道号'; end data = data ./ max(abs(data(:))); wigb(data, sc, x, t); set(gca, 'YDir', 'reverse', 'FontName', 'Times New Roman', 'FontSize', 10); xlabel(cdp_label); ylabel('时间 (s)'); title(title_str); end

这种做法能保证同一个处理流程里所有出图风格一致，也方便团队其他人复用。你完全可以在wigb基础上继续扩展，比如支持按道归一化、自动截取时窗、自动保存 PNG 等功能。

最后再碎碎念几句

我在实际项目里用 wigb 的频率非常高，但也越用越知道它的边界在哪。它适合出成果图、展示同相轴、突出振幅差异，却不是一个适合做快速浏览或者大数据交互查看的工具。很多人一上来就指着 wigb 说“这软件怎么这么慢”，其实是把它的适用场景理解错了。正确的做法是把它放在出图的最后一步，前面用 imagesc 和各类质量监控手段把数据看清楚、调好，最后再交给 wigb 出一张漂亮的剖面。

另外也真心建议，有条件的话把 wigb.m 的源码读懂一遍，不长，但里面用到的逐道 patch 绘制逻辑、振幅偏移计算、归一化方法，都是很有启发的地震可视化思路。读懂之后你再调参数、再改造成自己的工具，会有底气得多的。

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