关于区域性的地震面波层析反演方法的讨论

讨论了在地球表面局部区域进行面波层析反演时所用的各种反演方法，指出各种方法用于区域性层析反演时的优缺点，并就由面波资料对区域性的地壳和上地幔结构进行反演的方法──分块反演方法、本征函数展开法、球面雷当变换方法、Ｔａｒａｎｔｏｌａ概率方法和波形反演的方法进行了讨论。指出了各种方法的优缺点及适用范围，并对一些方法进行了数值模拟，给出了计算实例。关键词     

大同地震序列的震源机制解

使用ＣＤＳＮ长周期地震波形记录，利用Ｈｅｌｍｂｅｒｇｅｒ（１９６８）的广义地震射线理论得到的线性反演地震矩张量的方法，对１９８９年１０月１８日－１９９１年３月２５日发生在大同的４个Ｍｓ＞５．０的地震进行了反演，计算了这些地震矩张量和断层面解。     

基于层析滤波的全波形反演方法

在全波形反演过程中,采集系统的有限孔径和波场对地层介质信息的非均匀覆盖会影响全波形反演的效果.本文引入一种层析滤波器来减小这种影响.该滤波器被作用于反传之前的波场残差之上,对模型梯度进行预处理,可以对有限的采集孔径和非均匀信息覆盖进行校正,从而改善全波形反演的效果.该滤波器的实现简便高效,几乎不引入额外的计算量.本文主要针对地面反射记录进行研究,数值实验验证了该滤波算子的有效性.     

基于地震数据子集的波形反演思路、方法与应用

地震数据与地下介质物性参数之间的复杂关系,决定了地震全波形反演在理论方法上面临着强烈的非线性难题.地下不同物性参数的不同分量在地震数据上具有不同的表现,勘探的不同阶段对地下介质模型的精度也具有不同的要求,这就决定了在地震全波形反演过程中不必时刻追求地震数据全部信息的匹配,部分信息的匹配就有可能解决现阶段的某些问题,还可以一定程度上规避匹配全部地震信息所遇到的强烈非线性难题.基于这样的考虑,我们提出了利用地震数据子集进行波形反演的思路,给出了统一的反演方法,并通过基于包络数据子集以及反射波数据子集的波形反演的理论模型与实际资料反演试验,证明了所提出的波形反演思路和方法的正确性.     

基于波数域梯度场分解的多尺度波形反演方法

全波形反演是一种建立高精度速度模型的有力工具,是偏移模式和层析模式的联合.然而,当初始模型较差、数据缺失低频成分和大偏移距数据缺失时,常规波形反演的层析成分更新较弱.因此,反演过程以偏移模式为主,容易导致反演快速陷入局部极小值.本文发展了基于波数域梯度场分解的多尺度波形反演方法(WGDFWI),从梯度场中分离出层析成分,在反演的初期主要依赖层析分量更新背景速度场,为常规全波形反演建立良好的初始模型.首先,基于一种高效的隐式波场分离方法,将梯度场分解为层析成分和偏移成分.然后在层析梯度上应用二维波数域滤波器,以缓解偏移成分泄露的问题,并利用多尺度反演策略,增强反演的稳定性.利用双层模型和Marmousi模型进行试算的结果表明,该方法可以有效重构背景速度模型,为常规波形反演提供良好的初始模型,有效提高反演精度.     

山西大同—阳高4.5级地震的数字化波形记录特征及地震矩张量解

对2010年4月4日发生在山西大同-阳高的4.5级地震进行重新定位,分析了其波形特征,对精度进行探讨,并应用其波形进行反演,得到该地震的地震矩张量解。这一研究对发生在该地区的地震速报参数产出提高了效率,用波形反演得到的地震矩张量解为判定断层的发震构造提供一定的参考价值。     

非弹性表面波大尺度波形反演（理论和方法）

非弹性的表面波大尺度波形反演的理论方法以如下三方面提出的。（１）计算本征值和本征函数可获得第一阶的频散参数，并把体波的复数形式和波能的吸收引入非弹性中，（２）根据弗拉尔和斯奈德的理论方法，计算了非弹性表面波的激发和合成地震图，球阶非弹性用频散的计算按Ｂｉｓｗａｓ－Ｋｎｏｐｐｏｆ公式被变换成平滑的弹性形式，（３）使用自伴微工子导出关于模型参数的波形Ｆｒｅｃｈｅｔ导数，然后应用非线性反演拟合波形。     

数字地震数据的处理研究—真实地面运动的复原

讨论了在频域中真实地面运动的复原问题，借助于一个稳定的六阶带通滤波器可使地震仪反演系统趋于稳定，最后由关分方程递归求出真实地动位移，结果表明，对同一个地震，不同的仪器其原始响应不同，但由其复原的真实地面运动结果却有相当好的一致性。这证明了所采用的复原方法的可用性。     

基于声波方程的井间地震数据快速WTW反演方法

WTW(Wave equation traveltime+Waveform inversion)反演是基于波动方程的走时反演（WT反演）和波形反演的联合反演方法.WT反演利用波动方程计算走时和走时关于速度的导数，和传统以射线为基础的走时反演相比，具有不必射线追踪、不必拾取初至、不必高频假设以及初始模型和实际模型差别较大时也能较好收敛等优点，但WT反演与波形反演相比其结果分辨率低.与之互补的是，波形反演的反演结果分辨率高，但是当所给初始模型和实际模型相差太大时，波形反演迭代算法容易陷入局部极小点.可见结合两种方法的WTW反演是一种比较好的联合反演方法.常规WTW迭代算法是首先以WT反演为主反演得到地质模型的整体特征，然后再以波形反演为主反演模型细节，该算法耗时和占用计算机存储空间接近WT反演或波形反演的两倍.为了节省运算耗时和计算机存储空间，往往采取首先单独利用WT反演然后再单独利用波形反演的算法.这样做的缺点是不能紧密结合两种反演方法，使得它们的优缺点在每一次迭代中无法得到互补，从而影响了最终的反演结果.针对以上事实，本文提出一种新的方法实现WTW，使得WTW运算速度和存储空间在任何情况下等同于WT反演或波形反演.模型计算表明新的算法具有更好的收敛性.     

用P波波形资料测定中强地震震源过程的方法

本文系统地介绍了综合利用不同震中距离范围(3°—90°)长周期P波波形,用理论地震图波形拟合和反演求解中强地震断层面解的原理和方法。根据地球介质对在不同震中距离范围的地震波的影响,将震中距离划分为:(1)区域地震范围(3°<△12°);(2)上地幔范围(15°<△<30°);(3)远场范围(30°<△<90°)。在不同的震中距离范围内采用了不同的简化地球模型。文中介绍了利用广义射线理论计算地球介质响应的方法,给出了适合中国大陆地壳上地幔结构的Pnl波与上地幔响应的数值例子。波形拟合采用试错法和线性反演方法。在反演求解过程中,误差函数是由观测记录与理论地震图的相关系数决定的,它强调波形间的拟合,但对地震波振幅的绝对大小不敏感。这个线性反演方法比较适合地震记录的实际情况。文章还扼要地介绍了基于上述方法建立的用P波波形资料测定中强地震震源过程的人机交互系统STEP-1的特点。     

CT断层重建中滤波函数设计的新方法

滤波函数在CT图像重建过程中起着非常重要的作用,直接关系到重建图像质量。为了提高CT重建图像质量,本文从加权平均的思想出发,根据FBP重建算法的理论基础,提出一种设计滤波函数的新思路,并分析了五点加权平均滤波函数性能比较。最后针对Shepp-Logan模型数据和实际的海螺投影数据,设计出一种新的滤波函数并与S-L和R-L滤波函数的重建效果进行了比较。从比较结果可以看出,新设计的滤波函数重建的图像效果在整体性能上最好,在局部地方,其密度分辨率有所提高。本文为滤波函数的设计提出了一种新的想法和思路。     

Receiver Function Estimated by Wiener Filtering

Wiener filtering is used to estimate receiver function in a time-domain. With the vertical component of 3-component teleseismic P waveform as the input of a Wiener filter, receiver function as the filter response, and radial and tangential components as the expected output, receiver function is estimated by minimizing the error between expected and actual outputs. Receiver function can be obtained by solving the Toeplitz equation using the Leviuson algorithm. The non-singularity of the Toeplitz equation ensures the stability of Wiener Deconvolution. Both synthetic and observational seismogram checks show that Wiener Deconvolution is an effective time-domain method to estimate receiver function from teleseismic P waveform.     

使用双线性变换构造实时地震波形仿真滤波器的方法研究

介绍了直接使用双线性变换把模拟系统的传递函数转换为离散系统的传递函数,构造出由宽带数字地震记录,仿真出传统模拟地震仪器记录波形的递归滤波器的方法,从而使在线实时波形仿真成为可能。并通过比较利用实际宽带数字地震记录,分别采用频域仿真和本文算法构造的仿真滤波器仿真得到的波形,验证了本文算法的正确性。     

基于改进重建滤波器的局部CT重建算法

鉴于实际工程应用需求,基于截断投影数据的CT图像局部重建是X射线CT重建的一个重要课题,本文概述了现有的局部重建算法,分析了其优缺点,提出了一种基于改进重建滤波器的局部CT重建算法。通过对滤波函数的改进,使其能量主要集中在中心位置,使旁瓣迅速下降,进而使滤波函数具有局部重建功能。另外改进的滤波函数压制了低频信息,突出了高频信息,具有提高成像空间分辨率的功能,但对图像噪声有所放大,实际实验数据验证了算法的可行性。     

MATLAB软件在鹤岗地震台地震观测记录中的应用

随着数字化地震计的应用和发展,数字观测资料中不仅记录了宽频带地震信息,也包含了大量的干扰信号。在实际工作中,对地震信息的分析处理影响很大,有时还会造成地震波形记录不完整或地震信号淹没在干扰信号中,很难再进行深入的分析和应用。因此,利用MATLAB软件设计IIR数字滤波器对不同记录中的干扰波进行滤波器设计,达到消除干扰波的目的。实例表明,此方法在台站应用效果良好。     

用一种新滤波函数进行CT图像的局部重建

本文阐述了用一种新型滤波函数进行CT图象局部重建的原理,并给出了这种重建的二次误差估计.本文选用一种新的滤波函数,它的旁瓣衰减很快,经证明在可能选取的滤波函数中,它的衰减是最快的.新滤波函数由于空域的迅速衰减性,因此具有良好的局部重建性质.同时保持该滤波函数的其它特性,能够有效地抑制噪声,补偿混迭效应,并缓解Gibbs效应.应用新滤波函数,忽略远离计算点的数据,从而直接用CBP实现图像局部重建.在计算机上对模拟和实测数据进行局部重建的实验结果表明本文建议的图像局部重建算法简便快速,重建图象Gibbs效应减小并与用全部数据的CBP重建图像比较仍具有较高的空间及密度分辨率.     

时频域相位滤波在远震接收函数噪声压制中的应用

宽频带地震观测数据中有效信号和干扰噪声经常发生混频效应,常规的频率域滤波方法很难将二者分离.地震波信号属于时变非平稳信号,时频分析方法能够同时得到地震波信号随着时间和频率变化的振幅和相位特征,S变换是其中较为高效的时频分析工具之一.本文以S变换为例,提出了基于相位叠加的时频域相位滤波方法.与传统叠加方法相比,相位叠加方法对强振幅不敏感,对波形一致性相当敏感,更加利于有效弱信号信息的检测.时频域相位滤波方法滤除与有效信号不相干的背景噪声,保留了相位一致的有效信号成分,显著提高了信噪比.运用理论合成的远震接收函数数据和实际的宽频带地震观测数据检验结果显示该方法较传统的带通滤波方法相比,即使在信噪较低且混频严重条件下,时频域相位滤波方法的滤波效果依然很明显,有助于识别能量较弱的有效信号.     

基于特殊窗函数的局部CT图像重建算法及其分析

为了减少X射线对人体的伤害,局部图像重建成为人们研究的重点之一.本文研究了基于一种特殊窗函数的局部图像重建算法.通常,直接用局部区域的投影数据重建局部图像,会使重建图像产生常数偏移,我们将局部区域边缘的投影数据延拓为相应沿径向未知投影数据的方法,改进了局部重建图像,并给出了基于特殊窗函数重建时,该方法的误差分析.另外,本文将该算法应用于扇形束图像重建,并通过数值实验验证了此特殊窗函数应用于扇形束重建时同样有效.     

CT图像重建预处理滤波器设计

本文分析并设计了用于CT图像重建的几种预处理滤波器。通过分析不同滤波函数对断层图像重建质量的影响,从几种经典的滤波函数出发,进行改进并与窗函数结合得到了可用于CT图像重建的几种滤波器。有关投影数据的图像重建结果表明,所设计的几种滤波器较好地满足了实际图像重建的要求。     

用Wiener滤波方法提取台站接收函数

本文提出了一种在时间域用Wiener滤波方法提取台站接收函数的方法，用远震P波波形的垂直分量为输入，接收函数作为滤波因子，远震P波波形的径向和切向分量作为期望输出，通过期望输出与实际输出的均方误差达极小，来提取接收函数。接收函数的计算可归结为Toeplitz方程的求解，可以采用Levinson递推算法。Toeplitz方程的非奇异性保证了Wiener滤波反褶积方法的稳定性。合成地震图与观测地震图的检验表明，用Wiener滤波方法测定台站接收函数是一种有效的时间域反褶积方法。