天然地震走时反演矩阵顺序三角化算法的优化和并行化

本文讨论了用于天然地震层析成像的矩阵顺序三角化算法,揭示了偏导数矩阵中非零元素的分布规律,在分析算法特点的基础上提出了对程序的几点优化措施,包括：采用合理的存储结构和计算次序以节省内存寻址时间;以一个一维数组存储上三角方阵以节省出一半的内存;对关键的Givens变换子程序进行优化和矢量化等,最终使程序的运行效率提高了数十倍.同时结合算法特点研究了矩阵顺序三角化的并行化方法,提出了两种并行化方案,在联想深腾6800超级计算机上实现了这两种并行算法;对计算量均衡等问题进行了讨论.     

基于ICT断层扫描图像的逆向工程软件平台

本文介绍了一种基于ICT断层扫描图像的逆向工程软件平台.该软件运用图像图形处理中的边缘检测、阈值分割、边界细化、矢量化及格式转换等算法与技术,实现了工件由三维断层ICT数据到CAD图纸再编辑的功能.软件操作流程简便清晰,易于使用.     

Delaunay三角剖分算法在地震烈度速报中的应用——以天津市强震台网为例

利用计算图形学中的Delaunay三角剖分算法及其对偶结构的Voronoi图算法,构建天津市强震台网的Delaunay三角网及Voronoi图.结果表明,Voronoi图可以较直观地显示台网的布局疏密,并为等震曲线绘制的合理性提供判断依据.     

综合物探技术在大坝渗漏探测中的试验研究

随着我国水库大坝建设的快速发展,水库大坝病害检测与治理问题需要得到重视.但是,由于水库大坝现场环境的不同,以及大坝渗漏的程度不同,目前常用的各种大坝渗漏物探技术都有其多解性与局限性,不能单独实现对大坝渗漏路径的较快速、较精确的探测.本文对大坝渗漏综合物探技术体系开展了相关研究,提出了大坝渗漏综合物探技术体系应遵循"先整体后局部、先粗略后精细,各种物探技术互相结合、互相验证、相互补充、相互约束"的探测原则,并结合工程地质、水文地质等多学科进行综合分析.同时,本文提出了一种先采用大地电磁法和高密度电法进行整体探测,再采用高密度电法和微动法进行局部探测的大坝渗漏综合物探技术体系方案,并在试验中取得了较好的探测效果.     

CSAMT数据三维可视化的方法

CSAMT(可控源音频大地电磁法)是地球物理勘探中电法勘探的一种经济且有效的方法,传统的方式是通过手动或自动的方法绘制剖面图、等值线图等来展示其探测的数据,这些方式往往具有数据展示不全面、效果不直观等缺点.为了克服这些缺点,本文利用计算机三维可视化技术,以甘肃玉门某地区的数据为例,探索并实现了CSAMT数据三维可视化构模的方法.文中首先分析了CSAMT数据的存储方式与空间分布,提出了一种高性能的数据读取与组织算法;接着文章根据原始的数据信息,提出了基于探测方向数据点生成TIN的方法,建立了测线模型;为了更好地预测勘探范围内的三维空间情形,文章实现了一种高效的CSAMT数据快速局部插值算法,进而实现了数据场模型的建立.本研究表明,通过三维可视化技术将CSAMT数据建立并绘制成三维虚拟模型,能更加直观、更加全面地展示该数据,可为地质解释与规划决策服务,具有较好的推广前景.     

最大准则优化技术在贴体网格中的应用

贴体网格在地质数值模拟中具有广阔的应用前景,为解决贴体网格生成时边界离散问题,提出了最大长度准则和最大面积准则,把曲线逼近和曲面网格优化问题转化为数学优化问题,为求解该问题,提出了改进的单粒子优化算法.试验表明,最大长度准则和最大面积准则的优化效果好于常规方法;以改进的单粒子优化算法求解该问题时,计算效率是智能单粒子优化算法的30倍左右（节点量为200）,从而实现最大长度准则和最大面积准则在贴体网格生成中的应用.针对最大面积准则优化曲面网格不能控制网格步长的情况,提出了限定步长的网格优化算法,使网格步长合理化,并通过实例验证了该算法的有效性.研究成果提供了生成贴体网格时边界优化准则和求解方法,对今后复杂边界的贴体网格生成具有重要意义.     

基于尺度空间技术的归一化Facet模型位场边界识别

边界识别是位场数据处理解释中的重要环节,传统边界识别方法通常不能均衡深、浅部地质体边界.基于尺度空间技术和归一化的Facet模型检测算子,本文开发了一种带通空间滤波和边缘检测相结合的边界识别方法,有效地提高位场数据边界识别的精度和可靠性.为了验证本文算法的有效性和稳定性,分析了不同尺度空间函数和检测算子对算法的影响,并且对比了传统边界识别方法的效果.理论模拟和实际数据分析表明,利用位场垂向二阶导数进行的基于尺度空间技术的归一化Facet模型边界识别方法不仅算法的稳定性强,而且可以避免高阶导数对噪声干扰放大作用,同时均衡深部和浅部地质体边界,从而可以更精确地识别地质体的形态.     

前兆台站及观测测项的密度改正方法

介绍了使用MYCIN不精确推理模型生成发震可信度分布图、 可信度密度等值线图以及进行前兆测项的密度改正方法。 通过对1989年大同6.1级和1998年张北6.2级地震的震前异常进行推理和比较, 经过密度改正的可信度密度等值线图可以克服某些地区由于前兆测项密度较高而造成对地点判断的偏差, 从而对未来发震地区的判断起到较好的效果。     

结构混凝土三角网声波层析成像检测技术

针对矩形网格模型的声波层析成像检测结构混凝土存在的主要问题:1)矩形网格无法充分模拟结构混凝土的速度间断面、2)射线追踪面临穿到凹多边形检测区域之外或穿越内部预留空洞的风险,本文研究了三角网声波层析成像检测技术.依据Delaunay三角剖分的优化准则,结合波前法对模型进行三角剖分;采用"基于波前最小走时单元的三角网射线追踪全局算法"计算声波初至时、追踪射线路径;应用代数重构技术求解层析成像反演控制方程,得到模型的速度分布.数值模拟及应用实例表明,三角网声波层析成像,模型参数化灵活、速度间断面描述准确,射线追踪可靠性强、精度高,反演成像分辨率高、更接近实际结构形态,适应具有复杂几何边界和内部结构的结构混凝土的质量检测.     

逆时偏移计算中的边界处理分析及应用

在地震资料的处理中,逆时偏移方法可以实现复杂构造高精度成像,但计算量和存储量两大问题影响了该方法的实际应用.逆时偏移算法中的边界处理方式的优化可以大大减少存储量,本文讨论了记录波场边界信息的吸收边界和随机边界这两种方法的计算效率和成像效果,提出了吸收边界中只记录边界范围内未衰减单层波场的方法并通过数值实验验证了其可行性,选择了不同的边界策略应用于模型数据和实际资料的处理.结果表明:记录单层波场边界信息的吸收边界的成像效果同传统存储波场历史的方式几乎无差别,但要额外存储每个时刻的波场边界信息;随机边界不需要额外存储波场信息,但会带来边界漫反射影响和计算区域的增加;记录单层波场边界可以明显减少存储量,并且不影响成像效果.     

一种针对物探应用的多机并行计算框架

并行框架可方便利用现有计算资源组建"私有云"实现石油物探的高性能计算.该框架可在windows、Linux上运行,能发挥多机、集群乃至异构设备的硬件性能,适应地震采集室内和野外软硬件环境多样、差异大的现况.并行框架采用"平台+插件+工作流"方式实现,并利用"平台+插件"的方式提供可靠的多机运行环境;定义了一套通用插件接口,用户可以在不修改程序主体的情况下,以插件方式实现不同的并行算法,并"即插即用"的利用并行框架实现多机并行计算;实现了一套针对物探应用的多机并行计算过程规范,不但可定制复杂的作业流程,而且可以按流程来组织插件和网络资源高效的运作.并行框架以一种通用技术手段解决了物探算法种类多样、算法流程复杂、多机实现困难的问题,满足不同用户的差异化需求.基于此框架已经完成多个课题并行程序的开发与应用,极大的节省了计算时间.     

复杂地电模型的非结构多重网格剖分算法

面对越来越多的观测数据、越来越复杂的地电模型,大地电磁法的高维正反演需要发展高效、稳定的正、反演计算新技术。多重网格法是求解椭圆型偏微分方程最优化的方法之一,近些年来被广泛地用作大规模、高精度方程求解的加速器。目前,多重网格法多基于矩形网格来构造粗细不同的层次网格组,但是矩形网格不能适应几何形状复杂的区域并且不支持局部加密细化从而限制了多重网格法的应用。文中提出一种采用Delaunay三角网的非结构化多重网格生成算法,该算法能够自动对复杂区域生成粗细不同的网格,并且每层网格单元具有良好的形状比和可控的尺寸大小。文中采用该算法实现了对复杂地电模型的非结构多重网格的自动生成,解决了大地电磁多重网格正反演计算中复杂模型离散化这一关键的技术问题。     

基于沃尔什变换和高斯模型的测井曲线分层方法

在分析了单独利用沃尔什变换或高斯模型进行测井曲线自动分层优缺点的基础上,提出了一种沃尔什变换和高斯模型联合的测井曲线自动分层方法.该方法融合了沃尔什变换简单、快速的特点,同时又利用了高斯模型对沃尔什变换分层的边界进行校正,实现了测井曲线由粗到细的分层过程.实例应用表明,该方法能够利用多条测井曲线进行自动分层,效果良好,验证了模型的可靠性和实用性.     

Morlet小波匹配追踪方法的时频原子参数分析

匹配追踪方法是目前时频分辨率最高的时频分析方法.但传统的匹配追踪方法在寻找与信号匹配最佳的时频原子时,需在较大的参数搜索范围内对时频原子参数进行多重循环寻优迭代,计算效率较低.针对匹配追踪算法实现方式,本文主要工作及结论如下:(1)以Morlet小波为时频原子,以频率、相位、时延和尺度为时频原子参数,分析了信号在时频原子上的投影振幅对这四项时频原子参数的灵敏度,结果表明灵敏度顺序为:时延、频率、尺度和相位,据此结论可在算法实现时根据灵敏度顺序调整不同参数寻优迭代时的参数搜索范围,改善算法的计算效率;(2)针对频率、相位和时延参数已知尺度参数变化的时频原子,分析了利用Hilbert变换得到的瞬时参数表征时频原子参数初值的准确度,结果表明准确度顺序为:时延、频率和相位.据此结论可在算法实现时确定参数寻优的优先级顺序,改善算法的计算效率.与连续小波变换、广义S变换等时频分析方法的对比及在地震数据去噪中的应用效果表明匹配追踪方法效果较好.     

SH波场中完全匹配层吸收边界研究(英文)

无限域中的波动方程数值模拟往往需要稳定有效的吸收边界来消除人为边界截断所引起的虚假反射.本文首先写出了全匹配层(PML)内SH波的波动方程推导结果,并给出了方程的Crank-Nicolson计算格式与其中窄间导数2阶,6阶,10阶精度的有限差分算法以及伪谱法算法.然后设计了均匀各向同性介质模型和分层溶洞模型并引入图像处理中的信噪比(SNR)概念来定量研究边界吸收效果同PML宽度、不同精度算法的关系.数值结果表明当匹配层宽度比较薄时可以用低精度的有限差格式来获得比较好的吸收效果,当匹配层比较宽时,采用高精度的算法可以获得很好的吸收效果.最后对"反射系数"进行了讨论,指出"反射系数"的不足和文中用SNR来定量衡量吸收边界     

分频与波形聚类分析技术在莺歌海盆地中深层气田区的应用

莺歌海盆地中深层目标存在一定的钻前理论认识的问题,具体到地球物理的难点问题为:1)莺歌海盆地中深层是否存在有效储层;2)储层边界如何落实;3)不同水道填充岩性特征如何判断?针对这几个难点问题,单一的地球物理技术很难解决,所以采用沿层振幅类地震属性分析技术、频谱分解技术和波形聚类分析技术三种地球物理技术组合的方式来解决.通过技术研究结合莺歌海盆地底辟区中深层目标研究,落实了东方A区中深层目标储层及边界,判断了乐东A区水道砂储层的类型,为莺歌海盆地中深层寻找新层系和储量接替的实现打下良好的基础.     

基于集成聚类均质度与储层地质边界度联合的测井曲线自动分层

现有的储层分层方法主要对焦于地质边缘奇异点的理解,而忽略了储层相应曲线集隐含的均质性信息.为此,开展了基于集成聚类的均质度与储层地质边界度联合测井曲线自动分层方法研究.具体地,通过利用集成聚类联合共生关联矩阵进行均质地层信息的编码,提取曲线均质度特征,并利用简单的阈值分割实现对均质地质区域的初始分割;同时,为对区域信息形成补充,提出了一种相关差特征获取曲线集各点的地质边界度.通过联合应用测井曲线集蕴含的均质区域信息与异构(奇异)地质边缘信息实现了一种灵活利用测井曲线集进行自动分层的方法.取用自然伽马、井径等7条常规测井曲线,对大庆油田陆相坳陷盆地齐家凹陷工区多口井进行实验与应用,研究结果表明,相对于传统分层方法更加准确高效,精度更高,特别在工区内的薄层和薄互层上取得较好的应用效果,不仅能高效稳定的实现单砂体级别的储层目标自动精细分层,还在一定程度上增加了对人工解译结果的补充,具有一定的实用性,可为提高测井储层解释的准确性提供较可靠的分层依据.     

电磁勘探数据粗大误差处理的一种新方法

由于存在各种地电干扰,电磁法勘探采集到的原始电场数据中往往包含粗大误差.电磁法勘探中信号量的测量与传统的精密测量在误差来源与特点、测量值分布等方面均存在较大差异.经试验,对电磁勘探采集到的原始电场数据采用传统的莱伊达、格拉布斯、狄克逊等准则进行粗大误差的自动判别和剔除,处理效果不好;采用Robust估计和中值滤波方法,也不能达到满意的效果;采用手工方式挑拣剔除粗大误差,处理效率太低,均不能满足电磁勘探数据预处理的要求.作者提出了一种自适应双向均方差阈值法实现电磁勘探数据粗大误差的自动判别和剔除,此方法对采集到的原始电场数据样本进行排序后,采用迭代或递归的方式,每次均以中点为界分别计算前后两部分数据的均方差,将较大的一个与预先设置的均方差阈值进行比较,若其大于阈值,则判断粗大误差存在于相应的一端,进而剔除相应端端点位置的数据点;若前后均方差值都小于阈值或样本数量小于3个时算法结束.此方法具有自适应优化、阈值参数化控制、适应小样本数据以及计算简单效率高等特点.大量实验结果表明:在选取均方差阈值在30至90范围内时(经验值),能够有效地剔除电磁勘探原始电场数据中的粗大误差,保留最可信数据.目前已在多个实际勘探生产项目中应用此方法处理粗大误差,取得了令人满意的处理效果.     

基于结构导向的梯度属性边缘检测技术

地震数据中的不连续性检测对于识别和刻画地下地质体边界具有重要意义.随着勘探目标向岩性油藏和复杂断块油藏的转变,解释人员需要对小断裂、微裂缝等微幅地质体边界信息进行精细刻画.常规边缘检测算子由于算法的局限性不能满足上述需求.本文通过引入能量归一化和沿层检测思想对常规检测算子进行改进,提出一种基于结构导向的梯度属性边缘检测技术.该技术通过结构张量估计得到局部地层区域的倾角和方位角,利用得到的倾角和方位角信息作为约束,使用二维边缘检测算子实现三维数据中的沿层不连续性检测.经过实际资料处理,并与结构导向方差属性对比分析,证实该方法在地层不连续性检测方面具有很好效果,检测得到的不连续性信息在细节上表现更丰富,可以作为地层横向差异和地质体边界识别的有力工具.     

中国煤炭物探技术的现状与发展

总结了近年来我国煤田物探与矿井物探技术的6大突出进展,即三维地震应用领域不断扩大、地震资料精细处理与动态解释得到推广、地震勘探正在实现从构造勘探向岩性勘探的跨越、地面瞬变电磁技术得到广泛应用、矿井物探技术重新得到重视、以“嵌入式”服务为标志的煤矿安全生产地质保障模式出现了可喜创新等;通过与国内外同类技术发展水平的对比分析,找出了我们存在的差距,提出了加快我国煤炭物探技术发展的对策与建议,并对今后煤炭物探技术与装备的发展前景进行了展望.