运用Hartley变换模拟地震波在正交各向异性介质中的传播

在地震传播理论中,地震波场的正演数值模拟一直是研究的热点。而在正演数值模拟方法的研究中,计算精度和计算效率是评价此方法的有效性及优越性的二个关键问题。伪谱法在计算精度与计算效率方面优越性十分明显,常用的有Fourier变换法和Hartley变换法;虽然Hartley变换法在求取导数时较Fourier变换法复杂,但由于Fourier变换法的计算同时涉及复数的实部与虚部,在计算速度和占用内存方面不如Hartley变换法。这里详细地阐述了利用Hartley变换求解正交各向异性介质波动方程的数值方法,并模拟了多种正交各向异性介质模型,对比分析了地震波在各向同性介质与正交各向异性介质中的传播差异。结论表明,该方法能正确、高效、直观地反应地震波在正交各向异性介质中的传播规律。     

利用位场连续复小波变换识辨磁场源(上)

对国外最新研究位场连续复小波变换理论的一系列文章进行了系统总结与高度概括，并利用水平面磁荷模型的垂直分量对齐次位场小波变换系数与位场导数向上延拓的等价关系进行了详细推导与归纳。基于Poisson半群核构成一类柯西小波，它将对位场的求导以及位场向上延拓这两种运算相结合，形成一简单算子，在作用于齐次场源的位场时，其小波变换系数与位场导数向上延拓是等同的，并服从小波变换双尺度规律。利用位场小波变换系数模沿极值轴线的变化特征分别反演磁场源的形态、埋深、倾角，同时利用其相位反演磁倾角。此法实用于重磁资料自动化处理与解释。     

PIV技术的几种实现方法

PIV技术是一种基于流场图像互相关分析的二维流场非接触式测试技术。在介绍利用Fourier变换的互相关特性及其快速算法实现PIV技术的基础上,介绍了可提高分析效率的实序列Fourier变换的实现方法,并进而提出了一种更高效的基于Hartley变换的分析法,给出了分离式内核的Hartley变换互相关特性的明确表达式。从算法复杂性理论与实际分析时间两方面对3种方法进行的比较,充分说明了Hartley变换在PIV技术应用中的优越性。     

基于小波分析的重磁数据求导方法及应用

在双正交小波分析下,实现了重磁异常数据高精度的导数计算。该算法是在小波分析得到的系数基础上,采用Monte-Carlo方法进行噪声的估计,根据获得参数分别进行去噪处理。理论计算结果表明:算法的计算效率高,计算的结果精度高,抗干扰能力强。实际数据处理结果表明:采用基于小波变换的方法完成导数处理,结果对地质填图中地质体边界的划分和磁性地层参数分析提供了重要的资料,也为采用基于导数的位场数据反演解释方法提供了优良的基础数据。     

基于正则化思想的tilt-Euler法在边缘深度反演中的应用

地质体边缘深度在重、磁位场数据半定量解释中起着至关重要的作用。由于重、磁异常及其各阶导数均满足欧拉齐次方程,tilt-Euler法在边缘深度反演方面备受青睐。然而,当重、磁异常的总水平导数或者总梯度模等于0时,倾斜角的一阶导数无法计算,导致倾斜角不能满足欧拉方程,tilt-Euler法无法使用。为了解决此问题,本文基于正则化思想,对倾斜角的一阶导数进行修改,使得重、磁异常的总水平导数或者总梯度模等于0时,倾斜角的一阶导数依然可以计算,修改后的倾斜角导数依然满足欧拉方程,称改进的方法为rtilt-Euler法;同时利用识别精度更高的归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)边缘识别方法对反演结果进行约束,剔除偏离边缘位置的坏点。理论模型试验结果表明,改进后的方法消除了重、磁异常总水平导数或者总梯度模很小或者等于0时,倾斜角导数无法计算以及反演结果不稳定的问题。将该方法应用到澳大利亚奥林匹克坝氧化铁铜金矿床边缘深度反演中,反演结果显示氧化铁铜金矿床边缘深度主要集中在0～100 m和100～200 m这两个深度段内,与沉积物剖面显示的矿床边缘深度0～200 m相符,证明了该方法的有效性。     

起伏地形位场快速延拓新方法

将起伏地形上的测点垂直投影至水平面上,并将地形上的位场u放在水平面的对应点上,这样就有一个平面上的假想位场u。用快速傅立叶变换（FFT）计算平面位场的垂向导数δu/δn,将这个垂向导数移至地形的对应点上,近似作为地形上的位的垂向导数δu/δn。根据Green公式,从地形上的位u和位的法向导数δu/δn,用积分的方法可计算地形上部任一点的位。在计算出地形上部一个平面上的位后,可用FFT迅速计算其它平面的位,包括与地形相交的平面上的位。在通常的位场延拓方法中,如用等效源法解一个线形代数方程组要需用很大内存量,要耗去大量计算时间。本方法的主要特点是省略了解线形代数方程组的步骤,从而大大节约计算时间。模型计算表明,本方法的计算精度是令人满意的。用本方法对航磁实际资料进行延拓,取得较好的效果。     

应用连续复小波变换反演位场

最初 ,小波变换引入位场数据处理 ,主要应用于重磁异常的识别与分离、分解与重构、信号的去噪、重磁场的延拓、反演成像等。由于小波变换允许适应信号波长的卷积运算 ,这种算子随所研究信号的波长变化而变化 ,即小波算子能聚焦于单个目标。近来 ,作为反演手段 ,估计场源的形状、埋深、厚度以及倾角等。小波变换与膨胀是协同变化的 ,用膨胀算子作用于Poisson核 p(x) ,沿水平和垂直 (向上 )的一次导数分别构成“水平”Ψx 和“垂直”Ψz两类实小波 ,由Ψx 和Ψz 对x的γ- 1次导数构成γ阶小波 ,这样将γ阶傅氏齐次乘子和膨胀算子Da 作用于Po…     

关于位场垂直二次导数换算公式的频率响应

在重、磁资料数据处理中,经常进行垂直二次导数的换算,以消除区域异常干扰,突出局部异常。位场垂直二次导数换算公式的种类繁多,且使用效果不甚一样。为了评价各公式的计算精度,正确地选用公式及其环半径,已有一些地球物理工作者从各公式的频率响应特性出发讨论了这些问题[1－3],     

重磁数据稳定向下延拓的水平导数迭代法

向下延拓是重磁数据处理的常用手段,能有效地区分叠加异常、增强浅部异常,但现有向下延拓算法的计算大多是不稳定的,且易受噪声的干扰,往往造成异常形态的畸变.提出一种基于水平导数和向上延拓联合迭代的向下延拓算法,由于向上延拓和水平导数的计算是稳定的,因此该向下延拓方法可有效地增强结果的准确性和稳定性.理论模型试验表明该方法的向下延拓结果比Fourier变换计算结果更加稳定、准确,且受噪音干扰小.将该方法应用于实际数据的处理,结果显示该方法能稳定和准确地完成异常的向下延拓任务,且有效地增强了浅部局部异常.      

庐枞矿集区中东部七家山—马口地区深部找矿潜力分析

为调查庐枞矿集区中东部七家山—马口地区深部矿产资源潜力,利用小波变换方法提取深源重磁场,通过对垂向一阶导数Z与水平方向导数模S进行参数变换,突出深源重磁场的局部异常; 结合频谱激电(spectrum induced polarization,SIP)、可控源音频大地电磁测深(controlled source audio-frequency magneto tellurics,CSAMT)成果,在调查区深部查明了一条长大于3.0 km、宽大于0.5 km的高重低磁、低阻高极化异常带; 根据调查区内外已知铜矿(化)体分布规律,结合已知矿(化)体在深源重磁异常中的分布及钻孔(zk4601)钻探验证结果,认为上述异常带是铜多金属矿化蚀变带的反映,是寻找铜多金属矿的有利部位,具有较好的找矿前景。     

改进的局部波数法及其在磁场数据解释中的应用

局部波数法是一种进行磁场数据解释的常用方法。现有的局部波数法在进行反演时往往需要计算局部波数的导数,会明显地增大噪声的干扰,为解释结果带来误差。提出3种利用磁异常在不同位置或不同高度上局部波数的简单组合来进行场源体深度及构造指数的计算方法,不需要计算局部波数的导数,降低了噪声的干扰,增强了反演结果的稳定性。通过理论模型试验,证明改过的局部波数法在有无噪声的情况下均能很好地完成异常的反演,其反演结果与理论值之间的差距小于理论值的5%。将其应用于四川某地区磁异常的反演中,其结果与解析信号的欧拉反褶积法的反演结果吻合。     

地震波混合阶褶积算法模拟

基于正反傅立叶变换,提出了地震波模拟的混合阶褶积算法。该方法原理简单、易于实现,结合了有限差分与伪谱法的优点,具有较高的精度和计算效率,适用于地震波场的正演计算,同时还给出了二维地震波场的理论计算实例。计算结果表明,此算法模拟结果正确、精度高、速度快、能适应较为复杂地质模型,并且易于推广到各向异性介质中去。     

利用重力归一化总梯度及相位法研究断裂构造

用波数域的位场转换和快速傅立叶变换理论研究重力归一化总梯度和归一化相位;在波数域向下延拓和导数计算的滤波算子中,分别引入圆滑滤波因子,抑制了向下延拓计算中对噪声干扰的放大作用,增加了计算的稳定性;利用改进的方法,计算并阐述了4种断裂构造GH场等值线和相位曲线的变化特征;别列兹金重力归一化总梯度法中极大值理论在研究断裂构造中具有局限性,对于无限延伸断裂构造,应根据GH场等值线的走向、形状的特点,结合归一化相位曲线的转折点确定断裂空间位置.     

小波变换在波阻抗反演中的应用

根据国内外广泛采用的波阻抗随机反演理论,提出了多道小波波阻抗反演方法,消除了噪音对反演结果的影响。针对地震剖面上不同频带和时段上有不同的信噪比,以及相邻地震道反射波有效成分在波形和能量上有较强的相关性特点,运用多道记录同时进行波阻抗反演,在迭代过程中将实际记录与模型合成记录的残差道进行小波分解,形成残差道分频小波剖面,然后利用Ｋ－Ｌ变换提取分频剖面中的相干部分用于波阻抗变化量的计算,从而避免了噪音参与波阻抗反演。展示了理论模型与实际应用的例子。     

连续小波变换识别位场场源法的噪声影响分析与尺度因子的选择

为提高连续小波变换识别位场场源准确度,研究噪声对场源识别结果的影响和尺度因子优选方法问题。根据连续小波变换识别位场场源的基本原理,用该方法对不同噪声水平的合成数据进行场源识别,分析噪声对于场源识别结果的影响,研究小波变换的尺度因子对噪声压制的效果,讨论连续小波变换进行场源识别时尺度因子的选取方法。理论模型和实测资料场源识别结果表明,噪声会降低连续小波变换场源识别结果的准确度,笔者提出的尺度因子优选方法能有效压制噪声干扰,提高场源识别结果的准确度。     

广义S变换时频域滤波在MT数据处理中的应用

短时傅里叶变换是建立在稳态信号基础之上,它仅能提供信号的频域信息,对信号的时间分辨能力差。这影响了它在大地电磁测深数据处理中的应用效果。S变换是一种优于短时傅立叶变换的时频分析方法,能够提供信号时-频域信息。利用S变换对大地电磁测深数据进行时频分析,有助于实现大地电磁测深数据噪声的时频-域滤波,从而提高大地电、磁分量数据的频谱分析精度。从广义S变换理论出发,分析了各类波形噪声的时-频域特征及其对大地电磁测深数据的影响。针对大地电磁测深数据处理特点,利用广义S变换得到时频谱,采用时频比值和门槛值方法,研究适合压制电磁噪声的时频滤波器和滤波方法。对实际大地电磁测深数据的处理结果表明这个方法提高了阻抗张量的估算质量,验证了该方法的有效性。     

Shearlet变换在GPR数据随机噪声压制中的应用

随机噪声是探地雷达(ground penetrating radar,GPR)数据处理存在的主要问题之一,直接影响到GPR数据后续处理及最终解释的准确性和可靠性。为了有效地去除随机噪声,同时更好地保留GPR信号的有效信息,本文提出基于Shearlet变换的GPR数据随机噪声去除方法。作为一种非自适应多尺度、多方向性的几何分析方法,Shearlet变换能够近乎最优地表示含奇异点的高维曲线。在Shearlet域,GPR数据能够得到更加稀疏的表示,通过阈值去噪的方法,有效地去除了随机噪声,使信噪比提高了4dB,最大程度地保留了GPR有效信号。利用理论和实际数据进行验证,体现了Shearlet变换阈值去噪方法的有效性和准确性。