位场数据反演中深度分辨率及改进措施

位场勘探是一种较为成熟的地球物理勘探手段,然而其数据反演中存在的深度分辨率不足问题阻碍了其进一步发展.文章在深入研究位场数据反演理论的基础上,详细分析了位场反演中普遍存在的深度分辨率不足问题,分析了造成这种现象的主要客观原因.研究利用深度分辨率成图技术对给定位场反演问题的深度分辨率进行定量刻画.针对造成分辨率不足的原因提出了几点改进措施:利用离散Picard定理分析问题的适定水平,结合傅立叶系数与奇异值对比图进行合理的噪声剔除;反演计算之前结合DRP技术,给出较为合理的地下剖分方式;合理的数据加权.文章使用理论二维重力模型进行说明,最后将其应用于复杂三维重力模型,试验表明上述措施对于改进位场反演深度分辨率有一定的效果.     

位场小波分析的物理解释

采用二进小波变换,构造了位场基小波,通过简单模型,分析了位场信号小波分解与重构的物理实质,阐明了小波变换的频带分布与“归一化”位场空间分布的一致性,以及小波重构的规律,并叙述了小波重构与异常分解的关系.     

稳定电流场有限元法模拟研究

以直流电场有限元方法为基础,从二维电性介质线源有限元模拟出发,深入探讨了改进复杂电性结构理论模型有限元正演资料仿真性、有效性的方法．首先,用加里津（Garlerkin）方法推导了稳定电流场的有限元方程,得到了人为截断的边界条件;研究了快速形成系数矩阵的模块化方法以及自动识别地电参数和电性分界面的网格自动剖分软件燃后讨论了不同边界情况下的数值模拟情形,指出了各自的物理含义及吸收效果,最后由模型计算对本文方法进行了检验．     

对“二维与三维位场在频率域的等价定理”一文中几个问题的讨论

一九七九年第一期《地球物理学报>登载了杨文采同志“二维与三维位场在频率域的等价定理”(以后简称“等价定理”)一文,其中有几处我们认为有问题。本着百家争鸣的方针,提出意见如下。(为了精简文字,本文中所用各种符号及公式编号均同“等价定理”一文,因此各项符号的意义请看原文。)     

一点修正

由于本人不慎,在《二维与三维位场在频率域的等价定理》一文（见《地球物理学报》1979年第1期）的（34）式中出现错误。熊光楚同志指出了这个问题（见《地球物理学报》1979年第3期第312-314页）。现修正如下: 设等价的二度体模型的密度分布函数σ^*（ξ,ζ）是三维模型密度分布σ（ξ,η,ζ）沿η     

安新—宽城测深剖面的时域有限差分数值模拟

利用时域有限差分方法进行地震波模拟能够得到丰富的波场信息, 对研究复杂地质构造条件下的地震波波场十分有效。 该文在对时域有限差分方法进行概述的基础上, 以2002年4月施测的安新—宽城地震测深剖面资料为基础, 采用时域有限差分方法对该剖面进行二维全波数值模拟, 同时以理想匹配层作为模拟的吸收边界条件。 将模拟得到的合成地震图, 通过与野外实验得到的记录截面和射线追踪合成记录相比较和讨论, 验证了时域有限差分方法在模拟地震波传播过程的有效性。     

融合多源数据构建区域航空重力梯度扰动全张量

通过联合全球重力位模型(EGM2008)、航空重力扰动数据和剩余地形模型(RTM)数据,基于频谱域(二维FFT变换)和空间域(Stokes数值积分)算法对毛乌素测区GT-2A航空重力测量系统采集的空中测线后处理重力扰动数据进行解算,构建了该地区的航空重力梯度扰动全张量.(1)残余航空重力扰动延拓结果表明:残余航空重力扰动经向下延拓至大地水准面,再向上延拓至航空高度后与原数据差值的标准差为1.0078 mGal,考虑边缘效应后,内缩计算范围得到的差值标准差减小至0.1269 mGal.(2)基于残余重力扰动数据(原航空高度数据及向下延拓数据),通过不同方案解算得到的梯度扰动结果表明:两种方案得到的研究区域重力梯度扰动各分量之差的最大标准差为6.4798E(Γ_yz分量),最小标准差为2.6968E(Γ_xy分量),内缩计算范围后得到的差值标准差最大值为1.8307E(Γ_zz分量),最小值为0.7223E(Γ_yz分量).本文的思路和方法可为未来我国自主构建航空重力梯度标定场提供参考.     

大地电磁测深二维正演中辅助场的新算法

文中提出一种计算大地电磁二维正演辅助场的新方法。在主场满足线性插值基函数的前提下,通过构建二次插值基函数来提高辅助场计算中数值求导的精度。通过与线性插值函数法的计算结果进行对比,证明该算法在基本不增加计算量的同时可以大幅度提高大地电磁二维正演精度。文中还研究了网格对辅助场计算的影响,结果表明二次插值法较线性插值法对网格的要求更为宽松。此外还以均匀半空间模型为例讨论了地表网格纵向间距与模型之间的关系,这对正演计算中的网格设计有参考意义     

线源二维时间域瞬变电磁二次场数值模拟(英文)

本文在Oristaglio等(1984)和Adhidjaja等(1985)工作基础上,给出线源二维时间域瞬变电磁二次场的DuFort-Frankel有限差分数值解,有效避免了在总场求解法中场源附近的奇异问题,并对地-空边界电导率的处理、归一化感应电动势偏导数的计算、推进时间步的确定,提出了改进方法;吸取前人成就中二次场地-空边界向上延拓和零值边界处理技术,从而简化了计算方法;通过对均匀大地、水平层状大地模型的计算,二次场求解法与解析法的最大相对误差小于0.01%,计算速度比总场求解法提高了约3倍;模拟计算不同时刻瞬变电磁场在地下的分布形态,描绘出感应涡流向下向外的传播特征,以及与地下异常体相互作用的物理过程。     

重力位场谱分析方法研究综述

利用Fourier变换将空间域位场数据变换到频率域进行谱分析是重力位场数据处理中的一种重要方法．这种方法在位场的延拓及转换、场分离、物性界面的正反演和位场的曲化平处理等方面已得到广泛的应用．本文详细介绍了位场谱分析的基本理论和方法,总结了国内外最近几十年来在这方面取得的主要成果,并提出了未来值得深入研究的方向．     

A FOURIER METHOD FOR THE REGIONAL-RESIDUAL PROBLEM OF POTENTIAL FIELDS*

An equivalent stratum model is used to provide an explanation for the power spectrum characteristics of potential fields. The power spectrum of observed magnetic fields is found to consist of effects due to sources which can be represented by apparent monopoles and dipoles. Similarly, the power spectrum of observed gravity fields is found to consist of two groups of effects. A matched filter is proposed whereby the effects due to the two components in the potential field can be separated. As a consequence of the established theoretical expressions a scheme is suggested whereby the aliasing power of sampled data can be estimated. Also, the concepts of downward continuation, reduction to the pole, and reduction to pseudo-gravity of magnetic fields are re-examined in light of the theoretical expressions due to the equivalent stratum model.     

ON THE DETERMINATION OF THE DOWNGOING P-WAVES RADIATED BY THE VERTICAL SEISMIC VIBRATOR*

It is well recognized that in order to realize the full potential of the Vibroseis technique, one needs to ensure accurate phase locking and a meaningful cross-correlation. To achieve these two important objectives we require an accurate estimate of the compressional stress wave radiated by the vibrator into the ground. In this paper a simple method (subject of a patent application) is developed for predicting the compressional stress waves radiated by a vertical vibrator. The main feature of the proposed method is that it involves the field measurement of the acceleration of the reaction mass and the baseplate, respectively. The method is illustrated by computing the compressional stress waves generated by a typical vertical vibrator radiating into ice, chalk, sand, and mud. It is shown that for a seismic vibrator radiating into hard ground the pressure of the downgoing P-wave is 180° out of phase with the baseplate velocity. It is also shown that when the driving force of the seismic vibrator has a flat amplitude spectrum, the amplitude spectrum of the downgoing P-wave falls off by 6 dB/octave towards low frequencies.     

位场各阶垂向导数换算的新正则化方法

位场垂向导数大量应用于位场数据处理与解释中.当前广泛采用的位场各阶垂向导数换算方法为基于Laplace方程并结合波数域和空间域方法的具有递推特性的ISVD(integrated second vertical derivative)算法.本文在位场垂向导数换算的正则化方法和径向平均功率谱的基础上,提出一种位场各阶垂向导数换算的新正则化方法.新正则化方法仅需通过分析位场径向平均功率谱来确定一个截止波数,即可稳定换算位场各阶垂向导数.理论模型和实测数据实验结果表明:(1)新正则化方法物理意义明确、计算简单,且各阶垂向导数换算的稳定性和精度明显优于ISVD算法;(2)在用新正则化方法求得各阶垂向导数的基础上,利用泰勒级数法可以获得大深度、高精度的位场向下延拓结果.     

位场向下延拓的改进迭代维纳滤波法

根据维纳滤波理论导出的位场向下延拓滤波器为最佳下延滤波器,但因其实现需要已知待求位场和噪声的功率谱而在实际应用中受到限制.针对该问题,本文首先提出一种基于位场径向平均功率谱的位场噪声水平估计方法,进而利用偏差准则求取正则化参数,实现位场正则化向下延拓;然后将位场正则化下延结果的功率谱作为待求位场功率谱的估计初值,采用带修正项的迭代维纳滤波方法来更新对待求位场功率谱的估计,最后提出本文的位场向下延拓改进迭代维纳滤波方法.基于理论重力模型数据及航磁实测数据进行了向下延拓对比试验,结果表明,改进迭代法具有较好的收敛性,且下延精度优于Tikhonov正则化法和递增型维纳滤波法.     

太阳风中Alfven湍流的起源

由动力Alfven波沿磁场方向传播的扰动非线性方程，用量纲分析法导出太阳风中Alfven湍流谱. 太阳风中观测到的湍流谱恰是由方程得到谱的特例. 我们提出太阳风中Alfven湍流是一支反向串级的湍流，正向串级的一支湍流已经用于日冕而耗散掉. 理论上提出这支反向的Alfven湍流产生机制是由于动力Alfven波的非线性色散造成的调制不稳定性驱动的.     

位场向下延拓的波数域迭代法及其收敛性

提出了位场向下延拓的波数域迭代法. 对水平面上的位场观测值进行Fourier变换,得到其波谱. 根据第一类Fredholm积分方程的空间域迭代解法,推导出计算向下延拓水平面上位场波谱的波数域迭代公式. 在波数域中进行迭代,一直进行到相继两次迭代近似解的差值最大绝对值小于给定的精度,或迭代达到给定的最大迭代次数. 对这种迭代近似解进行Fourier逆变换,得到向下延拓的位场. 数值计算结果表明：与空间域迭代法比较,这种波数域迭代法简单、快速,并有同样好的向下延拓效果. 本文还证明了这种迭代法是收敛的,并给出了它的收敛特性和滤波特性.     

潜在震源区震级上限对基岩加速度反应谱特征周期的影响

地震学理论和强震观测者表明,强震反应谱在形状主要取决于震级、震中距和场地条件。由于我国现行的各种行业建筑物抗震设计规范中对标准加速度反应谱特征周期Ｔｇ作出的规定中一般只考虑场地和震中距的影响或只考虑场地影响,因此在某些情况下,由规范所得到的反应谱特征周期与由专门的地震危险性分析所得到的结果相差较大。本文通过理论分析和实际的算例,讨论了潜在震源区震级上限对基岩加速度反应谱特征周期的影响。所得到的结论     

卫星重力梯度恢复地球重力场的频谱分析

根据仪器功率谱密度和重力位系数阶方差的定义,本文建立了卫星重力梯度测量噪声功率谱密度与重力场模型的误差阶方差的直接对应关系,并基于此讨论了重力梯度测量精度、卫星轨道高度以及运行时间对地球重力场恢复精度的影响.相比于传统的基于最小二乘法评估卫星载荷噪声对地球重力场恢复精度的影响而言,本文提出的方法简单、直接,有助于快速设计和确定卫星重力测量计划的有关参数.     

基于铅电极的大地电场潮汐响应初步研究

本文对昌黎台地电场6个分量2009年全年的小时值进行了频谱分析,分析结果清楚地显示了日波动、半日波动和三分之一波动。研究人员对该台地电场EW向长极距2009年1月1日～31日的数字化观测资料进行了小波分析,提取到了地电场固体潮半日波和周日波。昌黎台利用铅电极进行地电场观测,不仅观测到了磁场的相关信息,并能较好地观测到潮汐响应,这在全国是首例。     

单侧破裂震源对地震动空间相关性影响的远场分析

将震源简化为有一定破裂长度的线状断层,定量研究了单侧破裂震源对地震动空间相关性的影响．依据波谱随空间坐标的展开式,得到了描述地震动场相关性的表达式．在远场假定下,给出了理论解析公式,并依据地震动Fourier谱随空间坐标的展开条件,得到了计算地震动场孔径的理论公式．最后,以一次地震为例,给出了孔径随震中距、方位角、频率变化的三维图象．