基于L-BFGS理论求解复程函方程的地震波复走时计算方法

地震波复走时在处理几何射线理论面临的焦散问题有着重要作用。为了获得一种精度高且更为高效的复走时计算方法,将L-BFGS最优化理论引入分离的复程函方程中用于求取等效虚慢度,直接利用复走时实部、虚部正交的条件为目标函数,减少了梯度矩阵的一次乘积,利用计算梯度的正演部分作为复走时计算部分,得到了一种求解复程函方程的L-BFGS快速推进复走时计算方法。通过对解析法、动力学射线追踪法、高斯牛顿—共轭梯度快速推进法、L-BFGS快速推进法计算结果的精度和效率分析,表明L-BFGS快速推进法在精度和效率上均具有一定的优越性,也能适应在实际应用中的大规模计算需求。     

基于程函方程快速行进法的地震走时层析成像法

地震走时层析成像法是一种利用不同地震台站连续接收到的地震事件,利用地震走时断层扫描反演地球内部速度分布的方法,主要分为正演(射线追踪)和反演两个环节.首先正演利用基于程函方程的快速行进法,实现了对入射波走时场和反射波走时场的计算,接着进行了射线追踪与走时灵敏度矩阵的计算,最后反演采用了子空间算法实现了反射波走时反演,反...     

基于P-SV波分离的VTI介质射线追踪方法

近年来,VTI介质参数建模和成像技术发展迅速,其中VTI介质射线追踪是基础,其精度和稳定性直接影响建模和成像的效果。VTI介质射线追踪大多通过前人提出的频散关系推导出程函方程和射线方程,该方法主要基于纵横波相互独立的假设,采用令横波速度等于零的手段,在某些特殊情况下精度较低、稳定性较差。针对其缺点提出一种新的射线追踪方法,该方法基于P-SV波分离得到的q P波频散关系,从而推导出程函方程和射线方程,提高了精度和稳定性。最后通过模型试算验证该方法的正确性和稳定性。     

复杂介质的三维块状模型快速射线追踪

三维复杂介质的射线追踪,是目前在生产实际中应用最广泛的正演模拟技术。这里采用了块状结构的建模方法构造复杂三维地质体,以试射法作为射线追踪的基本算法。在试射过程中,引入了聚类的基本思想进行聚类加密,提高了射线追踪的效率。为了得到光滑连续的地层曲面,采用基于方位角的平滑处理对曲面进行平滑,可以进一步提高三维射线追踪的计算速度。同时,通过对迭代算法的改进,能够保证复杂模型的快速射线追踪。实际地质模型的射线追踪结果证明,改进后的射线追踪方法能够有效地提高复杂介质三维模型的射线追踪速度。     

基于球面波近似算法的地震射线追踪改进

射线追踪是一种重要的地震数据处理工具,而地震波旅行时的计算是射线理论的核心问题。平面波近似旅行时计算方法精度低,且对于介质速度的适用性弱,因此本文在精度较高的球面波近似旅行时计算方法的基础上,对射线追踪算法提出了改进。数值模拟结果表明了该算法的正确性,能够有效地处理速度畸变界面,在不影响计算精度的情况下提高计算效率。     

基于弯曲路径的混凝土超声层析成像及其改进

针对混凝土质量检测的特点,采用弯曲射线进行超声层析成像。首先建立波速分布的网格模型,并引入最短路径法进行射线追踪,然后采用联合迭代重建技术（SIRT）反演成像。为使算法适应弯曲射线,对SIRT的计算步骤进行调整,增加外层迭代,以便对修正后的路径进行下一轮反演;为提高反演精度,根据射线传播距离、幅度衰减、频率突变等信息建立和调整信号可信度系数,并依据该系数在求取网格慢度修正值时进行加权平均;为缩短计算时间,动态调整网格节点个数,并进行双向最短路径追踪。经过数值模拟及对混凝土基桩的实测,证明该方法在计算准确性和精度上有明显改进,计算速度也可以满足工程应用的需要。     

三维层状地质结构下整体迭代射线追踪法

作者在文中对三维任意界面情况下的两点间射线追踪问题进行了研究，从Fermat原理出发，对射线路径上的旅行时，采用一阶Taylor不完全展开等办法，推出了三维情况下计算射线路径的整体迭代算法。并通过模型计算证明了本方法的稳健性以及计算的高精确度和高效率。为三维结构下地震偏移和层析成像提供了一种可行的射线追踪方法。     

多层倾斜介质转换波地震正演方法研究

转换波射线追踪正演对于转换波的理论研究、转换波资料处理、转换波资料解释和转换波野外施工设计都是一个重要的工具。阐述多层倾斜界面情况下,转换波射线追踪的基本原理、实现方法和利用此方法算出的三个模型的正演实例。以多层介质转换波观测系统为基础,设计的正演模型主要有:(1)一层倾斜介质模型;(2)两层倾斜介质模型;(3)三层倾斜介质模型。采用试射法为主要正演方法,对上述三种模型进行正演。最终得出模型图、射线路径图和地震响应图等图件,得出每一层的上行波和下行波,验证算法的有效性。     

三维层次地层结构下整体迭代射线追踪法

作者在文中对三维任意界面情况下的两点间射线追踪问题进行了研究，从Fermat原理出发，对射线路径上的旅行时，采用一阶Taylor不完全展开等办法，推出了三维情况下计算射线路径的整体迭代算法。并通过模型计算证明了本方法的稳健性以及计算的高精度和高效率，为三维结构下地震偏移和层析成像提供了一种可行的射线追踪方法。     

二维地层结构和速度的走时反演

介绍了在倾斜均匀各向同性层状介质情况下，根据地震反射走时反演二维地层结构和地层一地震射线层析成像方法－走时反演。正演模型射线追踪是根据Ｆｅｒｍａｔ原理实现的，即求解满足该原理的非线性方程组得到射线与界面的交点，进而计算相应的走时。反演是先假设一初始模型，用最优化方法使射线追踪走时的残差极小。最后计算了分辨矩阵和信息密度矩阵，以评价反演结果。对有噪情形也进行了反演。     

改进射线追踪算法的微震源反演

基于射线追踪理论,提出了一种改进的试射法路径追踪算法,可以较准确地模拟射线在层状介质中的传播,不但可计算出任意检波点能接收到的所有的反射波的旅行时及射线路径,而且具有快速、准确、适应复杂构造模型的优点。利用共扼梯度法,通过正演模型的修改迭代,研究微地震层状模型的反演算法。最后,对实际的检测资料进行反演,反演结果基本上和实际资料吻合。     

垂向不均匀介质中射线追踪及等时线构造的VC实现

作为一种模拟地震波走时的传统途径，射线追踪不仅对地震波理论研究具有重要意义。而且也可直接应用于地震波反演及偏移成像等过程。在一般条件下，射线追踪只能用数值方法来实现，但当介质上具有垂向不均匀性时，射线路径及其走时可以由解析式给出。根据适当的解析公式，可建立反射点和射线路径以及走时之间的关系，并用VC^ 6．0编制了基于图形界面的计算程序。这些工作对于逐步开发地震波的偏移和反偏移程序具有基础性的意义。     

基于Chebyshev走时逼近的三维多次反射射线计算

在利用有限差分等基于网格的数值分析方法解地震波走时所满足的程函方程时,由于速度模型的网格化离散等原因,会使走时在各网格节点之间不具有计算射线路径所要求的光滑性,即走时在邻近网格节点之间不具有连续的一阶导数。因此,直接利用网格节点走时计算射线路径会使最终的射线路径不光滑。为解决这个问题,已有研究者提出了基于B样条插值的逆向梯度方案（法）。然而,在速度发生突变时,B样条逆向梯度法所计算出的射线路径会具有较大的误差。针对这个问题,首先采用适合于解最小零偏差逼近及最佳平方逼近问题的Chebyshev多项式取代B样条对来自于分区多级计算方案的网格节点走时进行最佳逼近,得到在最小平方意义下的最优走时公式;然后采用与B样条逆向梯度法类似的计算过程得到光滑的射线路径。数值实验表明,利用Chebyshev多项式逼近走时可以得到具有很高精度的多次反射射线路径,在多次波偏移成像研究中具有潜在的价值。     

Effect of dry sandiness parameter and initial stress on the scattering of plane SH wave

The present paper is incorporated into a mathematical model of transmission and reflection of shear waves through the initially stressed dry sandy medium sandwiched between two initially stressed distinct orthotropic half-spaces. The formulae of transmission and reflection coefficients have been deduced for the propagation of SH waves in the described model subjected to certain boundary conditions applying Snell’s law and Cramer’s method. These coefficients are observed as a function of wave number, phase velocity, initial stress, rigidity, and dry sandiness coefficients. The concepts of energy partition, phase shift, conservation of energy, critical angle, and slowness section are introduced. Graphical approach has been carried out to accomplish a relation between reflection/refraction coefficient, phase shift, and energy ratio with an angle of incidence and wave number on the propagation of shear wave. The study reveals that sandiness parameter, initial stress, and wave number have a cogent respond to the scattering of shear wave that has been illustrated graphically.     

地震初至波速度层析反演在多金属矿探测中的应用

多金属矿区由于含矿岩体结构与岩性的特殊性,地震反射波法一般应用效果较差。利用地面长排列接收到的初至波场信息建立初始速度模型,针对复杂地表和介质条件下,利用旅行时线性插值射线追踪方法(LTI方法)进行的初至波射线追踪正演模拟以及带松弛因子的联合迭代重建算法(SIRT)进行速度层析反演,获取与矿体或岩体的结构与岩性变化有关的速度场信息,以求解探测目标的分布范围和展布特征。结果表明,反演速度场中的异常变化带与地表地质调查结果中的矿体分布以及断裂构造吻合较好。因探测深度可达到数百米,可为浅层隐伏矿体和构造等的确定提供较可靠的依据,该方法技术可行。     

Layer-Stripping Full Waveform Inversion with Damped Seismic Reflection Data

Full waveform inversion(FWI) directly minimizes errors between synthetic and observed data.For the surface acquisition geometry,reflections generated from deep reflectors are sensitive to overburden structure,so it is reasonable to update the macro velocity model in a top-to-bottom manner.For models dominated by horizontally layered structures,combination of offset/time weighting and constant update depth control(CUDC) is sufficient for layer-stripping FWI.CUDC requires ray tracing to determine reflection t...