方域近区地改的多面体解析法

以往所采用的圆域扇形柱体近区地改方法,都存在一定的局限和不足,它们难于模拟复杂地形,因而精度较低。本文提出方域近区地改的多面体解析法,采用三角形拟合地形,地改域为方形,使计算精度大为提高,且计算易于实现。文中还给出了几个对比实例,说明本方法比圆域扇形近区地改的精度至少可提高10倍以上。该方法也可适用于中远区高精度地改计算。     

克里金插值参数设置对网格化结果的影响

为研究常用的克里金插值方法各参数对网格化结果的影响,通过应用长方体正演公式,建立模型模拟三种不同测线方向的磁测数据,计算插值数值与采样数值的绝对误差均方根值,评价网格化效果和误差。结果发现,1变基函数对克里金网格化结果影响较大,而linear和power变基函数的网格化误差较小;2网格间距对于网格化结果的影响小于变基函数的影响;3点模式、块模式和各向异性的误差稍小;4漂移模式和搜索范围参数的影响较小,可忽略不计。     

复杂电性结构大地电磁二维响应特征

为了改进计算区域离散化问题,本文利用自适应非结构化网格有限单元法求解二维地电结构下大地电磁场满足的加权余量表达式。在有限元求解电磁场的过程中,网格剖分越精细、计算精度越高,计算量也会越大。此外,结构化网格难以适应任意地形以及复杂地质构造。而自适应非结构化网格在电性变化剧烈的区域会自动加密,在电性缓变的区域则生成粗疏的网格,从而优化网格质量与数量。因此,文中引入COMSOL Multiphysics软件,以实现若干地电模型的构建及非结构化自由四边形单元网格化。将网格数据信息导入本文算法,计算大地电磁场响应,并与解析解及数值解对比。结果表明,基于非结构化网格的正演模拟精度高、适应性强,为计算区域网格化提供了新的方法。     

一种实用的等值线型数据网格化方法

数据网格化通常包括三大类:测线型数据网格化、等值线型数据网格化和离散点型数据网格化。文中研究的等值线型数据分块存储、网格点八方位搜索插值的网格化方法较好地解决了平面等值线型数字化数据的网格化计算问题,其计算数据量大,实用性强,精度高,计算速度快。     

一个计算重力地改值的 TI-59程序

近中区重力地改值计算,是一项繁杂的工作。本文在充分利用TI-59型程序计算器内存的基础上,设计了由六十八个直立扇形柱块组成六个环带,进行双重嵌套、多重循环的计算程序。程序采用一次输入、系统运算、中间显示与自动打印的方案,大幅度的简化了近中区圆域地改的计算工作。为了便于掌握,文中除绘出了计算公式、程序框图及使用方法外,并附有算例。     

单位圆外域到任意开挖断面隧洞外域共形映射的计算方法

将复杂开挖断面为边界的力学问题转化成单位圆为边界的力学问题,是利用复变函数理论开展地下隧洞围岩力学分析的前提。从黎曼存在定理出发,建立了以洛朗级数有限项表示的单位圆外域到任意开挖断面隧洞外域的共形映射函数。根据边界对应原理,将域到域的共形映射问题转化成单位圆周线到任意开挖断面隧洞边界线的共形映射问题。从三角插值理论出发,采用奇偶插值点反复相互迭代对映射函数的求解开展了研究。为快速地进行迭代计算,采用法线逼近法进行计算点（映射点）调整。提出了以映射边界线与实际开挖洞形边界线之间的绝对误差作为迭代计算的收敛条件,保证了共形映射精度。给出了3个开挖断面隧洞映射函数的求解算例,并将研究结果与文献中的方法进行了比较。结果表明,提出的单位圆外域到任意开挖断面隧洞外域共形映射的计算方法具有操作简单、精度高和收敛快等特点。     

可变网格下的水库滑坡涌浪数值模拟研究

采用动网格技术,建立了可变网格下的平面二维水库滑坡涌浪数学模型,与传统固定网格下的数学模型相比,克服了难以精确计算水库滑坡体对水体作用的困难.以一模型试验为研究对象,采用数学模型对其进行了复演,模型将滑坡体对水体的作用采用可变网格的思想实现,使滑坡体所占区域的计算网格随滑体下滑.模型计算值与实测值比较表明,两者吻合较好,说明基于可变网格思想的数学模型能够较准确地模拟滑坡涌浪过程,为滑坡涌浪的计算、预测提供了一种新的研究方法.     

重力数据库外部改正计算的讨论

一、前言在建立重力数据库时,对地形改正分成了几个区。各区的接口都是圆接口,而计算远一区的地形改正值时是用方域,这就要解决接口问题。在内接口上需要加四个补角(图1)的地改值;而在外接口上也需要加四个扇形(图2)的地改值。     

基于泛克里格方法的位场扩边处理

在频率域进行位场数据处理与转换时,为了减弱边界效应以及Gibbs效应,需要对原始位场数据进行扩边处理,使得网格数据在x、y方向上的点数均为2的幂次方,并且扩边后的边界值均相等。目前比较常用的扩边算法是余弦扩边方法,为了寻求更高的处理精度,这里将泛克里格插值方法引入位场扩边处理中,在频率域计算了位场数据的一阶垂向导数,通过理论模型对比了该方法与传统的余弦扩边以及其他常用网格化方法的频率域处理精度,结果表明:泛克里格方法能很好地实现位场连续且平滑的扩边,并且与其他扩边方法相比有着更高的精度。     

起伏地表条件下频率-空间域声波介质正演模拟

频率-空间域正演模拟是频率域及Laplace-Fourier域全波形反演的基础,起伏地表条件下波形反演算法的关键是正演算法中考虑起伏地表的影响。基于带PML吸收边界的声波波动方程,在已有最优9点有限差分正演算法的基础上构建了起伏地表条件下频率-空间域正演算法。通过应用变网格技术,进一步提高算法的计算效率、降低内存开销,使得大规模起伏地表模型的频率域正反演问题成为可能。理论分析及数值测试表明：通过对近地表区域进行局部网格加密,可有效地压制由于矩形网格离散引起的角点散射;结合变网格技术可较易获得5倍以上计算效率的提高及内存占用的降低,且随着模型尺度的增加及地表起伏高程差的减小,倍数将显著增加;在细网格与粗网格交界处产生的虚假反射振幅幅值控制在原始波场的2%以内,满足地震波场正反演的需求。     

基于Poisson方程的曲网格生成技术

解决起伏地表条件下的数值模拟方法研究中的边界条件处理问题有许多途径,常用的有映射法、插值法和曲网格法。其中,映射法要求曲面光滑,并且除法的引入会带来一些计算上的问题。曲网格法直接在正交贴体曲网格上做数值计算,能更好地处理边界条件,可以避开映射及其带来的问题。本文选用Poisson方程型坐标变换方法生成贴体曲网格,从该方程生成曲网格的基本原理出发,系统的总结分析现有的源项（即P,Q函数,通过该方程中源项的适当选取,可以方便地调节网格的密集和稀疏）的构造来源、应用效果,将调节因子P,Q函数形式划分为面向某些网格节点附近网格疏密程度的形式、面向边界正交的形式和面向研究对象的形式3类,可以作为网格生成过程中调节因子P,Q函数选取的指导。     

区域重力调查中的中区地形改正方法及精度

在讨论重力中区地改方法的基础上,分别用20m×20m、50m×50m和100m×100m方域计算了北祁连西段1:20万区域重力调查的764个测点的中区地改值,通过移动方域网格进行检查计算,讨论了各算法对地形的模拟程度和地改计算精度.     

任意密度分布复杂地质体重力异常快速三维正演方法

解决任意密度分布复杂地质体重力异常三维正演快速、高精度计算问题,是实现重力三维反演、人机交互解释建模的关键。针对该问题,从积分方程出发,提出一种波数域重力异常三维正演方法,其关键环节包括三个方面:(1)将研究区域剖分成许多规则小棱柱体,每个小棱柱体密度值可以任意给定,以此刻画任意密度分布和起伏地形条件下的复杂地质体;(2)给出一种新的高精度均匀棱柱体重力异常二维波数域的计算公式,用于计算组合棱柱体模型的重力异常;(3)采用Gauss-FFT法将重力异常从波数域转换到空间域,保证计算效率的同时,有效克服了传统FFT法引起的边界效应问题。模型算例检验结果表明,该算法计算速度快、精度高,对于剖分为百万个棱柱体的模型,耗时只需几秒。     

非均匀网格层析静校正技术在地震资料处理中的应用

由于近地表模型速度结构的非均匀性,导致基于均匀网格的近地表速度模型很难达到最优,并同时存在信息冗余的弊端,由此提出了非均匀网格层析静校正方法。非均匀网格化建模方法基于背景速度场、地质构造带速度结构,以及目标地质图速度模型进行三级网格划分,运用一定的追踪方法获取方位角信息与地表初至波走时,将初至波观测走时与计算走时之间的时差分至追踪到各网格中,经近地表速度模型的多次迭代,构建最终速度模型。采用该方法在近地表速度纵、横向变化剧烈地区得到的静校正时间剖面,与其他常规校正方法比较,静校正效果较好。     

高程数据网格间距对重力中区地形改正精度的影响

为了解高程数据网格间距对表面积分法、直立长方体法和平均高程直立长方体法计算的中区地形改正值精度的影响,笔者选择某地区450个测点,并使用不同网格间距高程数据计算中区地改值,通过对比发现表面积分法计算精度受高程数据网格间距影响较小,而直立长方体法反之。然后将中区地改50~2 000 m分为10个区间段进行计算,通过统计得出误差的45%和30%左右都分布在50~200 m和200~500 m段,因此提出提高中区地形改正精度必须提高50~200 m和200~500 m内高程数据网格密度。     

湘西北地区石漠化遥感调查的技术方法

应用20世纪70年代末和90年代末TM卫星数据,综合运用ENVI、PHOTOSHOP、MAPGIS、ARC/INFOGIS等遥感图像处理与应用软件,通过石漠化训练样区的选择、监督分类、矢量化和数据转换等步骤,实现了石漠化的自动分类与专题图件制作。将分类石漠化图按2 mm×的网格进行网格化,依据石漠不关心化所占网格总面积的比例进行归并、筛选,面积>2mm以上的网格单元合并为石漠化区;面积～的网格单元合并为轻度石漠化区;面积<70%70%50%的网格单元合并为非石漠化区。调查表明:湘西北地区近内,石漠化区总面积增加了约50%20a300km2平均每年增加约,15km2,即所占比例由增加到约。0.54%1.60%     

基于空间网格插值的重油油藏资源量计算方法——以扎格罗斯白垩系重油层资源评价为例

重油具有黏度大、大规模连续聚集、储层非均质性强、难于开采等特征,利用传统的体积法评价其资源潜力无法揭示重油资源在空间三维尺度上的富集差异性或预测"甜点区"的分布。空间网格插值法基于地理信息系统技术,以成藏组合为基本评价单元,划定各单元分布面积,统计和分析每个成藏组合储层的厚度、含油饱和度、孔隙度、采收率4个关键参数的空间分布规律,并根据实际情况选择反距离加权插值、克里金插值等方法进行插值,实现关键参数网格图的空间叠加计算,最终计算出每个成藏组合的重油资源丰度图,定量表征重油资源的空间分布,厘定重油"甜点区"。将该方法应用于中东扎格罗斯褶皱带重油资源潜力评价,揭示三叠系-侏罗系Butmah成藏组合、侏罗系成藏组合、白垩系成藏组合以及第三系成藏组合总可采资源潜力为140亿t。其中,未来有利勘探目标为白垩系成藏组合,可采资源量为85亿t。初步预测"甜点区"位于盆地西南部。     

使用1∶1万数字地形图进行重力近区地形改正方法试验研究

近年来随着1∶50 000重力调查项目的开展,在复杂地形尤其是通视条件差的地区,野外重力近区地改测量难以有效开展。本次研究试验结合本溪市地区开展的1∶50 000重力调查项目进行,在研究中尝试应用1∶10 000数字地形图开展近区地形改正,并将计算结果与野外实际测量进行对比验证。试验结果表明,应用1∶10 000数字地形图开展重力近区地形改正的观测精度达到±0.018×10-5 m/s2,精度高于中国地质调查局地球物理勘查规范中1∶50 000重力调查近区地改观测精度。本次试验研究表明,使用1∶10 000数字地形图进行重力近区地形改正,可以提高精度和效率、节省野外测量成本,并在今后重力近区地改中推广应用。     

基于MPI+OpenMP的时间域航空电磁快速正演算法

时间域有限元算法已被广泛应用于航空电磁三维正演模拟当中,然而由于航空电磁测区面积大,且采样密集,造成正演计算量巨大,传统的串行算法已经无法满足计算效率要求,为此,开展了并行加速算法研究以解决计算效率不足的问题。基于航空电磁系统的影响范围有限,采用局部网格技术将计算任务划分成多个子网格,即每个发射源一套网格,各网格的正演计算相互独立,不存在数据依赖性,具有很好的可并行性;利用MPI技术对多个子网格正演任务进行分配,在各个进程上进行并行计算;针对每个正演子网格,在进行时间域有限元算法正演模拟过程中,采用OpenMP技术对单元矩阵进行并行计算。典型地电模型的数值模拟结果表明本文开发的MPI+OpenMP并行正演算法可以有效提高正演速度,最高加速比可达10倍。     

基于三维多重网格法的抗滑稳定计算精度分析

在以有限元法来分析评价坝基、边坡的稳定安全度时,多重网格法将有限元分析网格和滑移块体的滑面网格作为独立的两套网格,滑面网格可随意切割有限元单元。这样一套有限元网格和一套应力成果就可以进行任意的滑块稳定分析。着重分析了多重网格法的精度。针对三维柱体和锦屏高边坡,研究两套网格如何匹配以提高计算精度进行处理,初步得出了一些有关多重网格法计算精度的知识。最后,应用基于多重网格法的第2类方法分析了锦屏左坝肩高边坡的稳定性问题。