广义索末菲积分的离散复镜像算法

本文对多分层媒质并矢格林函数中的索末菲积分,用Prony方法对其被积函数分式部分用指数函数逼近.利用索末菲恒等式,无穷积分就可化为闭合的级数形式.该闭合形式可看作一串离散镜像在观察点的解.所得结果与数值积分结果吻合很好.     

基于二级近似离散复镜像法的低频电磁格林函数计算

本文讨论了利用二级近似离散复镜像法实现低频格林函数快速、精确的计算.通过数值分析,给出了在低频电磁场计算中该方法近似参数的选取原则.(1)二级近似的积分区间里谱格林函数采样个数N为十倍的近似多项式的个数M;(2)总的积分区间L2大小约为40/r,r为收发距离;(3)两个积分区间的分界值L1为总的积分区间大小L2与第二个积分区间采样数N1的比值的Q倍;(4)Q的最优值根据谱格林函数拟合相对误差随Q值变化的近似误差曲线与横轴的交点来确定.将该参数选取原则应用到有限长双极源电磁场计算中,计算得到的视电阻率和直接积分结果吻合,且具有更高的精度,表明本文提出的计算方案是可行的.     

埋地目标体矢量电磁散射的一种快速正演算法

利用积分方程方法以及半空间并矢格林函数的快速算法对埋地目标体矢量电磁散射进行正演计算。首先,利用半空间电磁并矢格林函数建立起埋地目标体的体积分方程。然后通过将空间偏导转移至格林函数谱域积分的积分号之外,并采用离散复镜像方法来近似余下的零阶索末菲积分,进一步得到并矢格林函数各个分量的闭合形式。由于避免了对索末菲积分的繁琐数值计算,使得生成反应矩阵和计算散射场时由半空间并矢格林函数计算带来的瓶颈问题得到较好的克服,因而极大地提高了埋地目标体电磁响应正演计算效率,同时也能保证足够的精度。     

基于复阻尼模型水平剪切型结构的时域解析算法

近些年来提出的数值方法虽克服了应用复阻尼模型求解动力响应时可能出现的发散现象,但其计算过程繁杂且不能表达出结构动力特性及响应随结构参数的变化规律.论文参照三对角To-eplitz矩阵特征值问题的数学解法,推导出水平剪切型结构各阶自振频率、振型函数的解析形式.通过对运动方程进行Fourier变换,得到复阻尼理论下结构的传...     

Lippmann-Schwinger积分方程广义超松弛迭代解法及其收敛特性

为克服Born级数只适用于弱散射和短程传播的弱点,从光学散射理论中引入了针对强光学散射问题的Lippmann-Schwinger方程广义超松弛迭代解法,并对这种方法在反射地震条件下的算法表现、收敛特点、计算效率以及计算精度等问题进行了分析和讨论.理论分析和数值计算结果均表明：（1）与散射级数重整化相比,超松弛法具有更坚实的数学基础;（2）超松弛法可以有效地克服Born级数的弱点,得到与有限差分相当的数值模拟结果;（3）在反射地震条件下LS方程超松弛法表现优异,完全可以解决反射地震数值模拟中的强散射问题.

     

基于复模态的有限元模型修正算法

针对地下结构地震响应分析中无限地基辐射阻尼问题，引入复模态情况下的具有非简化的堆积阻尼矩阵的阻尼模型，并针对具有集中质量阵的阻尼模型提出了合并与质量有关的阻尼和堆积阻尼的思想，并据此提出了一种修正此类有限元模型的两步法，首先从复模态参数中提取实模态参数，采用基于模态残余力的识别算法修正刚度矩阵，然后根据复模态参数和已得的刚度矩阵来识别阻尼模型中的刚度参与系数和质量阻尼堆积阻尼联合矩阵。     

隐式时间积分方法的拟动力实验

本文介绍了采用隐式时间积分方法实现的拟动力实验。目前拟动力实验中所用的时间积分方法是显式条件稳定的，所以时间步Δｔ的选择受到试件刚度和自由度的限制，对于刚度大自由度很多的试件需采用很小的Δｔ，而Δｔ太小将造成实验累积误差增大，实验结果失真。隐式时间积分方法是无条条件稳定的Δｔ的选择不受试件特性的限制，可以比显式算法的稳定极限大很多，从而拓宽了拟动力的应用范围。     

基于Bayes算法的Abel积分反演折射指数的研究

本文将Bayes算法应用到Abel积分方程中,利用End-to-End Generic Occultation Performance Simulation and Processing System（EGOPS）软件仿真出的弯角数据来反演大气折射指数,并与Tikhonov正则化的反演结果进行对比.当直接利用仿真所得的弯角数据（认为它是不含误差的）时,Bayes算法与Tikhonov正则化的反演结果具有很好的一致性,二者的均方根误差均为2.5470×10^-8;但在实际观测过程中,由于电离层以及水汽等方面的影响,所得到的弯角数据不可避免地会含有误差,可能产生高频成分,甚至存在间断的现象,因此我们在仿真的弯角数据中加入了满足高斯型分布的随机噪声,然后进行折射指数的反演试验.结果表明,相比于Tikhonov正则化技术,Bayes算法具有更高的反演精度.

     

二维均匀介质中积分方程的快速精确算法

采用稳定型双共轭梯度快速Fourier变换(BCGS-FFT)算法精确计算二维均匀介质中的积分方程.采用一种新的插值函数作为基函数和试探函数对积分方程进行弱化离散,离散后的积分方程采用稳定型双共轭梯度迭代方法进行求解,从而得到异常体内电场的分布.计算时采用快速Fourier变换技术将积分方程内Green函数与电场的乘积表示成褶积形式以加快计算速度.数值计算举例说明了算法的精确性和有效性.     

散射波积分方程的Adomian分解解法

在背景模型基础上,求解模型扰动后的地震波散射场,这是目前地震反演中的一个关键步骤.本文将计算数学中求解非线性积分方程的Adomian分解方法,应用到求解标量波散射场的Lippmann-Schwinger积分方程和Ricatti积分方程中,分别得到了散射场的Born序列解和Rytov序列解.通过一维和二维数值算例说明：在满足一定的条件下,散射场的这两种序列解稳定收敛,与传统的Born和Rytov近似解相比,引入散射序列中的高阶项可以更精确地描述地震波散射场.

     

Sommerfeld积分的截断技术

提出了一种截断Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ积分的计算技术．利用该技术，将Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ积分中的近场信息提取出来并解析求解，从而将无穷积分的问题化成为定积分的数值计算问题．该方法不受物性条件的限制，具有适用范围广、计算速度快、精度高的特点．     

复杂介质有限元法2.5维可控源音频大地电磁法数值模拟

利用有限元2.5维可控源音频大地电磁法（简称CSAMT）数值模拟方法,对100Ωm均匀半空间介质中有限长度的电偶极源产生的电场、磁场及视电阻率、相位特征进行了数值模拟,研究了场的空间变化规律. 在一个象限中,场的特征存在双叶现象,当收发距大于4个趋肤深度时,电阻率较接近介质真实的电阻率,这些结果为观测系统和收发距的选择提供了依据. 波数域场的特征表明,低波数对源的贡献占较大的比例. 有限元法2.5维CSAMT数值模拟的优势在于能较准确地获得复杂介质结构的波场特征. 本文结合直立异常体、倾斜异常体及断陷模型对CSAMT电阻率、相位剖面特征及频率曲线特征的可靠性进行了研究. 数值模拟结果直观地给出了异常体的剖面异常形态. 通过对比研究异常体的剖面异常形态和半空间场的特征进一步说明本文方法和软件在模拟复杂介质结构场特征时是可靠的. 这为认识观测数据,指导反演解释提供了较好的依据.     

用于速度图象重建的层析成象法

本文提出了一种用于速度图象重建的层析成象法。特别注意到地震学上的ST与医学上的CT的不尽相同之处,并处理了由此引起的困难。与速度图象重建有关的正问题的分析表明,不同频率范围的资料其分辨能力是不同的,因此,区域地震与远震资料的解释应予注意。本文有关速度图象重建的讨论不仅涉及到与成象方法有关的反演理论和方法,还给出了进行数值计算的内存量和运算量的分析。关于重建图象的质量评价,还给出了反演解的可靠性分析,为分辨特性的描述提供了一种既简便又形象直观的方案。 本文的方法与现行主要方法的比较表明:1.本文的方法允许存在速度间断面,有利于揭示不同构造区域的地壳厚度的差异;2.在常用的方法中,作为正问题假定的常速度块同反演结果解释时非常速度块之间不协调。由于我们把给定网格点的速度值的插值函数作为速度的空间函数,这一困难已被解决;3.相对于Aki等的一般方法,本文的内存量节省约一个量级、运算量减少约一半;4.相对于ART类方法本身不能给出成象结果的可靠性分析,本文的方法则具有显著的优点。 作者在分析了天然地震资料的状况之后相信,对充分利用我国地震台网的现有观测资料,本文的方法是有效的。     

用于图像重建的波前法射线追踪

本文给出一种基于Huygens-Fresnel原理的射线追踪方法--波前法.该方法精度高、计算速度快,不仅可给出波从源点传播到接收点的透射走时和射线路径,而且可给出任何时刻的波阵面,为层析成像提供了一种有效的射线追踪方法.     

用于图像重建的波前法射线追踪

本文给出一种基于Huygens-Fresnel原理的射线追踪方法——波前法.该方法精度高、计算速度快,不仅可给出波从源点传播到接收点的透射走时和射线路径,而且可给出任何时刻的波阵面,为层析成像提供了一种有效的射线追踪方法.     

电导率分层连续变化的水平层的大地电磁正演

用有限单元法进行电导率分层连续变化水平层的大地电磁正演计算，与解析法的计算结果进行对比，两者非常符合．算例表明，地表浅部岩层电导率的不均匀性对大地电磁测深曲线的高频段有较大影响．     

STUDY ON THE MRF-BASED METHOD FOR DAMAGED BUILDINGS EXTRACTION FROM THE SINGLE-PHASE SEISMIC IMAGE

Earthquake events are one of the most extraordinarily serious natural calamities, which not only cause heavy casualties and economic losses, but also various secondary disasters. Such events are devastating, and have far-reaching influences. As the main disaster bearing body in earthquake, buildings are often seriously damaged, thus it can be used as an important reference for earthquake damage assessment. Identifying damaged buildings from post-earthquake images quickly and accurately is of real importance, which has guidance meaning to rescue and emergency response. At present, the assessment of earthquake damage is mainly through artificial field investigation, which is time-consuming and cannot meet the urgent requirements of rapid emergency response. Markov Random Field(MRF)combines the neighborhood system of pixels with the prior distribution model to effectively describe the dependence between spatial pixels and pixels, so as to obtain more accurate segmentation results. The support vector machine(SVM)model is a simple and clear mathematical model which has a solid theoretical basis; in addition, it also has unique advantages in solving small sample, nonlinear and high-dimensional pattern recognition problems. Thus, in this paper, a Markov random field-based method for damaged buildings extraction from the single-phase seismic image is proposed. The framework of the proposed method has three components. Firstly, Markov Random Field was used to segment the image; then, the spectral and texture features of the post-earthquake damaged building area are extracted. After that, Support Vector Machine was used to extract the damaged buildings according to the extracted features. In order to evaluate the proposed method, 5 areas in ADS40 earthquake remote sensing image were selected as experimental data, this image covers parts of Wenchuan City, Sichuan Province, where an earthquake had struck in 2008. And in order to verify the applicability of this method to different resolution images, an experimental area was selected from different resolution images obtained by the same equipment. The experimental results show that the proposed method has good performance and could effectively identify the damaged buildings after the earthquake. The average overall accuracy of the selected experimental areas is 93.02%. Compared with the result extracted by the widely used eCognition software, the proposed method is simpler in operation and can improve the extraction accuracy and running time significantly. Therefore, it has significant meaning for both emergency rescue work and accurate disaster information providing after earthquake.     

用于速度图象重建的层析成象法

本文提出了一种用于速度图象重建的层析成象法。特别注意到地震学上的ST与医学上的CT的不尽相同之处,并处理了由此引起的困难。与速度图象重建有关的正问题的分析表明,不同频率范围的资料其分辨能力是不同的,因此,区域地震与远震资料的解释应予注意。本文有关速度图象重建的讨论不仅涉及到与成象方法有关的反演理论和方法,还给出了进行数值计算的内存量和运算量的分析。关于重建图象的质量评价,还给出了反演解的可靠性分析,为分辨特性的描述提供了一种既简便又形象直观的方案。 本文的方法与现行主要方法的比较表明:1.本文的方法允许存在速度间断面,有利于揭示不同构造区域的地壳厚度的差异;2.在常用的方法中,作为正问题假定的常速度块同反演结果解释时非常速度块之间不协调。由于我们把给定网格点的速度值的插值函数作为速度的空间函数,这一困难已被解决;3.相对于Aki等的一般方法,本文的内存量节省约一个量级、运算量减少约一半;4.相对于ART类方法本身不能给出成象结果的可靠性分析,本文的方法则具有显著的优点。 作者在分析了天然地震资料的状况之后相信,对充分利用我国地震台网的现有观测资料,本文的方法是有效的。     

弹性波边界元法正演模拟

弹性波边界元地震模型方法（ＢＥＥＳＭ），实现了二维和三维问题的纵、横波及转换波的同时模拟，并且能模拟任意复杂构造的地震声波正演模型．根据地震模型的特点，本文发展了数值积分计算与矩阵消元同步进行的块状高斯消元法；用解析法处理奇异积分；用无限元法处理边界吸收问题；采用单元长度随介质速度和计算频率变化的变单元算法，及自动剖分单元等技术，提高了计算精度，节省了内存，缩短了计算时间．