用于声波正演模拟的时空域高精度交错网格有限差分方法

地震正演模拟是逆时偏移和全波形反演中的核心问题之一,因为它们都需要高效、高精度地模拟波场正向和反向传播。为了提高数值模拟的精度,人们广泛采用高阶有限差分方法,但是大多数方法仅在空间上具有更高的精度,在时间上只有二阶精度。首先系统介绍时空域高精度交错网格有限差分方法的基本原理,然后利用模型验证方法的有效性,结果表明:时空域高精度交错网格有限差分方法拥有比常规交错网格有限差分方法更低的数值频散。      

三维交错网格有限差分地震波模拟的GPU集群实现

有限差分实现简单、速度快,作为地震波场模拟一种有效数值方法,被广泛用于正演计算密集的波形反演和逆时偏移中.三维地震波正演模拟计算量大,一直以来制约着三维叠前逆时偏移和反演的工业化应用,GPU通用计算技术的产生及其内在的数据并行性有望改变这一现状.本文通过分析三维交错网格有限差分方法在GPU上的实施,利用片内共享存储器实现了三维地震波数值模拟的高效算法,取得了较单核CPU快79x～108x的加速比;通过区域分解技术将单GPU上不能计算的地质体模型沿Z轴方向进行粗粒度分解,采用消息传递接口交换边界数据,运用MPI+CUDA的方式实现了大尺度三维地震波场模拟,并着重分析了影响GPU并行计算效率的一些关键因素.大尺度三维地震波场模拟的加速实现,为促进叠前逆时偏移和波形反演技术的工业化转化提供了可能,因此具有重要的研究意义.     

基于最小二乘支持向量机的城市桥梁震害预测模型研究

针对地震中城市桥梁震害状态具有较强的非线性、复杂性的特点,采用了具有RBF核函数的最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法。在大量收集我国地震中城市桥梁震害资料的基础上,将此算法引入桥梁的震害预测中,选取了地震烈度、上部结构、地基失效程度、支座类型、墩台高度、桥梁跨数和场地类别等因素作为模型的特征输入向量,建立了最小二乘支持向量机的桥梁震害预测模型。通过反复地样本训练及模型参数设置,仿真结果表明,该方法具有一定的准确度和可行性。基于最小二乘支持向量机的桥梁震害预测方法是一种可以用于地震中桥梁震害预测的良好方法。     

IRG2018: A regional geoid model in Iran using Least Squares Collocation

Studia Geophysica et Geodaetica - The aim of this study is to determine an accurate geoid model for Iran based on the Least Squares Collocation method in the framework of the Remove — Compute...     

基于最小二乘配置的板块边界地壳形变应变特征分析

北美板块边界属于地震高风险区域,为了更好地了解该区域地壳形变及应变的变化特征,本文利用北美板块边界PBO网络1997-2008年的GNSS高精度速度场信息,基于欧拉旋转矢量扣除背景场刚性运动后,顾及区域速度场的统计学原理,利用球面最小二乘配置算法拟合推估该区域地壳连续速度场,最后基于速度场与应变场的微分关系在球面上解算...     

相控阵探地雷达数据傅氏有限差分偏移研究

偏移归位是探地雷达资料处理中的一种重要方法。本文利用傅里叶有限差分法对相控阵探地雷达样机采集的实测数据进行偏移归位。异常点绕射波形得到有效的归位,异常体空间位置与实际测量的结果基本一致并且处理速度快,不仅表明了该方法的有效性,证明相控阵探地雷达技术具有一定研究价值,也为仪器的进一步完善提供了思路。     

基于最小二乘逆时偏移的场声反射成像测井模拟?

近年来,声反射成像测井技术（ARILT）在井旁裂缝、孔洞性储层评价中成为研究热点。常规ARILT的探测深度一般在20m以内,且对复杂构造边界刻画能力不足。本文基于测井观测系统及采集参数,将最小二乘逆时偏移（LSRTM）地震成像技术引入ARILT中,以提高井旁区域有效成像范围和成像精度。本文在实现偏移算法及处理流程基础上,将算法用于典型模型和实际资料,重点分析不同频率、深度和偏移方法成像效果的差异。成像结果对比发现:①偏移算法影响ARILT成像精度,LSRTM具有较高分辨率,并能揭示构造体横向变化特征;②激发源频率也影响成像分辨率,提高频率会改善分辨率,但会降低探测深度;③在给定的测井观测参数下,LSRTM能有效探测23m范围内的井旁构造。      

基于最小二乘法的高抽巷CO浓度变化规律分析

我国许多煤矿的煤层同时具有高瓦斯和严重自燃倾向,在抽放瓦斯的同时,容易造成采空区遗煤自燃。因此,监测采空区指标气体的浓度变化对预防采空区自燃非常重要。本文采用最小二乘法对山西阳煤五矿8403工作面高抽巷CO浓度进行分析,拟合得出了高抽巷CO浓度变化曲线,并对拟合方法、拟合效果进行了分析。结果表明,用最小二乘法进行拟合是可行、有效的。结合现场实际条件,分析了高抽巷CO浓度偏高的原因和之所以选取分析高抽巷CO浓度来预测采空区自燃的原因。结果显示,分析高抽巷CO浓度变化可以较早地发现采空区自燃。最后,分析了CO浓度与CO2、O2浓度的相关性,验证了用CO浓度预测采空区自燃的准确性。     

基于最小二乘支持向量机算法的高层建筑结构的强震抗毁性估计模型

采用现有的估计模型对混凝土建筑结构的抗毁性进行估计时,存在估计精度低、耗时长等问题。为此,提出一种基于最小二乘支持向量机的强震作用下混凝土高层建筑结构的抗毁性估计模型。该模型采用最小二乘支持向量机对混凝土结构强震损伤程度相关数据的训练样本进行训练,创建混凝土结构抗毁性估计模型;为了减少可能存在的模型误差,采用KLASSO调参模型对结构抗毁性估计模型中的参数进行调节和优化,得出可靠、稳定的强震作用下混凝土高层建筑结构抗毁性估计模型。仿真实验证明,该模型估计精度相对较高,可节省估计用时,为更好地提升建筑行业的安全检测工作效率提供很好的依据。     

Design rainfall estimation in Australia: a case study using L moments and Generalized Least Squares Regression

Design rainfall is an important input to rainfall runoff models and is used for many other water resources planning and design applications. The estimation of design rainfall is generally done by applying a regional frequency analysis technique that uses data from a large number of rainfall stations in the region. This paper presents a regional rainfall frequency analysis technique that uses an L moments based index method coupled with Generalized Least Squares Regression (GLSR). The particular advantages of the GLSR method are that it accounts for the differences in record lengths across various sites in the region and inter-station correlation in deriving regional prediction equations. The proposed method has been applied to a data set consisting of 203 rainfall stations across Australia. It has been found that the proposed method can be applied successfully in deriving reasonably accurate design rainfall estimates from 1 to 72 h durations. It has also been found that the proposed method provides quite consistent estimates where a third order polynomial is adequate in smoothing the intensity–frequency–duration (IFD) curves. The method can readily be extended to a larger data set of Australia and other countries to derive generalized IFD data.     

地壳形变分析的抗差最小二乘配置迭代解法

利用最小二乘配置进行地壳形变分析,其结果的合理性关键在于经验协方差函数的拟合.考虑到观测数据存在粗差的情况,提出基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法和基于中位参数法的抗差最小二乘配置方法.两种方法首先分别利用观测值中位数给出观测值初始权阵以及利用中位参数法给出最小二乘配置初始解,然后均在给定协方差函数参数初始值的情况下,应用合适的等价权进行抗差估计并通过迭代计算,最终获得稳健的协方差函数参数估值及最小二乘配置解.利用本文提出的两种方法以及传统方法分别对庐山地震的GPS垂直位移数据和意大利L'Aquila地震的InSAR同震位移数据进行处理分析.结果表明：相对传统方法,基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法效果更好,更具稳健性.

     

用小波变换和最小二乘支持向量机方法预测华南地震区年度最大地震

应用小波变换和最小二乘支持向量机（LSSVM）相结合的方法（小波-LSSVM）预测华南地震区年度最大地震。先用小波变换将地震序列分解成不同尺度水平（频率段）的子序列，再用LSSVM方法分别对各子序列建模预测，最后重构各子序列的预测结果并得到最终预测结果。经与周期图方法和LSSVM预测方法比较研究表明：模型输入量中包含地球自转速率变化的小波-LSSVM方法预测效果很好，可以用于华南地区年度最大地震预测研究，且地球自转变化与华南地震时间序列的低频部分（趋势）和高频部分（短期变化）之间存在很强的、互不相同的非线性关系。     

基于小波分析和最小二乘支持向量机的中国大陆地震震级预测研究

利用小波分析方法分析百年来中国大陆地震资料, 得到了地震活动在不同时间尺度上的特征, 同时利用各种尺度的小波系数得出地震活动主要周期, 并把此周期值作为参数应用于最小二乘支持向量机预测中。 结果表明, 此方法报准率较高, 平均误差与均方差较小。     

基于Gabor框架合成小波束叠前深度偏移

利用小波束域波场分解和传播在空间及方向上的双重局域性,通过Fourier传播算子进行深度外推波场,完成小波束的传播,最终应用成像条件求取成像值.合成小波束和小束源记录,进行部分小束源叠前偏移成像的数值试验,获得的成像结果表明,小波束叠前深度成像是切实有效的.     

基于最小二乘支持向量机的砂土液化预测方法

使用最小二乘支持向量机分类方法建立了两个砂土液化预测模型,预测结果与野外实际情况全部相符,表明该分类方法用于预测砂土液化是可行的,且预测准确率高。     

基于声发射参量的煤样损伤模型研究

在单轴压缩下煤样损伤模型基本原理的基础上,推导出了基于声发射参量的煤样损伤模型。以原煤为研究对象,在单轴压缩下,对煤样进行声发射实验,验证了基于声发射参量的煤样损伤模型在煤样破坏前是可行的;分析了在单轴压缩下的声发射特性,并提出了基于＂归一化＂声发射累计计数的损伤变量,得到了在单轴压缩下煤样的应变—损伤方程和煤样的一维损伤本构方程。研究结果表明：声发射参量能够反映煤样内部原生裂隙的压密及新裂隙的产生、扩展、贯通等演化过程;基于声发射参量的煤样损伤模型是合理的,反映了声发射事件数和煤样损伤之间的对应关系;单轴压缩下的煤样损伤演化过程,可分为初始损伤阶段、损伤稳定演化和发展阶段、损伤加速发展阶段和残余损伤阶段4个阶段。     

基于任意广角波动方程的频率-空间域深度偏移方法研究

传统的单程波动方程偏移算法对大倾角成像困难,本文基于时空域任意广角单程声波方程,通过对时间变量进行傅立叶变换得到其频率-空间域形式,利用有限差分进行离散化,设计并实现了频率-空间域有限差分叠后偏移成像算法。模型试算表明,该方法能够通过参数优化使得低阶数算子适应较大倾角地层的偏移成像。     

任意广角波动方程深度偏移参数优化分析

强横向变速和陡倾角介质的成像问题是地震偏移成像的难点。本文在频率-空间域利用有限差分高阶分裂法求解任意广角波动方程实现了地震偏移成像。试验表明,参考速度的选取是影响成像精度的关键因素。脉冲响应测试表明通过优化参数任意广角波动方程能够以较低阶的方程获得较大的偏移角度。Marmousi模型数据叠前深度偏移试验表明,该方法能够适应强横向变速和陡倾角地质结构的成像,参数优化后能够取得更好的成像效果。     

由震中迁移交汇预测大震的讨论

地壳内部的情况是复杂的,特别是当今地下的情况,而震中迁移交汇的现象可暗示构造运动加力速度快的地区,因此与大震位置的预测有关。     

基于Levenberg-Marquardt法和最小二乘法的中国西部烈度衰减关系模型研究

收集1900年以来,中国西部地区488次地震的烈度等震线资料,采用长、短轴椭圆模型,应用Levenberg-Marquardt法和最小二乘法拟合了中国西南地区和西北地区地震烈度衰减关系,结果表明:两种拟合方法的回归模型结果具有良好的一致性,在西南地区与西北地区2个统计单元内地震烈度衰减关系有显著不同,应作为不同的分区对待.同时,将本文结果与其他研究者得出的中国西部地区地震烈度衰减关系结果进行了对比分析,并以近年来中国西部发生的6个真实地震的烈度圈数据为基准,对比了本文模型与其他区域模型的长、短轴及面积的计算结果,结果显示:本文烈度衰减关系计算结果的精准性要稍高于大区域的计算结果,但相对于小区域来说,本文结果比小区域的烈度衰减关系结果误差偏大.由于地震烈度衰减关系具有区域性特征,区域划分越细范围越小,结果精准性越高,但是计算大区域的烈度衰减关系,有利于第一时间掌握灾区大范围的灾情分布,特别是对于震级较大的地震,计算得到大尺度上的地震烈度衰减关系,可以迅速分析相邻省区受影响地区的烈度分布特征,无须利用另一个省的地震烈度衰减关系数据重新计算,故而本文两种方法得出的结果较好地反映了烈度衰减的区域特征,适合用于中国西部地区的工程地震研究和应用.