起伏地表条件下各向异性地震波最短路径射线追踪

在地震波正反演研究中,考虑起伏地表和地震各向异性具有非常重要的理论意义和实际应用价值.本文在前人研究的基础上,将最短路径追踪算法引入到起伏地表各向异性介质模型的地震波走时计算中.模型剖分时,整体模型划分成正方形单元,起伏边界附近以不规则网格逼近,进而采用非规则节点布置实现非规则网格处的最短路径计算.追踪计算中采用Sena群速度近似公式,得到各向异性地震波的走时,实现了复杂地表情况下各向异性介质模型中地震波的射线追踪.理论模型计算结果显示,本文方法能够可靠地应用于复杂各向异性介质模型,具有较高的计算精度.     

迭代法在三维网络模型最短路径射线追踪中的应用

目前有许多基于二维网格模型的射线追踪算法,但应用与三维网格模型的射线追踪算法较少,主要是因为三维网格射线追踪算法在算法实现、编程以及图形显示方面都有一定难度.本文提出了一种适用于三维网格射线追踪的迭代算法,并应用于几种理论模型,同时实现了三维绘图显示,通过研究证明迭代算法能在一定程度上提高三维网格射线追踪的精度和速度.     

一种弱各向异性介质地震波群速度的近似表示新方法

地震各向异性介质的群速度是关于相角的复杂函数,将其表示成射线角形式较为困难,这给地震各向异性分析以及走时正演模拟等带来诸多不便;另一方面,观测资料表明实际地球介质的地震各向异性通常较弱,这为用射线角近似表示地震波群速度提供了可能.本文基于以射线角近似表示相角的思想,提出了一种弱各向异性条件下,群速度射线角近似表示的新方法.计算表明,在弱地震各向异性条件下,新方法在很宽的射线角范围内,对三种地震波的群速度都能很好地近似,在准SV波计算精度方面显著优于目前通常使用的近似方法.     

基于牛顿迭代法和遗传算法的CSAMT近场校正

由于可控源音频大地电磁法（CSAMT）采用人工场源在大大增加信号强度的同时也带来了在近区产生非平面波效应的问题,其表现特征为在双对数坐标中卡尼亚电阻率曲线呈45°上升,即所谓的近场效应.本文首先提出了基于牛顿迭代法求解视电阻率方程的近场效应校正方法,通过对二层、三层理论模型试算验证了该方法的有效性;为进一步增强对噪声的压制能力,本文进一步引入了遗传反演的思想,将全频段误差最小作为目标函数,采用自适应正则化方法引入模型参数梯度最小作为稳定因子,由遗传算法求解得到校正后视电阻率,通过对理论模拟数据加随机噪声的校正结果,表明该方法在实现近场校正的同时能剔除噪声干扰,得到的结果与理论模拟曲线吻合度较高.通过对内蒙古曹四夭钼矿区实测CSAMT数据处理结果表明,牛顿法和遗传算法均能明显校正CSAMT因近场效应引起的假高阻异常,能更好地反映地电结构特征.

     

迭代优化的网络最短路径射线追踪方法研究

网络最短路径射线追踪算法,用预先设置的网格节点的连线表示地震波传播路径,当网格节点稀疏时,获得的射线路径呈Z字形,计算的走时比实际走时偏差大.本文在网络最短路径射线追踪算法的基础上,提出了迭代法与网络最短路径相结合的射线追踪算法,运用迭代法优化计算由网络最短路径算法得到的射线路径,并对迭代法进行修正,从而克服了最短路径射线追踪算法的缺陷,大大提高了最小走时和射线路径的计算精度.     

弱各向异性介质中qP波的一阶射线追踪

本文基于扰动理论来推导qP波一阶射线追踪方程,并使用此方程计算光滑弱各向异性介质中qP波传播的路径和走时,从方程中可以看到对于弱各向异性介质中传播的qP渡,其一阶射线追踪方程只依赖于15个弱各向异性参数,方程的形式比准确的射线追踪方程简单得多,当各向异性强度为零时,此方程变为标准的各向同性射线追踪方程,并通过模型实算来测试本方法的精度,对于各向异性强度为10%的VTI均匀介质和各向异性为8%的VTI非均匀介质,射线的出射角在0～40°之间时,其相对误差不超过0.05%,而对于各向异性强度为20%的VTI均匀介质,当射线的出射角在0～50°之间时,其相对误差不超过0.46%,实算结果表明本方法具有很强的适应性,在出射角不太大的范围内具有很高的精度,该研究结果对海相油气勘探有重要意义.     

旋转轴对称介质中的qP波射线追踪

本文使用qP波一阶射线追踪方程(FORT)计算光滑、非均匀旋转轴对称弱各向异性介质中qP波传播的路径和走时.此FORT方程只依赖于15个弱各向异性参数,而非标准射线方程中的21个弹性参数.通常弹性参数模型是在局部坐标系中给定的,而在实际中需要的是全局坐标系下的弹性参数,因此为了解决两个坐标系下弹,性参数的变换问题,本文...     

基于DTOA/DOA和牛顿迭代法的震源定位方法研究

结合DTOA和DOA联合定位估计性好与牛顿迭代法收敛速度快的优点,提出了一种基于DTOA和DOA初值选取和牛顿法精确迭代的震源定位方法.经过野外实验和仿真,发现该方法能有效地提高震源定位的准确性.通过对影响震源定位精度因素分析,表明减小传感器基站站盐和初至波到时差测量误差可有效提高定位精度,相同同条件下,星型布站的定位精度最高.     

二步法射线追踪

本文提出的二步法射线追踪,能够在复杂地质模型下有效、准确地确定射线在炮点的出射角,使得射线恰好到达检波点.射线到达地面的位置是射线在炮点的出射角的函数,称为出射函数.二步法射线追踪通过搜索出射函数的极值点来确定其单调变化的区间;然后通过比较检波点位置与出射函数极值的大小,确定与检波点相对应的出射角究竟落在出射函数的哪一个单调变化的区间里;最后,利用出射函数在局部区域里单调变化的性质,迅速、准确地确定与检波点相对应的出射角.出射函数的极值点,对于共炮集中每一个检波点和检波点中每一个不同方向的入射射线都是适用的,因此,二步法射线追踪只需要进行一次一维全局搜索（极值点搜索）.另外,本文采用B-样条的线性组合来表示速度函数,通过提高B-样条的阶数,可以改善速度函数的光滑程度,从而既满足射线追踪对于速度函数光滑性的要求,又加强射线在炮点的出射角对于射线的控制作用.     

A rapid and accurate two-point ray tracing method in horizontally layered velocity model

Introduction The determination of the ray path between a source and a receiver is fundamental to many seismic problems such as earthquake location, travel time inversion, computation of synthetic seismograms, depth migration, and seismic tomography. The calculation of travel times and their derivatives depend on the determination of ray paths, which is the most time-consuming work in seismic tomography. Therefore, a fast and accurate ray tracing method is particularly important. Many ray-traci…     

Indirect-approach method for specified-end points seismic ray tracing in three dimensional inhomogeneous media

ＩｎｄｉｒｅｃｔａｐｐｒｏａｃｈｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｐｅｃｉｆｉｅｄｅｎｄｐｏｉｎｔｓｓｅｉｓｍｉｃｒａｙｔｒａｃｉｎｇｉｎｔｈｒｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｍｅｄｉａＣＨＡＯＦＡＮＸＵ（徐朝繁）ＸＩＡＮＫＡＮＧＺＨ...     

基于波前面三角形网格剖分的波前重建法三维射线追踪

在许多地震反演和偏移成像方法中,都要涉及到射线路径和旅行时的计算.本文将波前面三角形网格剖分和三维波前重建法射线追踪技术结合使用,实现了射线路径和旅行时的准确快速计算.三维波前重建法射线追踪过程中可以保证稳定合理的射线密度,克服了常规射线追踪方法存在阴影区的问题.波前面三角形网格剖分在描述和拆分波前面时更加准确有效,而且不需太多的网格数目,从而提高了射线追踪的精度和效率.该方法在三维复杂构造成像方面有独特的优势,目前在实际的Kirchhoff 偏移中的已经有相关应用.     

Two-point ray tracing in 3-D

Algorithm for determination of all two-point rays of a given elementary wave by means of the shooting method is presented. The algorithm is designed for general 3-D models composed of inhomogeneous geological blocks separated by curved interfaces. It is independent of the initial conditions for rays and of the initial-value ray tracer. The algorithm described has been coded in Fortran 77, using subroutine packages MODEL and CRT for model specification and for initial-value ray tracing.     

椭球坐标系下多震相地震射线追踪

地震射线追踪方法技术在地震学领域有着较为广泛的应用,然而大多数算法建立在直角坐标系或球坐标系下,实际地球并非完美的球体,而是两极略扁的椭球体,因此,球坐标系下计算结果与真实情况存在一定误差.传统的做法一般是在球坐标系下进行计算,而后进行椭球校正.本文提出了一种直接在椭球体模型中采用分区多步最短路径算法进行多震相地震射线追踪的方法技术,实现了椭球坐标系下多震相地震波射线路径追踪和走时计算.与解析解的对比表明：该算法具有较高的计算精度,适用于任意形状的椭球体,且不需要进行额外的走时校正.数值模拟结果表明,计算所得P波和PcP反射波的走时与AK135走时表的误差小于0.1 s.当震中距较大时,使用球对称模型和椭球体模型计算所得的走时差异显著,说明采用椭球坐标系的必要性.

     

基于成像射线的偏移剖面和速度时深转换评述

深度域地震波速度模型是地震勘探中最重要的参数之一,是获得精确深度域偏移剖面的基础.本文基于成像射线的概念,阐述了时间偏移域和深度域之间的关系,明确了时间偏移后的像点是通过成像射线与深度域的散射点联系起来的.在有横向变速的情况下,时间偏移剖面需要经过时深转换才能真实反映深度域层位,同样,从时间偏移剖面上提取的速度也需要经过时深转换才能得到深度域的速度.与前者不同的是,在速度的时深转换中,不仅速度的位置需要改变,且其数值也需要进行校正.该校正因子有几种等价的描述形式：度规量、速度扩散因子和几何扩散因子.     

Common-ray tracing and dynamic ray tracing for S waves in a smooth elastic anisotropic medium

Anisotropic common S-wave rays are traced using the averaged Hamiltonian of both S-wave polarizations. They represent very practical reference rays for calculating S waves by means of the coupling ray theory. They eliminate problems with anisotropic-ray-theory ray tracing through some S-wave slowness-surface singularities and also considerably simplify the numerical algorithm of the coupling ray theory for S waves. The equations required for anisotropic-common-ray tracing for S waves in a smooth elastic anisotropic medium, and for corresponding dynamic ray tracing in Cartesian or ray-centred coordinates, are presented. The equations, for the most part generally known, are summarized in a form which represents a complete algorithm suitable for coding and numerical applications.     

Effects of bathymetry on tsunami propagation: Application of ray tracing to tsunamis

Ray tracing of seismic surface waves is applied to tsunami propagation to examine bathymetric effect along its propagation path. Computations are made for trans-Pacific tsunamis and for near-field tsunamis in the Japan Sea. For tsunamis across the Pacific Ocean, the comparison to a uniform ocean shows that focusing and defocusing, due to bathymetry, are significant for some combinations of source and receiver. For example, the refraction of rays is predominant at the East Pacific Rise for the tsunami from Chile. The tsunamis in the Japan Sea are strongly affected by the shallow Yamato Rise. The predicted arrival time and amplitude distribution generally agree with the observations from an actual tsunami. Since the computation can be made very quickly, the method is useful for preliminary analysis of tsunami propagation, such as in an operational warning system or in the determination of computational area for finite-difference computation.     

一种改进的线性走时插值射线追踪算法

线性走时插值法（LTI）在走时的计算中,由于射线方向考虑不全,计算得到的节点走时不一定最小,导致追踪的射线路径无法满足最小走时.针对这一问题,本文提出了一种改进的射线追踪算法,通过采用多方向的循环计算,得到所有计算节点的最小走时,使追踪到的射线路径能真正满足最小走时,以确保射线追踪的精度.模拟实验结果表明,在介质速度变化剧烈的结构中,该算法与传统的LTI算法相比,有效地提高了射线追踪的精度.