单程波算子积分解的象征表示

单程波波场延拓算子在地震偏移成像中有重要应用.单程波波场延拓算子按其实现方式可分为Kirchhoff积分、空间隐式有限差分和Fourier变换方法,他们代表了算子的不同表示方法,当截断使用这些方法时会得到不同的精度.象征表示对这些方法的导出和精度分析有重要作用.算子作用于正弦波函数所得函数称为算子的象征.算子的象征是褶积算子Fourier变换的推广.Fourier变换方法则直接用象征函数的可分表示求出.空间隐式有限差分则可以用象征函数的Padè近似或部分分式导出.单程波算子在深度域的积分称为单程波算子积分解.本文推导了单程波算子积分解的象征表达式,给出了算子象征的代数运算的头几阶表达式,这些表达式还未在前人文献中发现.Kirchhoff积分所需格林函数可以通过象征函数和鞍点法导出.基于积分解的象征表达式给出了非对称走时公式,对改善Kirchhoff积分的聚焦性能有重要意义.     

基于高斯束传播算子的成像域走时层析成像方法

层析反演是速度建模中最重要的方法之一,结合偏移成像在成像域进行走时层析速度反演是当前比较成熟有效且广泛应用的技术.本文从高斯束偏移成像条件出发,在波动方程的一阶Born近似和Rytov近似下,推导了成像域走时扰动与速度扰动的线性关系,建立了成像域走时层析方程及其显式表达的层析核函数.该核函数的本质是有限频层析核函数,利用该核函数替换常规射线层析核函数可以明显提高层析反演精度.该核函数的计算关键是背景波场格林函数的计算,本文利用高斯束传播算子计算格林函数进而得到走时层析核函数,实现方式灵活高效且计算精度较高.基于高斯束传播算子的偏移成像与层析成像相结合进行深度域建模迭代,体现了速度建模与偏移成像一体化的思想.数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束传播算子的成像域走时层析方法的有效性.     

利用厦门—连城临时测线记录提取面波格林函数

本文利用沿厦门—连城测线布设的20个临时观测台的记录, 结合近年发展起来的利用噪声提取面波格林函数的技术, 提取了这20个临时观测点两两间的面波格林函数。 结果表明, 40天的噪声数据完全可以得到信噪比较高的面波格林函数, 这可能和该测线与海岸线近似垂直, 能量主要由沿海传向内陆有关。 根据所有射线每天的面波格林函数随时间推移的变化, 指出S04观测点在此次临时观测期间存在1.5~2.0 s的授时误差, 这可很好的解释爆破观测中出现的震中距与波形到时的颠倒现象; 并且, 利用爆破记录的观测到时验证了“华南地区近震走时表”在该地区的适用性。     

用经验格林函数方法从红山地震台数字化资料提取隆尧地震的震源时间函数

2002年4月22日在邢台老震区隆尧县境内发生了一次ML4．8地震，这次地震邢台地区震感强烈，随后又发生15次小的余震。我们从这些余震中任意选择了5次余震分别作经验格林函数，提取了该地震的震源时间函数，目的是从这个地震来反映邢台震区的地质构造和震源情况。结果表明：无论以哪次余震的记录作为经验格林函数，结果都相当一致。发生于2002年4月22日的ML4．8地震只是老震区断层的单次破裂，此次事件的持续时间较短，只有0．7s左右，上升时间约为0．5s。为了验证所提取的震源时间函数的稳定性和可靠性，作者用5个小余震的UD，EW，NS方向分别作经验格林函数处理，结果相当一致；同时用全波、P波和SH波进行提取震源时间函数的对比，结果表明，用全波和SH波效果较好，所得结果非常一致，而用P波提取的震源时间函数效果不很理想。即同一台站的不同震相求得的震源时间函数的幅度存在差异。     

Extracting Rayleigh Wave Green's Functions from the Records of Temporary Seismic Stations along the Xiamen-Liancheng Line

本文利用沿厦门—连城测线布设的20个临时观测台的记录,结合近年发展起来的利用噪声提取面波格林函数的技术,提取了这20个临时观测点两两间的面波格林函数.结果表明,40天的噪声数据完全可以得到信噪比较高的面波格林函数,这可能和该测线与海岸线近似垂直,能量主要由沿海传向内陆有关.根据所有射线每天的面波格林函数随时间推移的变化,指出S04观测点在此次临时观测期间存在1.5～2.0 s的授时误差,这可很好的解释爆破观测中出现的震中距与波形到时的颠倒现象;并且,利用爆破记录的观测到时验证了“华南地区近震走时表”在该地区的适用性.     

基于Marchenko理论压制自由表面多次波方法研究

常规虚源点Marchenko自聚焦多次波预测方法只适用于预测不含自由表面的多次波模型,局限于压制层间多次波,该方法在构建上下行格林函数场前,必须从反射响应中去除所有与表面相关的多次波.本文对构建上下行Marchenko格林函数方程进行改进,得到了包含一次波、层间多次波和自由表面多次波的格林函数,利用改进的Marchenko自聚焦预测方法预测自由表面多次波.本文利用水平层状模型数据及SMARRT模型数据证明,改进后的Marchenko法预测海底相关的自由表面多次波效果较为理想,该方法避免了常规SRME自由表面多次波预测方法需要近道重构的缺陷,能够有效提高地震资料的信噪比和分辨率.     

利用背景噪声数据提取地震台站间面波的可靠性分析——以中国大陆中东部地区的宽频带台站为例

利用中国大陆中东部地区以国家台网为主的100个分布均匀的宽频带地震台记录到的21个月的连续波形数据,经过单台数据处理和互相关叠加计算后,由时频分析法提取了研究区各台站对间瑞雷波的格林函数.为了检验经验格林函数的可靠性和稳定性,对沿部分路径的经验格林函数和频散曲线进行了质量评估.检测结果表明,自21个月叠加的台站对间背景噪声中提取的经验格林函数与实际的地震面波一致,提取的格林函数可靠.此外,统计了使用从3 21个月不同长度数据叠加后,经验格林函数信噪比大于10的频散曲线数目.结果表明,至少要使用12个月的数据才能提取到信噪比足够大,数目足够多,可用于反演面波速度结构的经验格林函数;12个月的叠加时长,可以保证30 s以下周期的频散曲线在时间上稳定.     

一种基于逆时偏移的高效照明补偿成像方法

对地震波偏移成像而言,由于观测采集系统不规则、不完备采样以及地下复杂构造对波场传播的影响,在成像点处通常存在照明不均匀的现象,对偏移成像结果进行照明补偿是提高地质体成像精度的有效方法.本文给出了一种基于逆时偏移实现的高效照明补偿成像方法.在高频近似下,本文首先定义了衡量地下照明均匀程度的雅克比矩阵,并以此为基础给出照明补偿算子.通过波场的边界积分表达式,进一步将照明补偿算子利用外推波场进行表达,避免了照明补偿算子中高频格林函数的显式计算,以此构造出高效的照明补偿成像算法.合成数据和实际数据的数值实验结果验证了本文提出方法的正确性.     

基于克希霍夫衍射理论的水层多次波预测方法

在海洋地震勘探中,水层多次波是一种常见的干扰波.水层多次波的存在常常会造成地震资料分辨率降低,损伤地震资料频带,产生虚假同相轴等假象,严重影响波组特征与地震资料解释.SRME(Surface Related Multiple Elimination)和MWD(Model-based Water-layer Demultiple)方法的提出为多次波预测压制提供了有效的解决方案.但SRME方法并不能适用于浅水以及起伏海底的OBC(Ocean Bottom Cable)观测数据的多次波压制,而常规的MWD方法构建格林函数进行多次波预测时仅仅考虑了地震波在传播过程中产生的时移和几何扩散等运动学特征,不能很好地将多次波进行精确的重建.为了解决上述问题,本文基于克希霍夫衍射理论在格林函数中加入角度算子,使预测结果更加准确、更具有动力学特征,并根据多次波射线路径提出了一种相对更加灵活的适用于浅水的水层多次波预测方法,精确预测了水层多次波,结合曲波域多次波提取技术使水层多次波得到了有效压制.     

基于Marchenko理论一步法压制层间多次波

传统基于Marchenko理论自聚焦法压制层间多次波技术需要初始下行聚焦函数的估计,再进行多次波压制的自适应相减.论文基于传统方法的研究成果,提出了一种无需先验信息和自适应相减步骤的层间多次波压制方法.当聚焦点在实际反射层的反射点上时,上行格林函数为聚焦点上的脉冲源在表面所产生的上行波场,该反射层的反射将是上行格林函数的第一个同相轴.通过将格林函数与下行直达波场进行褶积,可将反射层处的所有焦点重新计算到地表,得到只含一次反射波的波场.利用初始下行聚焦函数和初始直达下行格林函数互为逆函数的关系,引入delta函数,将特定深度上所有聚焦点的聚焦函数投影到采集面上的检波器位置,可只利用地表获取的地震记录一步计算得到一次反射波.水平层状介质模型和复杂的含高速薄透镜地质体的介质模型中,进行了多次波压制的数值试验,通过与传统基于Marchenko理论自聚焦方法的压制效果进行对比分析,显示论文给出的一步法压制层间多次波的效果更好,进而验证了所提出方法的有效性和高精度的特点.     

饱和层状场地中任意凹陷地形对入射SV波的散射

利用饱和土层的精确动力刚度矩阵和动力格林(Green)函数,采用间接边界元法,在频域内求解了层状饱和场地中任意凹陷地形对入射SV波的散射问题.通过自由场反应分析,求得凹陷地形表面各点的位移和各单元的应力响应;同样计算了虚拟分布荷载的格林影响函数,求得相应的位移和应力响应;根据边界条件确定虚拟分布荷载,将自由场位移响应和...     

The Green￠s function of the harmonic horizontal force applied at the interior of the saturated half-space soil

By using integral transform methods, the Green's functions ofhorizontal harmonic force applied at the interior of the saturated half-space soil are obtained in the paper. The general solutions of the Biot dynamic equations in frequency domain are established through the use of Hankel integral transforms technique. Utilizing the above- mentioned general solutions, and the boundary conditions of the surface of the half-space and the continuous con-ditions at the plane of the horizontal force, the solutions of the boundary value problem can be determined. By the numerical inverse Hankel transforms method, the Green's functions of the harmonic horizontal force are obtainable. The degenerate case of the results deduced from this paper agrees well with the known results. Two numerical examples are given in the paper.     

基于delta波包叠加的时间域深度偏移

delta波包可由高斯波束经傅里叶逆变换得到,是高斯波束在时空域的表达.它最早出现在合成理论地震图的研究中,本文将其应用于偏移领域.通过delta波包叠加表达时间域格林函数,可将高斯波束偏移由频率域转换到时间域,再结合Rayleigh积分和激励时间成像条件,本文给出了基于delta波包叠加的深度偏移算法.该偏移算法可在时间域直接计算,但因包含褶积运算,成像时将耗费大量的计算时间.针对这一问题,本文提出了将褶积简化为乘积的近似公式.近似后的偏移算法,不仅保留了高斯波束偏移的优点,而且计算效率得到显著提升.文中通过两个数值算例验证了上述结论.     

轨道附近地面振动模型中的饱和地层动力格林函数

列车引起场地振动的建模需要能够表达地层的动力格林函数.本文兼顾饱和土的流固两相耦合性、场地土的分层性和波动的三维传播性,构建了半解析的场地动力格林函数.首先,基于Biot方程,在傅里叶变换域求解固体骨架和流体的位移和应力.然后采用传递矩阵方法建立地表位移和应力间的关系,得到格林函数矩阵.进而讨论矩阵的一些固有特征,提出改善竖向位移计算效率的措施.最后利用推导的格林函数计算了几个典型算例.数值结果与文献中其他方法得到的结果十分接近,与场地振动的现场观测试验基本符合.软土场地振动的计算结果高于饱和砂土场地,高速列车场地振动强度高于低速列车.当车速接近场地瑞利波速,模拟结果中显示出马赫锥.数值结果还显示,即使车速略低于瑞利波速,马赫锥也可能出现.本文推导的格林函数将有助于深入理解列车等移动激励作用下层状饱和土场地的振动特征.     

云南地区的背景弹性波场分析

利用云南省地震台网44个台站记录的2008年1-9月连续波形数据进行互相关计算,得到了台站间的格林函数,并获取对应的频散曲线,据此分析了该地区的区域背景弹性波场的来源及分布.研究发现,该地区的区域背景弹性波场有着明显的方向性,15s信号的总体传播方向是从东南向西北,也就是说主要来自云南省的东南方向,据此推测区域背景弹性...     

格林函数的奇异性处理

格林函数在解决电磁场和直流电场问题的积分方程法和边界单元法等方法中有着广泛的应用.在应用格林函数时会遇到格林函数奇异性的问题,即其在源区域的内部,当场点和源点重合时,会碰到对格林函数为无穷大,积分为奇异积分.对于不同问题中遇到的不同形式的格林函数奇异性问题的各种处理方法进行了分析和评述.对于标量格林函数奇异性问题处理方法有：挖去法、级数展开法、绕开法和解析法等.对于并矢格林函数奇异性问题处理方法有：分量处理法、源并矢法和拟源并矢法等处理方法.通过对实际工作中所遇到的新方法新问题中的不同形式的格林函数的研究,提供了奇异性问题的处理的方法和途径.     

Equipartitioning is not sufficient for Green's function extraction

The extraction of the Earth's Green's function from field fluctuations is a rapidly growing area of research.The principle of Green's function extraction is often related to the requirement of equipartitioning,which stipulates that the energy of field fluctuations is distributed evenly in some sense.We show the meaning of equipartitioning for a variety of different formulations for Green's function retrieval.We show that equipartitioning is not a sufficient condition,and provide several examples that illustrate this point.We discuss the implications of lack of equipartitioning for various schemes for the reconstruction of the Green's function in seismology.The theory for Green's function extraction is usually based on a statistical theory that relies on ensemble averages.Since there is only one Earth,one usually replaces the ensemble average with a time average.We show that such a replacement only makes sense when attenuation is taken into account,and show how the theory for Green's function extraction for oscillating systems can be extended to incorporate attenuation.     

植被电磁散射的半空间模型研究

本文给出了地面植被电磁散射的半空间模型研究方法.在以往的相关文献中,均采用自由空间格林函数求解单个叶片散射体的散射场,本文利用半空间并矢格林函数求出了单个散射体的散射场,然后运用Monte Carlo方法模拟生成地面植被层,得到了在半空间下植被层的电磁散射特性,计算出了单、双站雷达散射截面,并与自由空间下的散射场做了相互对比.结果表明,在半空间格林函数下得到的散射场更为适用于描述地面植被的电磁散射特性.     

广义散射层析成像反演

本文详细地给出了基于非均匀介质的体散射广义散射层析成像反演的基本理论.广义散射层析成像反演可以描述为波场的反向传播和对成像场进行局部波数域滤波的过程.在数值算例中,利用背景速度沿深度方向均匀变化的v（z）介质中的简单的方块作为速度异常体的模型,通过对该模型产生的低频的Born数据和声波的正演数据的测试,在对采集系统进行有限频率带宽和空间孔径的校正来进行局部成像矩阵谱的恢复中,可以看出模型中各点的谱在恢复后的质量无论从覆盖的面积范围还是幅值的均一性上都有着明显的提高;在对速度模型的重建中,广义散射层析成像反演能够很好地恢复速度模型的低频分量,即便是方块速度异常体相对于背景速度的平均速度扰动是23%也能很好地重建模型中的速度,且对于不同的背景速度模型基本上都能很好地恢复Marmousi速度模型的低频分量.所以该方法将基于Born模型的层析成像反演适应范围进行了一定程度的扩展.     

Green's functions and response functions in geochemical modelling

The use of Green's functions and response functions in modelling atmospheric and oceanic tracers is discussed. It is shown that low-resolution Green's function representations can describe tracer distributions more accurately than low-resolution models. The Green's function formalism is also used to discuss the problem of determining surface CO₂ sources from observations of surface CO₂ concentrations.