均匀倾斜层状地层中地震波球面扩散补偿方法研究

在分析地层深度、炮检距以及地层倾角变化对球面扩散补偿因子影响的基础上,总结了不同因素对补偿因子影响的趋势,以及资料处理中常规球面扩散补偿方法的应用条件．实际应用效果表明,该方法能更加合理的保证不同深度地震信息能量的均衡程度,提高资料的可信度。     

利用最小二乘配置在球面上整体解算GPS应变场的方法及应用

通过对位移与应变微分公式的分析,给出了球坐标系下应用最小二乘配置法由GPS数据整体解算应变场的方法.首先,对模拟数据的理论应变场与采用全部采样数据和随机抽取50%限定采样数据的应变场结果的对比分析,初步验证了最小二乘配置球面整体解应变场方法的有效性.然后,利用1999~2001和2001~2004两期中国大陆区域网GPS速度场数据给出了基于最小二乘配置球面解获得的应变率场结果,概要分析了此期间中国大陆应变率场的动态变化.最后,讨论了最小二乘配置在球面上计算应变场需要注意的问题和建议.     

最小二乘法分段拟合标定反应谱方法

反应谱的标定方法直接关系到反应谱特征参数的确定,合理的反应谱标定方法得到的设计反应谱能够真实地表达地震动的特性,是确定地震动输入的重要环节。提出了基于坐标变换的最小二乘法分段拟合方法,通过对汶川大地震不同场地典型强震记录反应谱的标定,对比了反应谱不同的标定方法,根据反应谱标定图形的对比及误差分析认为,最小二乘法分段拟合方法是操作简便且标定结果合理的反应谱标定方法。     

基于射线理论点扩散函数的成像域最小二乘偏移

最小二乘偏移能够消除非规则地震采集、带限子波等因素对偏移结果造成的不良影响,提高成像分辨率和振幅保真度,但高昂的计算成本严重制约了其实用性和应用前景.本文基于射线理论格林函数和地震波走时一阶近似,提出了一种快速的点扩散函数计算方法,不但可以大幅降低点扩散函数的计算成本,还能够适应任意的空间采样以保证点扩散函数的插值精度.以此为基础,本文进一步发展了成像域最小二乘偏移方法,能够高效、灵活地实现地下反射率的迭代更新,并最终获得分辨率更高、照明更加均衡的反演成像结果.文中给出的模型和实际数据的测试结果验证了上述方法的正确性和有效性.     

基于阻尼最小二乘法的位场欧拉反演方法

欧拉反演方法是一种常用的估算场源位置的位场反演方法.在欧拉反演方法中如何获得稳定的解是一个还没有得到很好解决的难题,场源异常相互叠加干扰使反演系数矩阵极易奇异是造成反演结果发散的主要原因.我们基于阻尼最小二乘法对欧拉反演进行了进一步的分析研究,试图提高反演结果聚集度,获得可靠的反演结果.经过研究发现,阻尼因子的选取、系数矩阵的特征值、坐标系原点的位置设置等因素都会影响反演结果.阻尼系数大小与反演结果向原点压缩的程度呈正相关关系;系数矩阵特征值的大小与反演结果向原点压缩的程度呈负相关关系;并且特征值较小的系数矩阵对应的反演结果对坐标原点的位置变化较敏感.当阻尼系数确定后,采取变换坐标参考点的方法可以获得发散性小、稳定性好的反演结果,据此我们提出了变坐标系筛选方法.为了进一步地缩小反演结果的分布范围,我们根据反演结果与窗口中心点的空间关系对反演结果进行再次筛选.模型实验表明,阻尼最小二乘法欧拉反演方法和变坐标系筛选方法简单易行,可以明显地改善反演效果,增强反演结果的聚集程度.

     

小尺度散射体稀疏最小二乘逆时偏移方法研究

地震勘探方法在深部固体矿产资源勘探中发展潜力巨大,同时也面临挑战.由于固体矿产资源地下分布呈现陡峭构造、尺度小,物性差异小的特点,常规偏移方法对小尺度矿体成像的分辨率提高有限.本文研究了一种基于稀疏促进约束的最小二乘逆时偏移方法.首先,将非均匀分布的矿体等效为随机介质,建立小尺度扰动的矿体模型;其次,改进现有最小二乘偏移方法,以稀疏模型为先验信息约束成像结果,并通过Curvelet变换压缩成像空间,经过多次迭代计算,可以提高小尺度散射体的成像分辨率;再次,对炮域记录进行随机震源编码,减少成像所需的炮集个数,通过稀疏促进约束条件,降低串扰噪声引起的成像误差.通过庐枞金属矿模型数值计算,验证本文方法可以较好的成像包含小尺度散射体的金属矿地质模型.

     

用最小二乘两步迭代法求解磁性球体几何与磁性参数

通过对常规最小二乘法在求解磁性球体参数过程中产生发散解的原因分析表明:非线性方程组中待定参数过多,特别是角度参数,是影响最小二乘法收敛性的主要因素.为此,提出将磁异常三分量作为观测值,用矢量磁矩作为待定参数,以替代磁化强度磁倾角和磁偏角,从而消除了非线性观测方程中的角度参数影响.根据观测值与磁矩的线性关系以及磁性球体中心位置的非线性关系,采用最小二乘两步迭代法对磁性球体几何与磁性参数进行分步求解,使得在利用最小二乘法时仅含有3个未知参数,大大减少了参数的维数.理论模型推导过程中,顾及了地磁背景场影响和多磁性体情况,给出了相应的数据处理方法.通过实测数据验证表明:提出的方法是收敛的,能达到很高的磁性体几何及磁性参数精度.     

局部倾角约束最小二乘偏移方法研究

随着石油勘探难度的进一步加大,地震数据往往存在采样不规则、地震道缺失等现象,如果不对其进行处理,会对后续的地震成像产生影响,引入成像噪音.针对这一问题,一般是通过地震道插值或数据规则化对叠前数据进行处理,然后采用常规的偏移方法进行成像,本文则是将地震成像看作最小二乘反演问题,在共成像点道集引入平滑算子,在共偏移距/角度道集引入平面波构造算子(PWC)进行约束,通过预条件共轭梯度法使得反偏移后数据与输入数据之间的误差达到最小,最终得到信噪比更高、振幅属性更为可靠的成像结果.理论模型和实际资料处理表明,本文方法不仅可以有效压制数据不规则对成像产生的噪音,而且具有更高的成像精度.     

地震序列较强余震最小二乘拟合预测的方法研究

本研究给出了针对地震序列较强余震发生时间进行快速预测的一种方法,即最小二乘拟合预测方法.该方法包括:最小二乘拟合预测模型的建立、预测模型的各种可信性检验及模型预测等内容.震例研究表明,该方法在大(强)地震现场震情分析中可望发挥积极作用.     

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.     

基于GPU计算的地震波场高阶有限差分正演研究

本文介绍地震波场高阶有限差分正演及其GPU计算问题,通过数值模拟技术实现地震波正演。对于声波方程,利用泰勒级数展开式得出波动方程的高阶有限差分格式及其离散表达式。运用C++语言和CUDA编写二维和三维GPU正演程序,使用共享存储器提升GPU线程间通信传输速度,并且改善了三维模型情况下共享存储器容量对有限差分阶数的限制问题。建立不同尺度模型针对二维和三维GPU正演程序和CPU正演程序进行计算测试,比较两个程序的计算效率。测试结果表明,无论是在二维和三维的模型下,GPU正演程序的计算耗时都远远小于CPU正演程序的计算耗时,且随着计算数据量的增大,加速效果越来越显著,测试结果可以很好地证明GPU程序相对于单CPU程序计算的高效性。     

基于空间连续性的4D CT图像排序算法研究

4D CT图像应用于肿瘤的放线治疗中,能够在全呼吸周期中定位肿瘤的运动,同时有效地减少运动伪影的产生。目前,4D CT在临床应用中需要依靠外部呼吸信号检测装置提供呼吸信号运动信息。本文提出了一种4D CT自动图像排序算法,不需要外部呼吸监测装置,在Cine扫描模式下采集图像数据,从第一个床位开始,利用空间连续性特征,寻找相邻床位之间呼吸相位相同的图像,将其归入相应的图像集合中,以此类推,直到全部床位的图像都归入到相应相位的图像集合中,构成4D CT重建所需要的图像数据集合。本文的算法应用于呼吸体模数据和临床图像数据,观察三维重建图像和冠状面重组图像。对比单独使用的三维重建算法,本算法较好地消除了呼吸运动伪影,能够清楚观察到模拟肿瘤的运动和器官在呼吸运动过程中的变化情况。