利用线性旅行时插值射线追踪 计算近地表模型初至波走时

利用线性旅行时插值射线追踪对近地表模型进行正演计算,可以快捷、准确地获得初至波走时和射线路径。由于该算法计算的初至波不局限于折射波,因此很好地解决了浅层折射勘探中的低速"隐蔽层"问题;而且,由于该算法是基于网格划分和线性插值,因此它不仅可以追踪任意复杂介质的初至波,而且可以使得追踪的初至波射线路径逼于真实,避免了同类算法直接连接网络节点形成射线路径的缺陷(路径过于弯折,计算走时偏大)。将LTI算法同其他几种算法的追踪结果进行的对比和分析表明,LTI算法在计算初至波走时和射线路径方面较其他算法更为精准、稳定,是一种有效的射线追踪方法。     

旅行时线性插值射线追踪提高计算精度和效率的改进方法

旅行时线性插值（LTI）射线追踪算法是基于线性假设的,在向前处理过程中仅用按行或按列扫描的方法来计算节点旅行时没有考虑逆向传播射线,导致其计算精度与网格剖分大小有关,在处理复杂介质时会使得追踪出来的射线路径不一定满足最短旅行时。因此,笔者提出了两点改进措施：在向前处理时需采用全方位循环的方法来计算节点最小旅行时;在网格边界加入次生节点。模型试算结果表明：采用全方位循环的LTI法考虑了来自各个方向的射线,可提高其对复杂模型的适应能力;在节点间距相同的情况下,网格边界插入次生节点的LTI法较传统的LTI法计算精度至少可以提高一个数量级,同时,计算速度也更快;随着节点间距剖分的越精细,计算耗时下降也越明显,计算速度较传统的方法可提高n~10n倍。     

垂向不均匀介质中射线追踪及等时线构造的VC实现

作为一种模拟地震波走时的传统途径，射线追踪不仅对地震波理论研究具有重要意义。而且也可直接应用于地震波反演及偏移成像等过程。在一般条件下，射线追踪只能用数值方法来实现，但当介质上具有垂向不均匀性时，射线路径及其走时可以由解析式给出。根据适当的解析公式，可建立反射点和射线路径以及走时之间的关系，并用VC^ 6．0编制了基于图形界面的计算程序。这些工作对于逐步开发地震波的偏移和反偏移程序具有基础性的意义。     

斜井三维VSP多波射线正演方法

基于费马原理和 Snell 定理,对三维 VSP两点射线追踪问题作了研究,给出了三维逐段迭代射线追踪算法的计算公式;同时考虑射线入射到界面时能量分配问题,探讨了三维介质条件下射线追踪计算方法。对斜井VSP三维任意起伏层状介质中多波进行正演模拟,结果表明:该方法可行性和有效性较高,计算速度快,且计算精度高。      

基于球面波近似算法的地震射线追踪改进

射线追踪是一种重要的地震数据处理工具,而地震波旅行时的计算是射线理论的核心问题。平面波近似旅行时计算方法精度低,且对于介质速度的适用性弱,因此本文在精度较高的球面波近似旅行时计算方法的基础上,对射线追踪算法提出了改进。数值模拟结果表明了该算法的正确性,能够有效地处理速度畸变界面,在不影响计算精度的情况下提高计算效率。     

非均匀网格层析静校正技术在地震资料处理中的应用

由于近地表模型速度结构的非均匀性,导致基于均匀网格的近地表速度模型很难达到最优,并同时存在信息冗余的弊端,由此提出了非均匀网格层析静校正方法。非均匀网格化建模方法基于背景速度场、地质构造带速度结构,以及目标地质图速度模型进行三级网格划分,运用一定的追踪方法获取方位角信息与地表初至波走时,将初至波观测走时与计算走时之间的时差分至追踪到各网格中,经近地表速度模型的多次迭代,构建最终速度模型。采用该方法在近地表速度纵、横向变化剧烈地区得到的静校正时间剖面,与其他常规校正方法比较,静校正效果较好。     

基于弯曲路径的混凝土超声层析成像及其改进

针对混凝土质量检测的特点,采用弯曲射线进行超声层析成像。首先建立波速分布的网格模型,并引入最短路径法进行射线追踪,然后采用联合迭代重建技术（SIRT）反演成像。为使算法适应弯曲射线,对SIRT的计算步骤进行调整,增加外层迭代,以便对修正后的路径进行下一轮反演;为提高反演精度,根据射线传播距离、幅度衰减、频率突变等信息建立和调整信号可信度系数,并依据该系数在求取网格慢度修正值时进行加权平均;为缩短计算时间,动态调整网格节点个数,并进行双向最短路径追踪。经过数值模拟及对混凝土基桩的实测,证明该方法在计算准确性和精度上有明显改进,计算速度也可以满足工程应用的需要。     

层状弹性介质中地震波运动学问题研究

完全弹性介质中，进行地震波射线追踪时需要确定射线的出射角；在非弹性介质中，除了确定此射线出射角之外，还需要确定另外一个角，即波前面与常振幅平面的夹角──衰减角。基于惠更斯原理，研究了确定射线出射角与衰减角的一种有效方法，进而对层状非弹性介质中地震波运动学问题进行了一定的理论研究与数值计算。     

层状弹性介质中地震波运动学问题研究

完全弹性介质中，进行地震波射线追踪时需要确定射线的出射角；在非弹性介质中，除了确定此射线出射角之外，还需要确定另外一个角，即波前面与常振幅平面的夹角－衰减角。基于惠更斯原理，研究了确定射线出射角与衰减角的一种有效方法，进而对层状非弹性介质中地震波运动学问题进行了一定的理论研究与数值计算。     

复杂介质的三维块状模型快速射线追踪

三维复杂介质的射线追踪,是目前在生产实际中应用最广泛的正演模拟技术。这里采用了块状结构的建模方法构造复杂三维地质体,以试射法作为射线追踪的基本算法。在试射过程中,引入了聚类的基本思想进行聚类加密,提高了射线追踪的效率。为了得到光滑连续的地层曲面,采用基于方位角的平滑处理对曲面进行平滑,可以进一步提高三维射线追踪的计算速度。同时,通过对迭代算法的改进,能够保证复杂模型的快速射线追踪。实际地质模型的射线追踪结果证明,改进后的射线追踪方法能够有效地提高复杂介质三维模型的射线追踪速度。     

三维介质中探地雷达(GPR)波传播逐段迭代射线追踪方法研究和应用

基于F erm at原理和Sne ll定理对三维任意界面情况下的两点间GPR波传播射线追踪问题进行了研究,采用了一个适用于任意界面情况下计算反(折)射点的一阶近似公式,从任意给定的初始路径出发进行逐段迭代计算,给出了三维逐段迭代射线追踪算法的计算格式,并进行了三维介质下射线追踪计算。结果表明计算速度相当快,且其计算精度可以根据需要达到任意要求。在此基础上,根据雷达波传播规律,考虑每一段的能量损失。根据地质雷达的发射子波,最终获得三维介质中雷达波传播和接收记录。并将结果应用于实际剖面拟合中,提高了解释的精度。     

三维层次地层结构下整体迭代射线追踪法

作者在文中对三维任意界面情况下的两点间射线追踪问题进行了研究，从Fermat原理出发，对射线路径上的旅行时，采用一阶Taylor不完全展开等办法，推出了三维情况下计算射线路径的整体迭代算法。并通过模型计算证明了本方法的稳健性以及计算的高精度和高效率，为三维结构下地震偏移和层析成像提供了一种可行的射线追踪方法。     

三维层状地质结构下整体迭代射线追踪法

作者在文中对三维任意界面情况下的两点间射线追踪问题进行了研究，从Fermat原理出发，对射线路径上的旅行时，采用一阶Taylor不完全展开等办法，推出了三维情况下计算射线路径的整体迭代算法。并通过模型计算证明了本方法的稳健性以及计算的高精确度和高效率。为三维结构下地震偏移和层析成像提供了一种可行的射线追踪方法。     

非稳定温度场的三维p型有限元方法研究

非稳定温度场的边界往往是温度梯度较大的区域,需要划分较密的网格。但在三维温度应力的计算中太密的网格往往使得计算成本很高。将p型阶谱有限元方法引入温度场的计算,则可以开拓一条解决这类问题的有效途径。研究了p型有限元中的温度边界条件和初值,编制了有关程序,对同一个算例,采用不同网格密度的常规有限元法和p型有限元法进行了温度场计算分析和对比。研究结果表明,用p型有限元进行非稳定温度场计算,在网格稀疏的条件下能够达到较高的精度。     

浅论真振幅权函数的数值计算

真振幅权函数是Kirchhoff 偏移的核函数,数值计算方案与其表达形式有关。为探讨Kirchhoff 型真振幅加权函数的最优计算方案,对出现在文献中典型的3 种表达形式的权函数的数值实现流程进行了对比分析。结果表明: 基于格林函数振幅的计算方案需要进行动力学射线追踪,最为耗时; 基于旅行时和基于坐标与慢度的计算方案仅需运动学射线追踪; 基于旅行时的计算方案把权函数完全表述成旅行时导数的形式,方便易行,但算法的稳定性对旅行时的依赖度很高; 而基于坐标与慢度的计算方案对复杂模型有很好地适应性。此外,文中还特别讨论了2. 5D 介质下基于旅行时的权函数数值计算方案并进行了实现。     

基于改进的双线性旅行时插值的三维射线追踪

旅行时射线追踪的精度和效率一直是影响地震层析成像质量和效果的关键因素。这里在三维近地表速度结构层析成像应用中,结合旅行时插值算法与最短路径算法,提出了一种三维初至波射线追踪算法。通过对双线性旅行时插值算法进行改进,并运用判定条件与简化插值计算公式进行快速计算,减少了插值次数,降低了运算量,同时也保证了较高的射线精度,有效地解决了三维射线追踪算法的计算低效率,射线精度不高的问题。     

用快速仿真退火进行走时层析成像

本文主要介绍一种与射线追踪无关的走时成像方法，使用一种非线性最优化算法，称为非常快速的仿真退火。利用立方Ｂ样条对地下地质体进行参数化，此网格在水平和垂直坐标是可变化的，这个灵活的网格可以容 等复杂程度的构造，并只用几个节点，我们试图求观测与预测走时之间的均言差进行极小化。时使用有限差分算法，不仅在样条节点位置上求速度，而且还求在每个维方向上的网格间距，由于在计算期间避免了局部极小，求出的解与初始模     

均匀介质中的F-K反偏移:基本概念、基本公式及其在非均匀介质中的应用

从经典的常速度F-K偏移成像理论公式出发,通过由垂直波数到角频率映射的途径首先建立了常速度F-K反偏移的基本理论公式和基本实现算法,然后再将其用于解决非均匀介质中的反偏移问题。与同样条件下的Kirchhoff型反偏移理论相比,在建立常速度F-K反偏移理论时没有引入任何近似。因此,所提出的是一个在均匀介质中严格精确的反偏移理论。对于一般条件下的非均匀介质,利用了在现代反射地震偏移理论研究中常用的局部化处理方法和相移加插值(PSPI)偏移的基本思想。具体地讲,在处理非均匀介质中的反偏移问题时假设偏移场的形成完全由局部薄板(层)中的速度结构决定。此外,还假设偏移场是速度的连续函数。因此,可以在局部薄板(层)中利用关于垂直坐标的Fourier变换和均匀介质中的频散关系,以及一组均匀参考速度来近似地构造出在不均匀速度模型中任意一个给定深度上的反偏移场。在算法上,在均匀介质中的F-K反偏移是一个一步过程,而在非均匀介质中基于PSPI的F-K反偏移是一个多步递归过程。为了实现反偏移必须要从速度模型的最大深度开始逐层地进行插值和反向相移计算,直至到达地表为止。     

基于二维三次卷积插值算法的波前构建射线追踪

针对波前构建法在实现波前射线路径追踪过程中所遇到的速度以及速度导数的插值问题,提出一种更精确的二维三次卷积插值算法,将该算法应用到波前构建法中,得到比较精确的射线路径。实例证明,所采用的插值算法在应用到波前构建的过程中,在求解非网格节点的速度及导数时与双三次多项式插值算法相比能够更加快速准确地获得射线路径。     

基于PML井间可变交错网格的弹性波数值模拟

井间地震以其高精度和高分辨率的特点,正在成为解决构造精细成像、储层描述等问题的关键技术,这就需要高精度和高效率的正演模拟技术作为其有效辅助手段.这里基于非均匀介质理论基础的弹性波方程数值模拟方法,将可变交错网格引入到小尺度薄互层非均匀介质井间地震弹性波模拟,对不同尺度的地质体采用不同尺度的网格进行剖分模拟.数值模拟结果表明,可变交错网格在保证模拟精度的前提下,进一步提高了模拟的时效性和对复杂介质模型模拟的适应性,对研究精细的井间地震弹性波场特征和传播规律具有重要的作用.