起伏地表弹性波数值模拟的不等距差分法：以黄土塬区为例

针对包含复杂近地表及起伏地形的黄土塬区的正演模拟问题,提出一种弹性波不等距差分数值模拟方法。该方法不需要在地表处进行阶梯状离散,且在计算中可以将自由地表边界条件融入不等距差分格式中,能够提高计算效率。采用一个倾斜模型进行模拟,经与特征变量法对比,得到相同的波场,验证了该方法的有效性。对实际复杂黄土塬区模型进行试算,得到其波场快照与地震记录,证明了在复杂黄土塬区的适用性和可能的应用前景。     

面向盐下成像的基于波前构建法的高斯波束偏移

高斯波束偏移是目前工业上应用最广泛的偏移成像技术之一.但是当处理盐下成像问题时,由于盐体上界面起伏剧烈且盐体与围岩速度差异较大,只有小角度入射的射线才能穿过盐体,从而导致了盐下区域照明较差.通常,采用加密初始射线的方式来缓解这个问题,但这会导致计算时间的剧烈增加.由此,本文提出了基于波前构建法的高斯波束偏移,以保持波前传播过程中射线密度近似恒定.相较于加密初始射线的方式,本文提出的方法是自适应的,对于提高射线的覆盖范围更加有效.此外,本文采用高精度的波前初始化射线追踪技术作为波前构建的方法.Sigsbee2A模型下的应用实例表明,相较于常规高斯波束偏移加密初始射线的方式,本文提出的方法不仅能够获得更好的盐下照明效果,且对计算效率的影响也更小.     

均匀介质中F-K反偏移法正演模拟

F-K反偏移法正演模拟是在给定地质模型后通过构建人工偏移场,再对人工偏移场进行F-K反偏移来实现。人工偏移场的构建是在地质模型上直接放上经正确拉伸和幅度校正后的地震脉冲子波。F-K反偏移中插值映射采用两点sinc插值,其能避免假同相轴的出现且具有较快的速度。奇异点处理使用泰勒近似展开。最后对凹陷模型进行了F-K反偏移法正演模拟实现,得到了预期的效果。     

基于偏微分方程的模型光滑处理在偏移成像中的应用

本文针对射线类偏移成像当中的速度模型光滑处理问题,借鉴数字图像处理当中的偏微分方程法,基于能量泛函,应用变分方法导出基于速度模型的偏微分方程实现射线类偏移成像当中的速度模型的光滑处理.由于偏微分方程法具有线性叠加特性、模型解的唯一性和局部特征保持性,因此,应用该算法可以实现基于原始速度模型空间结构的模型光滑处理.通过在原始速度模型以及光滑处理后的速度模型上计算速度的空间分布以及地震波走时、射线路径可以得出,偏微分方程法对速度模型的光滑处理能够很好地保持原始模型的空间结构,偏移成像结果也证明了该方法的实用性.     

基于自适应加权广义逆矢量方向滤波估计地震同相轴倾角

在断层等不连续位置处估计局部地震同相轴的方向较为困难。在断层、地质边界等处,同相轴不连续,结构不稳定,导致倾角等地震属性变化大。为了克服这个问题,本文提出一种自适应加权广义逆矢量方向滤波方法,通过光滑经过逆转的梯度矢量场来估计局部地震倾角剖面。计算过程是：首先由改进的梯度算子计算梯度矢量场;然后设置垂直向下为参考方向,对梯度矢量场进行逆转;最后通过自适应加权广义逆矢量方向滤波方法估计倾角剖面。自适应加权广义逆矢量方向滤波方法在不连续位置处具有传统倾角估计方法不具有的高分辨率,能够稳健高效地估计地震数据的倾角剖面。理论模型和实际地震资料处理得到的局部地震倾角剖面表明,所提出的方法能够高分辨率地保持构造细节信息。     

波前构建法中的网格点定位(英文)

针对波前构建法中非规则的波前四边形网格与规则的矩形网格节点之间的相对定位问题,对比分析了在计算机图形学中常用的四种网格定位方法(叉乘判断法、夹角之和检验法、射线法(交点计数检验法)以及符号比较法)在波前构建法中的具体实现问题,通过对定位方法稳健性分析及计算实例表明,矢量叉乘判断法在实现规则的矩形网格节点与非规则的波前四边形网格相对定位研究中,其稳健性和计算效率足最高的,从而为下一步做偏移或者反偏移提供了精确的网格点属性值.     

2.5维声波数值模拟

利用Liner的2.5-D时间域声波方程和高阶有限差分近似,研究了2.5维声波方程在时间-空间域中的衰减特性。简单地质模型(水平二层介质)的数值计算结果证实了下列事实:在Liner的声波方程中的最后一项,即含有1/t2的一项对整个计算结果没有影响,因此可以忽略。这一结论与文献中已经发表的数值结果相吻合。同样的结论对于由Williamson和Pratt提出的2.5-D声波方程也适用。     

射线类偏移成像中的模型平滑处理研究

本文从能量泛函的角度着手,基于速度梯度,采用最速下降法推导了基于偏微分方程的速度模型平滑公式,用于解决射线类偏移成像过程当中速度模型的平滑处理问题.同时针对偏微分方程速度模型平滑系数中阈值k的选取对速度模型空间结构的影响,在简单的高速体速度模型上分析了不同k值的选取对原始速度模型空间结构的改变,并通过射线路径和时间场的对比分析证明偏微分方程速度模型平滑处理相对于卷积算子平滑的优越性.最后通过在Marmousi、Sigsbee2A原始速度模型以及平滑处理后的速度模型上的成像结果分析验证偏微分方程模型平滑的有效性.     

复杂地表起伏多重变加密网格有限差分法波动方程数值模拟

常规变加密网格有限差分波动方程数值模拟方法采用水平分层加密网格,该网格剖分策略在适应地形起伏和近地表速度结构变化特征方面效果较差。针对该问题,提出一种起伏多重变加密网格有限差分波动方程数值模拟方法。该方法根据地形起伏和近地表低速层到高速层的速度分布特征进行网格加密;采用不同网格中的变系数差分格式离散声波方程,在保证波场模拟精度的同时兼顾计算效率;同时,为了进一步保障地表附近波场模拟的精度,地表附近最细网格中的差分格式不做降阶处理,针对位于地表以上的虚像点的波场值,提出一种融入自由地表边界条件的法向虚像外推法。算例分析验证该算法对速度模型不同区域进行的网格多次加密显著提高了计算效率,以黄土塬实际模型为例,耗时为常规1 m×1 m网格耗时的43.3%,并可达到和细网格基本一致的模拟精度,模拟误差控制在10^-12范围内,同时表现出很好的近地表散射压制和边界吸收效果,且算法能稳定地适应实际复杂地表介质。     

基于XGBoost的多重加权谱比降噪方法

在城市中应用微动H/V谱比方法面对大量且复杂的人文噪声干扰,需要对噪声强度较大的微动数据进行去噪处理或信号分析。本文针对现有方法难以处理干扰较大的微动数据以及信号提取过程繁琐的问题,提出基于XGBoost(extreme gradient boosting)的多重加权谱比降噪方法。首先对采集的微动数据进行幅值和频率分析,建立幅值加权谱比、频率加权谱比和多重加权谱比;然后根据建立的多重加权谱比,通过XGBoost方法获得降噪后的谱比曲线。将本文方法与传统STA/LTA(short time average/long time average)方法进行实际高噪声数据对比分析,结果表明相比于STA/LTA方法,本文方法对高噪声数据提取效果更好。