改进的约束变密度界面反演策略及其应用

计算密度分界面的起伏变化在区域地质构造研究和石油矿产资源勘探中具有重要意义.已有密度界面反演方法更多侧重约束变密度界面反演算法,而对约束信息的准确性、研究区横向密度变化往往考虑不足,影响了最终反演结果的可信度.本文在变密度界面正反演算法基础之上,结合实际需求,提出已知深度信息约束下的变密度界面反演策略.该策略主要包括变密度约束反演算法、已知深度约束信息校验和分区变密度模型三个方面.其中反演算法提供了带已知深度约束信息的密度界面迭代反演方法;约束信息校验用于评估约束信息精度,通过调差降低约束信息的系统误差;在反演过程中引入水平密度分区以应对不同构造背景密度界面模型,提高反演结果的可信度.最后将本策略应用于南海莫霍面深度反演计算中,结果显示借助已知约束信息,利用分区密度模型能够获得更为可信的深度反演结果,验证了该策略的正确性.     

基于伴随方法的线性台阵背景噪声面波和远震体波联合成像研究

伴随层析成像（Adjoint Tomography）通过求解全波方程来准确模拟地震波在复杂介质中的传播,并利用波形信息来反演地下结构,是新一代的高分辨率成像方法.其中3-D伴随层析成像需要庞大的计算资源,而2-D反演相对更具计算效率.面波和远震体波是研究地壳上地幔速度结构的重要方法,它们对S波速度及Moho面的敏感度不同,通过联合反演,可以得到更为准确的S波速度结构及Moho面.通过两种数据的高度互补性,本文提出基于伴随方法的线性台阵背景噪声面波和远震体波联合成像方法,同时约束台阵下方S波速度结构及Moho面形态.我们将该方法应用到符合华北克拉通岩石圈典型结构特征的理论模型上,测试结果表明联合反演方法优势明显,相比于面波伴随层析成像,能获得更高分辨率的S波速度结构,同时能精准约束Moho面形态.相比于体波伴随层析成像,联合反演能有效压制高频假象,降低波形反演过程中的非线性化程度.本研究有望提供一种更为高效精准的线性台阵成像方法,搭建联合伴随层析成像理论框架,提升岩石圈成像分辨率,并为后续其他类型波形数据的引入提供思路和方法.     

2015年8月12日天津化学爆炸产生的多模式面波分析及其应用研究

2015年8月12日天津滨海新区发生的强烈化学品爆炸造成了巨大的经济损失和社会影响.天津爆炸产生了清晰的大振幅面波信号,分析结果表明这组信号由基阶和高阶面波组成,可以追踪到约135 km外的远处台站.利用这组面波信号分别开展了以下研究：（1）利用附近三个台站记录的四个单频基阶Rayleigh波信号对爆破事件的绝对位置进行了网格搜索,结果与利用GPS测量的位置相差仅0.498 km;（2）分别利用网格搜索和主事件定位法,对两次子事件的相对位置进行了确定,距离约75 m左右,与前人研究结果吻合;（3）从面波记录中测量到36条基阶Rayleigh波、49条第一高阶Rayleigh波、9条基阶Love波和29条第一高阶Love波的频散曲线,并进一步反演获得研究区域地下4 km内的S波速度结构.反演结果显示地表处S波速度低至0.375 km·s^-1,在小于1 km的浅地表速度梯度较大,符合典型的盆地结构特征.本文的研究结果为类似爆炸等突发事件快速定位提供了新的思路,有助于灾后救援的迅速展开;同时得到天津滨海新区及周边浅层精细的速度结构,对于地震灾害评估有很大帮助.     

基于改进全变差正则化的GPR多尺度全波形双参数同步反演

针对探地雷达（GPR）双参数全波形反演中电导率反演精度差、双参数存在串扰现象、反演计算量大、易陷入局部极值等问题.作者将具有多参数调节功能的L-BFGS算法引入到GPR时间域全波形反演中,它避免了对Hessian矩阵的直接存储与精确求解,减小了存储量和计算量.结合参数调节因子的选取,有效减小了同步反演时介电常数与电导率的串扰影响,在不降低介电常数反演精度的前提下,提高电导率参数的反演精度.通过在反演目标函数中加载改进全变差正则化方法,提高了反演的稳定性,使目标体边缘轮廓更加清晰.首先以简单模型为例,对比了单尺度反演与多尺度串行反演策略的优劣,说明多尺度串行反演有利于逐步搜索全局最优解;而开展参数调节因子的选取实验,说明合适的参数调节因子可以有效改善介质电导率的反演精度;测试了不同正则化的反演效果,表明改进全变差正则化能提高反演稳定性,显著降低模型重构误差.最后,分别对含噪合成数据和实测数据进行了反演测试,说明本文提出的多尺度、双参数反演具有较强的鲁棒性,能提供更丰富的信息约束,重构图像界面清晰、反演效果好.     

位移测量反演理论的应用与发展

利用现场位移测量资料反演分析是进行洞室围岩分析和了解岩体介质中洞室的力学性状与设计参数的一种新的手段,它对解决实际工程总是及推进岩石力学及工程问题的研究都具有重要意义。本文研究了位移测量反演问题的解和性质,并就反演理论的原理,应用技术,成果检验以及工程等问题进行了论述,阐述了这类理论的进一步研究和工程应用的发展前景。     

利用震源机制解对中国西南及邻区进行应力分区的初步研究.

将滑动方向拟合法引入应力分区的研究中,以地震震源机制解反演出的断层面上剪应力的方向和相对大小作为判定条件,对一地区的地震震源机制解进行逐一筛选,确定受各个不同构造应力场控制的地震,然后再根据地震的震中分布划分应力分区,我们称之为逐次收敛法．通过对297个地震震源机制解的反演分析,认为中国西南及邻区可分为5个应力分区,并计算出5个应力分区相应的3个主应力的方向和应力形因子的大小．      

反演二维弹性波动方程组多参数的渐近展开法

采用摄动法对二维弹性波动方程组的系数反问题进行渐近近似,给出了反演系数的具体计算方法。用摄动法解微分方程组的系数反问题还是首次。此外,还采用了地球物理分层模型,这种分层模型便于更精细地反映地球不同圈层的物理特征,更接近于实际情况。同时对进一步提高反演分辨率、增加反演参数、对病态方程组如何克服不适定性等问题,作了具体阐述,具有重要的理论意义与应用价值。     

LSQRD及解的分辨分析

较详细地介绍了ＬＳＱＲＤ（Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ ＱＲ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ） 反演方法以及“检测版”分辨分析方法,并举实例检验其应用。对于大型稀疏方程组的求解,ＬＳＱＲＤ 是一种内存需求小、计算效率高和抗噪能力较强的算法。“检测版”试验表明,ＬＳＱＲＤ也可以对迭代解进行有效的可靠性估计,以指导对反演结果的利用。     

区域旅游资源定量评价研究--以昌吉回族自治州为例

本文以新疆昌吉回族自治州为实例,对目前旅游资源评价综合方法进行了分析,指出了旅游资源本质评价的核心是资源本身在品质评价及旅游资源品质评价与吸收力评价的区别,提出了区域旅游资源评价的指标体系和原则,论述了区域旅游资源品质评价的方法,过程和结果。