半Lagrange法在数值预报中的应用和近年来的发展(Ⅰ)

本文就五十年代以来半Lagrange法在数值预报中的应用和近年来的发展进行评述,介绍我国在这方面的工作。还就此法和Euler法的优缺点作了比较;指出了存在的问题。     

特殊地区地形图测绘中控制基础的确立

对3类特殊地区1∶5万地形图测绘中控制基础的确立问题进行探讨,提出采用卫星遥感影像+航空影像测图、基于少量控制点外推定位和基于获得境外地形图资料的转换方法。     

重力波特征线显式数值解法试验

利用CIP(Constrained Interpolation Profile)特征线半拉格朗日解法对平面一维和二维浅水波方程的重力波和普通经纬度网格下的球面浅水波模式进行了数值求解试验,给出了CIP特征线法的数值结果和对应大时间步长积分的对比。结果显示,一维CIP特征线法对重力波的位相、振幅和传播有很好的描述,对于不同时间步长都显示出计算稳定的特性。空间分离的二维特征线法是多维问题计算中简单有效的方法,在平面和球面二维问题的数值结果中都得到了CIP特征线法稳定的计算和良好的波动传播结果,在浅水波方程中可以克服半隐式算法在高分辨率时的大量运算,并有望成为处理重力波的替代算法。     

GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进

与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。     

抛物Radon变换法近偏移距波场外推

本文给出了抛物Radon变换的基本原理,以及部分动校正后的CMP道集抛物线近似有效性的证明,基于带限正反最小平方抛物Radon变换的Levinson递推算法,对缺失的近偏移距地震波场进行叠前重建和外推.给出了抛物Radon变换法地震道重建外推的基本原理和叠前地震数据规则化的处理流程,另外对于Radon域均匀采样的情形,本文给出了均匀层状介质和Marmousi模型的近偏移距外推结果,计算结果验证了算法的稳定性和适用性.     

GPS基线快速计算与跟踪方法探讨

为减少中国地壳运动观测网络提供的GPS最终解的滞后时间,及时跟踪地壳形变的动态,利用提取的GPS长期运动背景外推GPS每日最终解;同时以松弛解H文件中的协方差矩阵为约束条件,对松弛解H文件中的坐标进行7参数转换,得到ITRF2000框架下的GPS当日坐标;用外推的GPS当日解、GPS最终解和H文件分别计算基线长,并对结果进行比较,然后,为了从大量的基线中找出变化幅度较大的基线,利用经验正交函数分析（EOF）方法对活动地块内基线的空间特征进行分析,实现对GPS基线的动态跟踪与监视。     

基于频率搬移的地震资料约束测井资料外推

于地震资料本身频带有限的特性,导致在利用地震资料作为约束条件进行测井资料外推时存在奇异性. 文中利用通信中常用的频率搬移技术,将频带有限的地震资料转化成一种频带拓宽的伪超分辨率资料来控制测井资料的外推,从而解决地震资料约束下的测井资料外推技术中的奇异性问题. 并利用同相轴自动追踪和时频分析技术,解决子波时变的问题,实现沿地层自适应地外推测井资料. 对实际资料的测井速度和反射系数外推结果表明, 此法具有较好的应用前景.     

基于波场垂向和水平方向外推的高陡构造偏移

常规的单程波波动方程偏移成像方法对大角度的高陡构造偏移成像存在内在的限制.根据波动方程在各个空间方向的数学特性和高陡构造反射地震波的传播特征,通过把地震波分解为垂向的上下行波、水平方向的前后行波和左右行波,提出基于波场垂向外推和水平方向外推相结合的单程波波动方程高陡构造偏移成像方法,即用波场垂向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中低角度平缓构造的偏移成像,用波场水平方向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中高角度陡倾构造的偏移成像.这种基于波场垂向和水平方向外推相结合的高陡构造偏移成像方法是常规单程波波动方程叠前深度偏移成像方法的补充和改进,它相对基于全波方程的逆时偏移具有计算效率上的优势.     

直流电阻率法2.5维正演的外推瀑布式多重网格法

引入外推瀑布式多重网格法(EXCMG)求解2.5维直流电阻率有限元计算形成的大型稀疏线性方程组,结合基于地址矩阵的压缩存贮方式以及最优化离散波数,使得2.5维电阻率正演程序的计算速度大大提高而内存需求大大减小.研究结果表明:EXCMG法的收敛速度与网格尺寸无关,计算速度明显优于不完全Cholesky共轭梯度(ICCG)...