利用曲线网格有限差分方法研究三维倾斜断层的破裂动力学

利用曲线网格有限差分方法,研究了三维倾斜断层的破裂传播过程.基于断层面生成贴体曲线网格,并通过坐标变换将含曲线网格的物理空间转换到含均匀直角网格的计算空间,实现了有限差分方法对复杂界面的处理.通过模拟地震断层的自相似破裂和自发破裂,并与已有发表的结果对比,发现拟合程度较高,验证了本方法的有效性和精确性.重点研究了不同倾角的倾斜断层破裂,最后展望了今后用本方法对非均匀介质中和任意起伏地表下的任意非平面断层破裂动力学的进一步研究.     

利用Kalman平滑技术估算航空重力测量中的载体垂直加速度

提出一种具有模型误差修正的Kalman滤波模型,探讨了采用该模型,利用Kalman最优线性平滑技术估算航空重力测量中的载体垂直加速度的方法.仿真试验表明:该方法明显优于常用的数字差分与FIR低通滤波技术确定载体垂直加速度的方法,精度可达±1～2 mGal.     

采用FDTD方法模拟三种简单沉积结构模型的脉动H/V响应

利用地脉动进行地球物理无源探测技术,并基于地脉动观测的水平分量与竖直分量谱比法(H/V),获取沉积层卓越频率和沉积盖层厚度已得到较广泛的应用。本文从正演的角度出发,分别建立了水平层状、倾斜层状和不均匀构造三种由简单到复杂的模型,采用时域有限差分方法(FDTD)模拟地脉动随机源的探测数据,将数值模拟获得的数据利用H/V谱比法(Nakamura方法)进行反推,与原模型设置值相对比符合良好,表明FDTD的全波正演能很好地模拟获得各种模型在随机源激发下产生的稳定波场信息,为应用地脉动探测研究城市沉积层提供了科学的依据。     

基于滑窗初始点dSTEC定权的全球实时电离层综合

自2017年起,国际GNSS服务组织(IGS)部分电离层分析中心先后提供全球实时电离层校正服务。针对实际应用中单一分析中心实时电离层产品存在的可靠性差问题,本文提出了基于滑窗初始点差分斜向总电子含量(dSTEC)定权的全球实时电离层综合方法。以中国科学院(CAS)、法国空间研究中心(CNES)、西班牙加泰罗尼亚理工大学(UPC)及武汉大学(WHU)实时产品为基础,实现了实时全球电离层地图(RT-GIM)产品的例行综合。从电离层延迟误差修正、单频标准单点定位(SF-SPP)及单频精密单点定位(SF-PPP) 3个方面,分析2022年2月15日至2022年3月15日综合RT-GIM产品的应用性能。以IGS事后GIM为参考,本文综合RT-GIM与UPC综合RT-GIM对应的RMS为分别为3.30和3.20 TECU,二者精度相当;以定位残差95%分位数为统计量,与IGS事后GIM产品相比,综合RT-GIM对应的SF-SPP及SF-PPP精度分别低7.7%和4.9%;与北斗三号广播电离层模型BDGIM相比,综合RT-GIM对应的SF-SPP及SF-PPP精度分别提升了15.9%和9.5%。自2...     

NBCORS及车载LiDAR系统POS数据处理技术在道路竣工中的应用研究

针对车载LiDAR系统在城市道路竣工测绘中所面临的问题,提出了采用城市CORS站替代单基站以差分解算POS,并通过设计试验探明了基于单基站及多基站差分GPS解算POS获得的激光点云数据精度。试验结果表明,基于测区附近3个基准站获得的点云平面精度可达4.9 cm,高程精度可达8.6 cm,能够满足城市道路竣工的精度要求,具有替代近距离单基站差分的潜力。     

数据自相关多次波偏移成像

在常规偏移方法中一般都需要压制地震数据中的多次波,仅利用一次波信息成像,把自由表面反射的多次波视为噪声,但是在多次波中也包含着地下结构信息,应该将其充分利用到成像中来.事实上,已经有不少成像方法试图利用多次波信息,但是大部分方法都需要对多次波进行预测.本文提出了基于傅里叶有限差分偏移算子的数据自相关偏移方法.在这种偏移方法中,对含有一次波和多次波的地震数据,分别进行下行和上行延拓,然后直接利用常规的互相关成像条件成像.由于波场延拓采用了傅里叶有限差分算子,其计算效率高,能够很好地对复杂介质中的地震数据进行延拓.在数值试验中,使用了一个含散射点的三层模型和Marmousi模型.合成数据测试结果表明,这种方法可以对更大范围的地下构造成像,比常规的只利用一次波的傅里叶有限差分法照明度更好,并且在浅层可以提供更高的分辨率.我们提出的数据自相关策略易于实现且避免了繁杂的多次波预测,这对于复杂地下构造成像可能有着重大意义.     

套管井贴壁声源激发的非轴对称声场的有限差分模拟及结果分析

套管井贴壁声波测井仪器在固井质量评价中的应用越来越广泛.本文利用三维交错网格高阶有限差分方法首次研究了贴壁声源在套管井中激发的非轴对称声场特征,给出了测井声源在贴壁固体弹性介质中激发时的数值模拟方法,模拟的全波波形与测井仪器在实际井中记录的波形吻合较好,这为利用数值模拟方式开发贴壁声波仪器的潜在应用奠定了基础.通过对套管井不同胶结状况下的数值模拟,得到了贴壁声源在套管井中激发的声场特征和传播规律,模拟结果显示加载声源的贴壁滑板的存在大大压制了套管中弯曲型Lamb波的幅度;套管中传播的拉伸波的幅度相对较强,其泄漏到水泥中的声波传播到水泥和地层界面时发生反射,反射波的幅度和相位特征携带了水泥环第二界面的胶结信息.数值计算结果为利用贴壁声源激发接收的波形实现水泥环第二界面井周不同角度上的胶结评价奠定了理论基础.     

滇南及临近地区基底结构——镇康—泸西深地震测深剖面结果

位于南北地震带南段的云南地区是中国大陆内部地震活动最强的地区之一,近年来该区地震活动频繁,展开对该区的探测与研究对人们认识地震孕震背景及板块相互运动具有重要意义.在中国地震局"中国地震科学台阵探测——南北地震带南段"行业专项的支持下,2011年底中国地震局地球物理勘探中心在滇南沿镇康—泸西一线布设一条近东西向的深地震宽角反射/折射探测剖面.该探测剖面跨越三江褶皱系、扬子地台、华南地块等多个地质构造单元,同时穿越南汀河断裂、澜沧江断裂、红河断裂带、小江断裂带等多个重要断裂带.探测剖面长600km,沿线共布设11个炮点和400余台三分量地震数字仪进行爆破和接收.本文利用有限差分和时间项方法对沿线11炮初至波资料进行了计算处理,获取了探测剖面的基底速度结构.研究结果表明:沿线不同地质构造单元基底界面形态起伏变化剧烈,其深度在1.0~7.0km范围内变化,速度横向不均匀性明显.在测线西端地表速度约4.6km·s-1,基底深度较浅,起伏变化不大;地表速度在三江褶皱系下降至4.3km·s-1,而基底埋深达7.0km左右.在扬子地台基底埋深有一个缓慢的变浅,基底深度约5.0km,地表速度约4.5km·s-1.测线在东端进入华南块体,基底深度迅速变浅,甚至出露于地表,地表速度增至约5.2km·s-1.在速度等值线变化剧烈的地方与该区分布的断裂带有很好的对应关系,尤其是在红河断裂带两侧速度等值线及界面形态变化剧烈,该特征在首波的记录截面图上也能清晰的体现.本结果为进一步研究该区强震发生背景及深部动力学意义提供了重要的科学依据.     

2D声波频率域数值模拟中几种有限差分方法的对比分析

频率域数值模拟是频率域全波形反演的基础,在地震波场数值模拟中占有重要地位.相对于时间域数值模拟,频率域数值模拟具有两个明显的优势:没有时间累计误差,适合于并行计算.然而,严重的数值频散和巨大的内存损耗是阻碍其应用的两大瓶颈.为解决这两个问题,基于有限差分方法,学者提出了多种差分格式,如优化9点、15点、17点以及25点差分格式.本文从频散关系、计算效率和存储量三个方面,对比、分析了以上四种差分方法.基于2D声波方程,通过在均匀模型、层状模型以及Marmousi模型上的应用效果,对每种方法的优缺点进行了总结,为高精度数值模拟和声波频率域全波形反演提供方法选择上的参考.     

低速带的波场数值模拟及影响因素初步分析

低速带具有“自由表面、低速度、高吸收”的特征,能引起反射波能量减弱,产生很强的频散,造成近地表波场畸变,严重影响地震勘探的精度。而地震采集过程又不可避免遇到以下低速带问题:①低速带存在与否会对地震波传播造成什么影响;②近地表变化大,怎么才能得到精确的低速带参数;③存在低速带时,激发井深、最佳的药量(与子波频率有关)、最佳的耦合(与低速带速度相关)等采集参数会对采集资料的品质产生什么影响。本文通过数值模拟,集中对低速带与地震波激发的井深、速度、子波主频等核心采集参数的关系进行分析研究,同时在低速带背景下对数值模拟的网格、边界等问题也进行了讨论。模拟得到的波场特征及低速带参数影响的机理分析,对做好野外地震波激发,获取高品质的地震资料,具有理论意义和指导作用。