海洋三维VC观测系统优化设计

观测系统设计在地震勘探中起着至关重要的作用,最佳观测系统不仅可以提高资料品质,还能够降低采集成本。通过对海洋垂直缆（vertical cable,VC）进行正演模拟我们发现,随着偏移距的增大,同相轴会出现交叉、合并现象,地层顺序也会发生变化。我们针对单VC和多VC的特点,分别设计了相应的观测系统。然后对所设计的观测系统进行评价与优化,并得出了一些有益的结论：采用增加激发点密度的方法对面元覆盖次数的改善效果要好于采用增加激发面积的方法对面元覆盖次数的改善效果;当目标层存在倾角时,通过在构造走向上增加激发线条数,同时在下倾方向上增加激发线长度可以补偿照明损失;当目标层为背斜或向斜时,通过增大最大环半径来增加背斜和向斜照明范围的方法奏效甚微;当激发面积和接收面积相等时,通过同时增大激发面积和接收面积来提高中心区域面元覆盖次数的方法行不通,而当激发面积大于接收面积时则该问题得以解决。     

一种基于全局优化的交错网格有限差分法

在地震波场数值模拟中, 交错网格有限差分技术得到了广泛的应用, 但是在弹性模量变化较大时, 通常会因插值而导致模拟误差增大. 旋转交错网格可以很好地克服这个缺点, 因而适合于各向异性介质正演模拟. 但是对于同样大小的网格单元, 旋转交错网格需要的步长比常规交错网格要大, 这会使梯度和散度算子的误差增大因而更易产生空间数值频散. 针对这些问题, 本文提出了旋转交错网格与紧致有限差分相结合的方法, 并基于模拟退火算法进行全局优化, 压制数值频散, 拓宽波数范围. 数值模拟结果表明, 此方法可以有效地压制数值频散, 且具有较高的模拟精度.      

活动断层高密度电法响应特征与应用研究

活动断层探测作为减轻地震灾害而开展的一项重要工作,一直被人们所关注.高密度电法已广泛应用于地质调查中,为了进一步认识高密度电法不同装置的探测效果及活动断层探测的高密度电法装置的有效选择,本文进行了温纳装置、二极装置、偶极—偶极装置、三极装置和温施装置的理论模型正反演研究,以及常用的温纳装置、温施装置和偶极—偶极装置的实例应用研究与分析.(1)基于断层是否穿过第四系判断断层活动的前提,理论模型模拟表明高密度各装置均可进行活动断层的定性探测和进行地质分层,而表层为相对高阻层的地层结构有利于进行地质分层,其精度高于表层为相对低阻层的地层结构;(2)模型模拟表明高密度偶极—偶极装置进行活动断层的定性探测和地质分层是最有效的装置,三极装置次之;(3)理论模拟和实例应用表明,高密度偶极—偶极装置对活动断层的响应最敏感,可有效确定其性质,这与理论模拟结果完全相符,因此实际应用时宜采用偶极—偶极装置进行活动断层的探测.     

饱和流体多孔隙介质反射率法全波场模拟

本文从Biot提出的饱和流体多孔隙介质理论出发,在平面波入射和双相各向同性介质的假设条件下,推导了水平层状饱和流体多孔隙介质的频率—慢度域纵横波反射透射系数公式,制作了平面波和球面波的合成地震记录,解决了合成地震记录制作过程中的球面扩散和积分截断问题,分析了孔隙度和含气饱和度对纵横波正演模拟记录的影响.研究表明,迭代相似系数法压制截断效应效果良好,正演模拟前对测井曲线进行分层能提高计算效率.基于反射率法的饱和流体多孔隙介质全波场模拟不涉及波场解耦的问题,得到的三种波(快慢纵波和横波)能完全分离.模型和实际资料应用表明该方法能够准确实现层状饱和流体多孔隙介质的正演模拟及AVO正演模拟,为叠前波形反演奠定基础.     

伪谱法地震波正演模拟的多线程并行计算

地震波的正演模拟,尤其是3D正演模拟,往往涉及大规模的数据存储和计算,问题的规模往往超出计算机的物理内存,或者计算时间让问题的求解者难以忍受,即使采用目前存储和计算能力很强的计算机,其计算费用仍然是十分昂贵的.本文提出一种基于多线程协同使用多CPU和计算域分割的正演模拟并行计算技术,使得问题的求解过程得以加快,大大地缩短了用户等待的时间.为了检验我们的并行算法的可行性,文中以傅利叶正演模拟技术为例,给出了声波和3D各向异性弹性波模拟的例子,并对不同版本（串行、并行）运算效率进行了比较,证实了方法的有效性.     

基于有限单元法的二维／三维大地电磁正演模拟策略

对于二维和三维大地电磁正演问题,有限单元法最后形成了一个线性方程组KX=p。方程组中的K是大型稀疏的带状对称复系数矩阵,其条件数远大于1,为严重病态矩阵,求解其对应方程组会遇到很多困难。不完全LU分解处理的BICGSTAB算法,可用于该线性方程组的求解,并且具有速度快,精度高,稳定性好等优点。为了模拟无穷远边界及满足计算机的内存需求,在保证计算精度的情况下,设计了非均匀网格剖分。在程序编制中,因只存储有限元系数矩阵的非零元素,大大减少了正演计算的时间。通过对二维模型和三维模型电磁响应的计算,验证了该算法的正确性。     

起伏地形重磁三维快速正演计算

正演是反演技术的基础,正演速度和求解反演问题的系数矩阵存放一直是起伏地形下重、磁三维反演的关键技术问题。这里提出了一种起伏地形下重磁快速正演计算方法,其计算原理是根据反演在垂向的剖分层数,利用水平地形正演计算形成二个不同大小刻度标尺矩阵,然后在模型空间,使用分段线性插值的方式,直接计算出起伏地形观测点的正演值。该方法的主要特点是在保持很高的计算精度下计算速度可提高二倍,且节省计算内存,适合起伏地形下重磁三维反演技术研究。     

软弱夹层速度对瑞利面波频散曲线的影响

文章以弹性波横波速度为参数,利用瑞利面波频散曲线的快速标量传递算法进行正演模拟计算,系统研究软弱层速度对瑞利面波基阶模频散曲线的影响,分析和总结了频率与相速度（f-c）、频率与波数（f-k）、深度与相速度（h—c）等瑞利面波基阶模曲线随软弱层速度变化的规律。     

利用残差地形模型空域法精化局部地球重力场

陆地高分辨率重力数据是超高阶重力场模型及其应用研究的基础,但现有的观测技术和手段限制了陆地重力测量的覆盖区域,全球仍有大量的重力测量空白地区.采用残差地形模型空域法,利用高通滤波技术提取航天飞机雷达地形测绘任务(shuttle radar topography mission,SRTM)分辨率3"×3"的V4.1数据短...     

基本结构有限元算法及大地电磁测深一维连续介质正演

提出了一种新的数值方法——基本结构有限元法. 从经典的伽辽金法（Galerkin method）出发,首先定义了基本结构插值基函数,在此基础上建立了基本结构方程,然后用有限元法进行进一步的具体实现. 该算法被成功应用到大地电磁测深一维连续介质正演计算中. 采用了6种不同的单元插值基函数进行计算,并对计算结果进行了比较和分析.