虚拟波动域三维海洋可控源电磁场正演模拟

本文基于对应原理将似稳态条件下频率域电磁场扩散方程转换成虚拟波动域电磁场波动方程,采用高阶时域有限差分进行求解,引入复频移完全匹配层吸收边界条件,降低了内存需求,提高了计算效率,并在虚拟波动域用伪δ函数离散电偶极源,实现了虚拟波动域任意取向电偶极源三维海洋可控源电磁场高阶时域有限差分正演算法.通过与拟解析解和频率域三维可控源电磁场数值模拟结果的对比,验证了本文算法的正确性和高效性,且探讨了网格参数和边界条件对不同频率电磁场模拟结果的影响.

     

3D高阶抛物Radon变换在不规则地震数据保幅重建中的应用

3D地震数据不规则采样缺失重建是地震勘探数据处理流程中的重要问题.本文提出了一种基于具有保幅特性的非均匀高阶抛物Radon变换（NHOPRT）地震数据重建方法.在最小二乘反演方程中引入Delaunay三角网格剖分来计算空间不规则加权系数,从而获得最接近完整规则数据的高阶抛物Radon变换域系数.在用SVD求解反演方程过程中,利用高阶抛物Radon变换算子在频率域为指数函数,具有线性可分解特性,将二维空间的高阶抛物Radon变换算子分解为两个独立的一维空间变换算子,减小了变换算子的矩阵大小,从而很大程度地提高了计算效率.理论模型和实际地震数据重建测试证明了本文方法的有效性以及实用性.

     

基于高阶累积量的简正波声场匹配场定位效果分析

由于传统情况,匹配场处理器主要针对接收信号为高斯信号,而海洋环境中存在大量的有色噪声,因此设计基于高阶累积量的匹配场处理器具有一定价值。本文介绍了一种在海洋声层析环境下用高阶累积量来降低匹配场处理中高斯有色噪声的算法,对比研究了基于高阶累积量的简正波声场匹配场处理器、传统线性匹配场处理器、自适应匹配场处理器及二阶MUSIC算法匹配场处理器在相同声场环境条件下的匹配场定位效果。研究结果表明,在不考虑参数失配与计算量前提下,接收信号经过基于高阶累积量的简正波声场匹配场处理器后再进行匹配场定位,能有效降低旁瓣,且使用高阶累积量可显著消除海洋传播环境中高斯有色噪声和高斯白噪声对信号的干扰,其匹配效果优于另外三种匹配场处理器。     

基于高阶统计复倒谱子波提取

子波反褶积是提高地震资料分辨率的主要方法之一,其关键在于子波的准确性.常规处理方法通常假设子波是最小相位的,但这是不符合实际的,针对这一局限性,利用高阶统计量包含系统相位信息以及抑制高斯噪声的特性,研究了基于复倒谱子波提取方法,分别给出了复倒双谱和复倒三谱提取子波的原理,并构造了平滑窗函数来提高子波估计的准确性.该方法无需对子波相位作任何假设,可估计任意相位子波.针对混合相位子波,进行了理论试算,验证了该方法的有效性,最后对实际资料处理的结果也说明了该方法的实际应用价值.     

基于高阶双谱的子波整形方法

地震子波在地震数据处理中扮演着至关重要的角色,传统的子波提取都是假设子波为最小相位的,但是实际数据中的子波却是混合相位的。为了能够得到一个较为准确、真实的地震子波,笔者采用高阶双谱进行子波重构,然后利用得到的地震子波对叠后数据进行子波整形处理。仿真实验和实际资料试算结果表明,高阶双谱提取的地震子波与实际情况吻合度更高,利用所提取的子波对叠后数据进行处理,可改善剖面的分辨率。     

东西传播路径上JJI台站甚低频信号的日出效应研究

甚低频（VLF,Very Low Frequency）波的频率范围为3~30 kHz,因其在地球-电离层波导中传播损耗小、传输距离远而被用于低电离层遥测的相关研究.本文基于武汉大学自主研发的甚低频探测系统在湖北随州（31.57°N,113.32°E）的观测数据,详细研究了中纬度地区来自日本JJI（32.04°N,130.81°E）甚低频台站信号沿东西方向传播的日出效应.在对日出期间接收信号的幅度极小值进行统计分析后发现,幅度极小值出现时间的分布与随州或JJI日出时间的变化趋势基本一致.日出期间JJI信号的幅度响应主要包括type I和type II两种结构,分别对应2个幅度极小值和3个幅度极小值的情况.其中,type I结构主要发生在春夏两季,幅度极小值出现的平均时间落后随州日出时间24 min左右;type II结构主要发生在秋冬两季.基于波模干涉理论对日出期间两种不同模式的JJI甚低频信号进行模拟研究,结果表明,在JJI-随州的东西向传播路径上,若只考虑前两阶模的影响,模拟结果与观测结果差异明显;若考虑前三阶模的影响,那么模拟结果与观测结果基本一致.由此可见,JJI甚低频信号在短路径上传播时高阶模会对信号的传播产生较大的影响,分析此类路径上甚低频台站信号的传播特征时需要考虑前三阶模甚至更高阶模的作用.

     

基于ASD-POCS框架的高阶TpV图像重建算法

总变差（TV）最小化模型目前已广泛应用于图像重建领域,其通过最小化一阶图像梯度大小变换的L1范数实现,能在稀疏投影采集下得到精确的重构。然而,TV模型是基于分段平滑的图像的假设提出的,有时会产生阶梯效应。研究发现,高阶总变差（HOTV）模型可以有效压制阶梯效应,提高重建精度。此外,TpV模型使用Lp范数来逼近L0范数,有望进一步提高稀疏重建能力。鉴于此,本文将HOTV模型与TpV模型结合,提出一种新的高阶TpV （HOTpV）重建模型,采用自适应梯度下降-投影到凸集（ASD-POCS）算法进行求解,分别在理想和有噪声条件下对灰度渐变仿真模体以及真实CT图像仿真模体进行稀疏重建实验。实验结果显示,相比于TV、TpV以及HOTV三种重建模型,HOTpV能得到精度最高的图像。     

波动方程有限差分法叠前深度偏移

从地震叠前反射椭圆方程出发,本文导出了基于波动理论的共偏移距地震剖面叠前偏移方程,然后对此方程进行参考速度场中的浮动坐标变换,获得了叠前深度偏移方程．为了解决叠前衍射方程中含有对深度的二阶导数引起波场延拓成像的不适定问题,文中采用低阶偏微分方程组近似描述全上行波的办法,得到了衍射方程的高阶近似方程,并给出了计算衍射方程和折射方程稳定的差分格式,最后用此方法编制的程序对某一碳酸岩地区的地震资料进行了试处理,效果良好．     

基于SDOF体系和高层结构的地震动强度指标研究

合理的地震动强度指标是预测和评价结构抗震响应的重要基础.选取24个周期点的单自由度体系和一个高层框架核心筒长周期结构,基于不同震源机制的100条地震动记录时程分析结果,研究16种地震动强度指标与结构地震响应的相关性,并提出考虑高阶振型影响的改进反应谱相关型地震动强度指标.研究表明:(1)不同地震动强度指标与结构地震响应...     

高精度瑞雷波有限差分数值模拟及波场分析

应用2×12阶高精度交错网格有限差分法,建立了震源位于自由表面时模拟瑞雷波的边界条件,通过对均匀半空间模型模拟得到的结果与解析解完全一致,证明了波场模拟的正确性.针对模拟得到的波场记录,从瑞雷波的传播速度、传播深度、能量衰减和频散特性等几个方面进行了分析,从波场模拟的角度完全证实了弹性波传播理论中的瑞雷波传播特征,加深了对瑞雷波传播过程的认识.在均匀介质模拟的基础上,对含有软弱夹层的三层介质模型进行了模拟,获得了更加接近实际情况的地震记录.为进一步开展对高模式下瑞雷波的反演研究和促进对瑞雷波勘探的应用提供了有益的帮助.