绕射波逆时偏移成像方法研究

地震剖面中的绕射点反应地下断层、尖灭、溶洞等不连续体的位置信息,因此绕射波对于实现小尺度构造的精细成像具有重要意义.基于逆时偏移的绕射波成像方案包括乘法成像条件法和倾角域拾取法.乘法成像条件利用正\负倾角构造剖面相乘实现绕射点的定位,倾角域拾取法则根据绕射波能量在角度域的特征进行拾取.其中,通过Hilbert变换和伴随波场的延拓可以实现波场的方向分解,从而实现单一倾向构造的成像并改善倾角道集的质量.本文也对无需方向分解的正\负倾角构造成像公式进行了推导.逆时偏移作为一种全波成像方法,所得剖面本身包含绕射点信息,因此本文通过图像处理方法提取绕射点位置.这一方法具有成本低、扩展性强、可对剖面做局部化处理的特点.

     

山东地震台网监测预警能力评估分析

国家地震烈度速报与预警项目已进入试运行阶段,山东全省作为重点预警区,其预警能力直接关系山东及其周边地区的预警效能。为精确评估山东地震台网的监测预警能力,以本台网所记录到的波形数据为基础,将仪器最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标获得山东地震台网的监测能力。在此基础上,考虑到预警时效性需求,系统评估了山东地震台网中,由125台速度计组成的测震台网、由152台加速度计组成的强震台网、由1198台烈度仪组成的烈度台网及其融合网的预警最小震级和首报时间。结果表明,山东地震台网平均监测能力达到M_L0.4,最小值可达M_L-0.2,最大值可达M_L1.1; 测震、强震和烈度台网“三网”融合后预警最小震级、首台触发后和震后的预警时间平均值分别约为M_L2.2、3s和5s,“三网”融合进行预警的策略可以满足地震预警“稳、准、快”的要求。     

基于扇形筛选法的矢量数据压缩方法

针对具有预测功能的矢量数据压缩方法效率低下的问题,提出一种基于扇形筛选法的矢量数据压缩方法。在预测区域内利用扇形筛选法,能显著减少待选点,从而提高压缩效率。实验结果证明,该方法的效率与改进前方法相比提升了30%~40%。此外,与传统的Douglas-Peucker算法相比,该方法在相同阈值下可以得到更大的压缩比,且在较小阈值下具有更高的计算效率。     

基于非分裂CFS-PML边界条件的频散介质GPR时域有限元模拟

通过数值模拟研究探地雷达（GPR）高频电磁波在频散介质中的传播规律,对提高实测资料的解释精度具有重要意义.复频移完全匹配层边界条件（CFS-PML）以其优越的吸收特性被广泛用于一阶电磁波动方程的GPR时域有限差分数值模拟中,其实现过程大都涉及电磁场的卷积计算,辅助变量较多,降低计算效率.为此,本文从复拉伸坐标系下的Debye频散介质电磁波动方程出发,通过合理构造辅助微分方程,推导了二阶Debye频散介质电磁波动方程的非分裂CFS-PML边界条件实现公式,避免了电磁波场的分裂和卷积计算.在此基础上,利用Galerkin法和Newmark-β差分法推导了基于非分裂CFS-PML边界条件的GPR有限元方程及其时域差分离散格式.两个GPR模型的模拟结果表明：本文提出的基于辅助微分方程的非分裂CFS-PML边界条件实现方法可有效地吸收大角度入射的低频虚假反射波,提高模拟精度;相比于非频散介质,高频电磁波在频散介质中传播衰减更强、子波持续时间增大、分辨率和传播速度降低、直达波和反射波的主频更小,分析结果有助于提高实测GPR资料的解译精度.

     

基于GP RMax的隧道衬砌检测数值模拟及应用

利用基于时间域有限差分法( FDTD)的GPRMax,针对常用的400、900、1500 MHz三种不同中心频率的天线,数值模拟了隧道衬砌不同钢筋网密度、不同钢筋直径及其下方的钢拱架、空气界面等目标体的探地雷达反射及干扰信号图像特征;在混凝土试件上开展实验研究,并运用克希霍夫积分偏移处理了数值模拟和实验数据,压制了钢筋的绕射波和多次波,提高了钢筋网下方弱反射信号的成像效果;通过对比分析数值模拟、实验测量和工程实测结果,为探地雷达在隧道衬砌检测中取得更好的探测效果提供了借鉴。     

GPS授时地震仪走时误差校正

受制造成本和工艺的限制,GPS授时地震仪中的守时晶振不可避免地会有频率误差,继而在数据采集过程中,随着采集时间的增加,各台站之间会出现采集不同步现象。介绍了Akima分段多项式插值重采样方法及其在GPS授时地震仪时间校正中的应用。通过对理论数据与实际数据的Akima插值重采样试验表明,Akima插值重采样方法可应用于GPS授时地震仪走时误差校正,是一种简便、高效、保形性好的插值重采样方法。     

基于C-DTS的土壤含水率分布式测定方法研究

主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method,AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的,但现有研究中均未涉及到此内容。因此,本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验,研究了ΔT_max和ΔT_cum两种率定方法的含水率率定结果,对此两种方法进行了对比分析。同时,进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔT_max法和ΔT_cum法率定结果的影响。研究结果表明：ΔT_max和ΔT_cum法均可得到良好的含水率率定结果,ΔT_max法的RMSE比ΔT_cum法高0.001 m³·m^-3,ΔT_cum法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下,ΔT_max法和ΔT_cum法均在较短加热时间下的测量误差较小,且加热时间越短,ΔT_cum法较ΔT_max法的优势越明显;在相同加热时间下,低功率(5~10 W·m^-1)时ΔT_max法的RMSE较小,高功率(15~35 W·m^-1)时ΔT_cum法的RMSE较小,且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。     

短时傅里叶变换在GPR数据解释中的应用

小波变换、经验模态分解、奇异值分解是提高探地雷达数据信噪比、突出深部异常的有效手段.笔者提出一种快速的短时傅里叶变换技术,对探地雷达噪声信号进行解译,利用雷达发射信号与噪声信号的频谱差异提高雷达数据的信噪比;并以数值算例进行验证,分别从单道波信号的频率能量差异,主频等值分布差异等方面详细分析了该方法与小波变换、经验模态分解方法的优势.结果表明,短时傅里叶分析技术能实现探地雷达数据的快速解译,为探地雷数据的反演成像提供更精确的约束条件.     

基于非结构化网格的最小二乘逆时偏移

相对于传统的逆时偏移,最小二乘逆时偏移具有更高的成像质量,这种改善是通过迭代反演来获得的,另外其精度与效率依赖于求解波动方程算法的精度与效率.本文给出了基于非结构化网格的最小二乘逆时偏移的方法,该方法能够充分结合最小二乘算法与非结构化网格精细刻画地下界面以及随速度自适应剖分的优点;并采用带补偿的拉普拉斯滤波算法,来消除梯度计算中的低频噪声,从而加速目标函数的收敛速度.通过简单倾斜模型以及复杂Marmousi模型测试,显示了该方法的有效性和潜力.

     

激电测深半衰时参数在东平山丘区找水中的应用

在东平山丘区缺水村庄的找水定井工作中,应用激电测深方法,结合区域水文地质条件,以激电测深参数视电阻率和视极化率基础,重点结合半衰时参数St 进行综合分析,精确确定储水构造位置和富水地层深度。经后期地质钻探验证,确定的井位单井涌水量均在60 m3/h以上,解决了当地生产生活用水困难,为今后在类似地区的找水工作积累了经验。