基于水汽垂直指数分布特征的PWV快速层析方法

GNSS水汽层析技术可以反演对流层水汽三维时空变化情况,但该技术比较复杂、运算量大,需要消耗一定的时间.故本文提出了一种利用地基GNSS反演的大气可降水量(precipitable water vapor, PWV)结合水汽在垂直方向上的指数分布特性来计算大气水汽三维分布的快速层析方法.该方法利用香港地区2022年8月的GNSS数据开展试验,与传统GNSS水汽层析方法进行对比.试验结果表明：两种方法的层析解算结果与探空数据均具有良好的一致性.虽然快速层析方法的解算结果在底层区域缺少一些水汽变化的细节信息,精度略逊于传统层析方法,但是在中、高层时精度会有所提升,层析解算结果良好.而且本文提出的快速层析方法无需构建和解算复杂的层析方程组,可以在大量GNSS测站参与水汽层析时减少计算复杂度,提升运算能力,同时可以更快地得到任意高度层的水汽密度,是一种简便、高效的层析方法.     

叠前时间偏移在煤田地震资料处理中的应用

叠前时间偏移可以实现地质构造的精细成像,同时为岩性储层预测提供高保真的高分辨率成像剖面.为了使叠前时间偏移技术能够有效应用于煤田地震资料处理,从煤田地震资料的特点出发,研究了一系列针对性的叠前预处理技术,引入了利用初至波和反射波联合层析反演建立精细偏移速度场的方法,探索建立叠前时间偏移用于实际资料的技术流程和处理措施.实际资料成像结果表明,相比叠后偏移方法,叠前时间偏移在成像精度和中深层保幅性等方面都有较大的改善,有利于煤田地震资料的精细构造解释和岩性反演.     

顾及电离层变化的层析反演新算法

区别于以往GPS电离层层析研究主要关注迭代模型的思路,本文从两方面入手提高GPS电离层层析迭代算法的反演精度:一方面,顾及传统电离层层析迭代模型仅与对电子密度误差起放大作用的GPS射线截距权重相关的不足,提出考虑层析像素格网中的电子密度对GPS TEC的贡献建立新的迭代模型,在不同电子密度像素格网内重新分配GPS TEC 实测值与其反演值之间的差距;另一方面,顾及电离层层析迭代算法中松弛因子对反演结果的影响,提出考虑电子密度变化构造新的松弛因子,抑制传播噪声对电子密度反演精度的影响.实验结果显示,相对于传统代数重构算法(ART),新方法反演的电离层电子密度剖面更接近于电离层测高仪观测的电子密度剖面,提高了电子密度反演精度.     

地层格架正则化约束下的二维立体层析反演

通过把地层格架信息作用于立体层析Fréchet导数矩阵,使得更新后的速度模型呈现出符合地质规律的块状特征.地层格架信息基于立体层析反演中得到的反射点位置进行非规则B样条插值拟合得到,因此在反演中它将会随着反射点位置的更新自然得到更新.与前人提出的保边缘层析算法或多层立体层析算法相比,本文提出的地层格架正则化无需引入混合正则化项或定义某种复杂的混合速度格式,更为直接也更容易实现.理论和实际数据算例证实了该正则化技巧的稳健性和可靠性,能够得到与实际地质构造特征更为一致的地质一致性反演结果.

     

苏鲁超高压变质带的深部构造特征——宽频地震层析结果

为了探测苏鲁超高压变质带的岩石圈结构实施了山东日照到滨洲剖面的宽频带地震探测,于2003～2005年使用REFTER130-01型和CMG-6TD型三分量地震仪(频宽50～60s).以10～25km间距布设了25个台站观测近三年时间.由远震地震层析反演结果得到了华北板块、超高压变质带、扬子板块清晰的P波速度图像.华北板块具有简单的低速体形态,越过郯庐断裂向超高压变质带扩张,并平稳地由郯庐断裂向北延伸直到黄河以北的古城镇.Moho面和岩石圈深度分别为30～35km,75～80km;扬子板块为高速体,界于两者之间的苏鲁超高压变质带地壳的平均速度大于两侧板块,剖面上从日照到五莲-烟台断裂范围内除地壳为高速体外,30～60km深度范围内有一个高速体和一个低速体拼会在一起,构成了超高压变质带岩石圈最突出的构造特征.此高速体应为榴辉橄榄岩等超基性岩组成,它可能属于折返回来又被移动的超高压变质岩组合体,并与华北板块基底直接接触,超高压变质带的下界面深度为60km.下界面平直,可能意味着正在消退的造山带的山根,或是造山带的下一层Moho面?郯庐断裂带地壳出露的共四条带,比较陡的产状向深部延伸,并逐步向南倾,TLF2～TLF4在岩石圈底界处合并.     

多维体视方法论及其在地球科学研究中的意义

本文阐述”多维体视方法论”,主张立体透视与动态、多维地看问题;它起源于医学CT(计算机层析学)透视成像、核磁共振(MRI)等体视学方法研究疾病的生理解剖结构、病理特征、监测人体有关器官的各种变化,是行之有效的方法;已成功地应用于检测工业器械、航天器及地下结构等物体的内部结构,从而发展和演绎出来的认识论方法。在医学领域将CT、MRI所得二维信息和断面图像、对病灶区引入“体显示”和“面显示”等可视化技术,将能充分反映不同疾病的病理、药理特征;在航天、地学等领域同样应用着CT多维“可视化技术”。本文试图发扬综合预测的学术思想,将医学临床应用CT、核磁共振、体视学方法结合研究其他制约因素指标,从而区分出疾病的原发、继发分期,导致绝症的进程和前兆,概括为“多维体视预测方法”;也适用于地震孕育、强震发生与火山喷发预测的研究。     

GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析

本文给出GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析的原理、算法和基于实测数据的反演结果.反演结果的比较表明,联合地基GPS与掩星观测数据进行重建,电子密度整体图像的重建质量特别是其垂直结构的重建质量得到了明显改善.在平静日和磁暴期间两种条件下利用实测数据的重建结果表明,GPS地面台网和掩星观测结合的电离层层析可以获得电离层电子密度在高度-纬度-经度-时间四维空间中的变化.重建结果清晰地显示了磁暴期间电离层负相暴效应,表明结合GPS地面台网和掩星观测的时变三维电离层层析可以有效地监测扰动条件下的大尺度电离层结构.     

地面地震层析技术在金属矿勘查中的试验研究

由于金属矿区地质构造的复杂性和复杂的地表条件,适合于探测层状介质的地震反射方法技术在金属矿勘查中的应用受到了限制.为提高地震记录的横向分辨率,探测复杂的地质构造及隐伏岩体等,需研究相应的地震方法技术,地面地震层析技术在金属矿勘查中的试验研究就是为解决上述问题而开展的.本文就非线性地面地震层析技术的基本原理进行了阐述,并就该方法在金属矿勘查中的试验效果进行了讨论.     

非线性层析技术在琼东南天然气水合物成像中的应用

琼东南海域地震剖面上存在大量的含气特征,同相轴下拉、明显的速度横向变化等,因此水合物之下地层存在成像模糊且归位不准等问题,本文利用基于非线性层析的深度偏移方法提升成像精度。该方法采用全三维体的层析成像反演法建立深度域速度模型,通过对深度偏移道集拾取RMO量,并对其进行反偏移计算运动学不变量;在建立层位、倾角等骨架信息约束的混合模型基础上,利用运动学不变量进行速度层析,使得RMO最小以实现模型更新。该方法避免了常规速度更新的多次迭代偏移,能极大地提升层析效率,并能充分利用剖面骨架和倾角信息,获得高精度的速度模型。在琼东南水合物资料的实际应用中,有效地消除了含气对地层的影响,获得高精度的深度域成像结果。