超高阶地球重力场参数快速赋值与实现

随着地球重力场模型逐渐向超高阶次发展,如何利用超高阶重力场模型快速、精确地计算地球重力场参数成为重要问题.文章给出了利用位系数计算地球外部空间任意点位处重力场参数的数学模型和详细算法,采用比例因子法实现2190阶次缔合勒让德函数的稳定递推计算;并基于VS2008平台开发了重力场参数快速赋值软件.最后利用EGM2008重力场模型和实测GPS水准数据验证了算法、软件的可靠性与效率.     

正演模拟技术在地震采集设计中的应用

随着地震勘探开发的不断深入和发展,地震勘探的主战场逐渐向复杂地区转移.复杂地区既指地表条件复杂的地区,也指地下地质构造和地层条件复杂的地区,这些都对地震勘探提出了新的挑战和更高的要求.地震正演模拟正是开展此类问题研究的一个重要手段和方法.目前市场上具有正演模拟功能的软件大多是根据射线理论采用射线追踪的方法来完成正演模拟的,这种方法不能很好地反映地震波的动力学特征,特别是在复杂地区难以得到正确的结果.本文利用高阶有限差分有效克服了常规有限差分算法求解波动方程的频散问题,并以高效的OpenMP并行计算模式进行了并行优化,较大程度上提高了正演计算的速度和精度;同时实现了二阶Higdon边界条件,改善了边界吸收效果;也在一定程度上提高了计算速度.塔中地区主要目的层埋藏深,逆断层发育,地震反射特征复杂,增加了地震勘探的难度.本文依据该地区的地质模型,利用波动方程正演技术论证了该地区的地震采集观测系统,为该区地震采集观测系统的设计提供了科学依据.     

高阶统计量方法识别聊古一井气氡浓度异常

运用CUM-AIC方法分析了聊古一井气氡浓度观测资料,发现2006年4月9日山东莘县与河南濮阳交界的濮阳ML4.6级地震前气氡浓度有异常变化,异常持续时间达10天,计算结果中的转折点对应着异常的起止时间。CUM-AIC方法优于传统的一阶、二阶统计量分析方法。     

高阶单步实时动力子结构试验技术研究

结构联机试验可分为两类：拟静力及拟动力试验技术,它们都需要建立一套显式的逐步积分算法。国内外学者在这方面已经进行了许多的研究,取得了很好的成果。随着振动控制技术在结构工程上的应用,一些速度相关型的装置开始用于被控系统,它给原有的实时子结构试验带来了新问题。如何建立更好的高精度、无条件稳定的实时动力子结构试验算法日趋重要。本文在前人早期高阶单步逐步积分算法研究成果的基础上,提出了一种新的高阶单步实时动力子结构试验算法。数值模拟分析表明,新算法不仅是显式的,而且具有高精度、无算法阻尼、无超越现象等算法特点,均比目前所见到的已有算法优越。如果能实现实时子结构试验,就能同时控制位移和速度,则应用本文算法必将取得更好的试验结果。     

一种ARMA模型地震子波提取方法研究

在地震子波因果、混合相位的假设下,本文突破突破滑动平均(MA)型假设的地震子波提取技术,提出一种阶数吝啬的自回归滑动平均(ARMA)模型对地震子波进行参数化准确建模的方法.针对地震子波ARMA模型定阶困难,超定阶容易造成计算量大、运算速度慢,欠定阶不能满足精确子波的要求,本文采用基于自相关函数的奇异值分解(SVD)法确定AR模型阶数,同时将信息量准则法与高阶累积量法相结合,提出了一种新的MA模型定阶法.数值仿真和实际地震数据处理结果表明,本文所用方法可以有效地压制加性高斯色噪声,信息量准则法可有效提高MA定阶的准确率,在保证子波精度的同时尽可能降低模型阶数,实现运算高效率.     

高阶电离层延迟对GPS双差观测值和基线向量的影响

用RINEX HO软件计算GPS载波相位观测值中的高阶(二阶和三阶)电离层延迟,在此基础上组成GPS双差观测值中的高阶电离层延迟(ΔI_H)^p,q_i,g。讨论了(ΔI_H)^p,q_i,g与地磁纬度、基线长度、基线方向及太阳活动水平间的关系。在其他条件均相同的情况下,用Bernese 5.0软件分别对进行了高阶电离层延迟改正的观测值和未进行高阶电离层延迟改正的观测值进行基线解算,求得高阶电离层延迟对基线向量解的影响Δb_H。结果表明,Δb_H的数值很小,在一般情况下可忽略不计。ΔbH与基线长度及太阳活动水平等因素间并无必然联系,但随着时段的减小,Δb_H会随之增大。     

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.

     

时间-空间高阶精度矩形交错网格隐式有限差分声波正演模拟

有限差分方法因其操作简单、计算消耗低而成为地震勘探领域中最为常用的数值模拟方法之一, 然而用离散的显式差分算子数值逼近地震波动方程中的连续导数容易导致数值频散, 并且基于正方形网格离散形式的有限差分方法对不同地质模型的适应性较低.针对一阶变密度声波方程的数值模拟, 本文发展了一种适用于矩形网格离散形式的时间高阶空间隐式有限差分格式, 可以有效压制时间和空间频散, 同时灵活的网格剖分增强了其应用的广泛性.基于本文矩形交错网格时间高阶空间隐式有限差分格式的时空域频散关系和变量替换的思想, 首先采用泰勒级数展开方法求解不同方向的非轴上时间差分系数及轴上空间差分系数, 使本文差分格式可以获得任意偶数阶时间和空间精度.为了进一步提高本文差分格式在更大波数区域的空间模拟精度, 我们采用线性优化方法来求取新的轴上空间差分系数用于一阶变密度声波方程的波场迭代求解中.频散、稳定性分析及数值模拟算例表明: 相比于传统十字形空间域隐式有限差分格式, 本文矩形交错网格时间高阶空间隐式有限差分格式在精度、稳定性和效率方面均具有优势.

     

GEM10B地球模型全球自由空气重力异常场及勒让德函数计算的研究

本文给出了GEM 10 B地球重力模型2-36阶、2-12阶以及13-36阶等三幅全球自由空气重力异常图.在2-12阶和2-36阶重力图中,全球重力异常呈现出双层环状结构特征.内环是环绕太平洋地区的正异常带,外环是紧密包围着环太平洋正异常带的巨大负异常带.在13-36阶重力图中,全球大洋海岭地区几乎全部呈低幅值（0-10mGal）正异常. 本文分析了利用递推公式计算勒让德函数的稳定性问题,给出一组适合计算机运用的完全正规化缔合勒让德函数计算公式.采用该组公式计算（双精度运算）的完全正规化缔合勒让德函数值在θ≥1°,L≤300阶时,其ε_L误差小于10^-13. 为了解决对高阶勒让德函数值计算精度的估计问题,本文提出以完全正规化缔合勒让德函数的σ_l=1性质为基础的σ_L函数精度判定法.该方法简便易行.     

高阶统计量在油气地球物理勘探中的新应用

利用高阶统计量所具有的可抑制高斯噪声和比常规的自相关函数包含更多信息的优点,并结合油气地球物理勘探的实际问题,在油气检测、小断层自动识别和相干技术3个领域进行了理论创新,相应提出了3种新的地震资料处理与解释方法:①采用高阶谱特征参数进行油气检测和识别,并得出了含水砂岩和含气砂岩的高阶谱属性规律;②采用四阶累积量函数计算时间延迟进行小断层的自动识别;③采用四阶矩函数代替互相关函数进行相干计算,对第一代相干体算法进行了改进,发展了基于高阶统计量的相干体算法.提出了利用沉积环境时间演化切片图进行砂体的沉积环境演化分析,为砂体的沉积环境演化分析提供了一种新的工具.