基于四面体格网的三维地质体建模算法

构建真三维模型是地质学、三维GIS、科学可视化及工程应用领域共同关心的课题。提出了基于TEN的三维离散数据的构模,详细说明了从离散的三维初始数据点建Delaunay四面体格网的算法和步骤。算例表明,该算法能够较好地生成任意形状三维地质体。     

地震波数值模拟的非规则网格PML吸收边界

以格子法为基础,以声波方程为例研究非规则网格PML(Perfectly Matched Layer)方法.本方法的核心是建立局部坐标系下的分裂方程和基于积分近似的微分方程弱形式.该非规则网格模拟方法允许在计算域内设置任意形状的人工边界.对于二维半空间问题,与采用矩形人工边界相比,采用半圆形人工边界可减少计算量20%以上.采用光滑的曲边界,不仅可减少计算区域,还可避免常规的PML吸收边界在吸收带角点区域的特殊处理.本方法事先计算和存储边界单元的局部几何参数,在计算的每一时间步查表调用这些参数,与常规的直边界PML方法相比,不增加任何计算量.     

武汉市似大地水准面GPS水准建模与软件研制

本文针对高程异常格网线性内插模型在表达光滑曲面时出现的近似误差,提出了采用基于统计学习理论的机器学习方法,结合粗差检测技术和虚拟观测值,建立高精度GPS水准似大地水准面模型。武汉市GPS水准似大地水准面几何建模实例表明了方法的可靠性与优势。单机版、WEB版、PDA版系列软件的成功研制,最大限度地实现了似大地水准面模型的普及应用。     

利用海量探测数据实现昆明市地下管线三维建模的应用研究

本文讲述以Skyline5.1为三维GIS开发平台,以C#为二次开发语言,结合昆明市地下管网的实地探测数据,快速实现昆明城市地下管线探测数据三维模型的建设。在此过程中解决了大数据量城市地下管线数据直接三维模型构建并正确处理管线数据之间的逻辑关系,减少人工干预工作量;从而实现城市地下管线探测数据快速生成三维图形并提交使用。     

电性任意各向异性且分块连续变化CSAMT三维有限元数值模拟

考虑地球介质电导率任意各向异性且随空间位置连续变化的情况,本文实现了直接求解电磁场的可控源音频大地电磁测深（CSAMT）三维有限元数值模拟.首先给出了电导率任意各向异性介质中CSAMT二次电场满足的控制方程及其相应变分问题,然后采用任意六面体单元对研究区域进行剖分,在网格单元中对任意各向异性电导率进行线性插值,解决了实际工作中岩矿石电导率各向异性且连续变化的情况,将变分问题转化为线性代数方程组的求解.电导率各向异性且连续变化一维模型三维有限元数值模拟结果与电导率各向异性且分层均匀渐进模型解析解结果对比验证了方法的有效性;三维地电模型电导率随位置线性变化且各向同性、主轴各向异性、方位各向异性和倾斜各向异性的数值模拟结果表明,电导率各向异性且连续变化对CSAMT视电阻率和相位数据均有明显的影响.

     

空间波数混合域磁异常场积分解三维数值模拟

本文提出一种空间波数混合域磁异常场三维数值模拟方法.该方法利用磁位三维空间域积分为卷积的特点,沿水平方向进行二维傅里叶变换,把空间域磁位满足的三维积分问题转化为不同波数之间相互独立的垂向一维积分问题.保留垂向为空间域,优势之一在于便于浅层单元剖分可适当加密,随着深度增加,单元剖分适当稀疏,可以准确模拟任意复杂地形和磁性体的磁异常,兼顾了计算精度与计算效率;优势之二在于一维积分垂向可离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征磁化强度,可得出单元积分的解析表达式,计算精度高、效率高.该方法充分利用一维形函数积分的高效和高精度、快速傅里叶变换的高效性及算法高度并行性,实现了磁异常场高效、高精度的数值模拟.设计棱柱体模型,将模型解析解与空间波数混合域法的数值解对比,结果表明该方法计算精度高、效率高.设计了组合棱柱体复杂模型,对比分析了标准FFT扩边法与Gauss-FFT法的计算精度与计算效率,总结了标准FFT的扩边系数选取策略.针对任意复杂地形条件下的磁异常模拟问题,本文提出一种适用于起伏地形条件下的磁异常场快速计算方法,并对其有效性进行了验证.

     

断层阴影区地震优势信号提取新技术及其在西湖TT区的应用

在复杂断块地区,地震成像受断层的影响,断层下盘同相轴出现“上拉”、“下拉”或者同相轴错断的现象,极大地影响了断层圈闭构造高点的确定以及圈闭幅度的准确判断。开展针对复杂断层的高精度速度建模和高精度成像技术被认为是解决断层阴影区成像的主要处理技术解决方案。立足于地震采集信号自身的属性信息,充分挖掘地震信号的潜力,提出广角反射的折射线性去噪技术、中低频有效信号提取技术和优势信号精细速度建模技术,在西湖TT区目标评价中取得了良好的效果,明显减低了断层阴影对目标构造形态的影响,提高了构造圈闭定位的准确性。应用结果表明：通过准确的PSDM速度模型结合断层阴影区优势信号的提取,获得更聚焦的反射能量,断层阴影区弱振幅区得到消除,有效改善了断裂阴影区的成像效果。     

珠江三角洲中部子平原形成演变机理研究——以大鳌平原为例

海侵盛期以来珠江三角洲的形成演进受到原始地貌的控制,潮汐动力和河流作用被复杂的地貌单元分割和重塑。珠江三角洲中部平原依据其演进过程的空间位置和边界,相关的动力系统可以分成若干子平原,分别是番禺平原、顺德平原和大鳌平原。文章着重报道大鳌平原海侵盛期以来的形成演变机理的研究成果。基于收集的1700余个各类钻孔资料和本课题野外钻取的18个钻孔,进行了210个\{14 C\}测年和沉积物粒度等相关分析,应用本课题开发的PRD-LTMM长周期'动力-沉积-形态’模型计算6000年以来的古珠江河口湾的流场、泥沙浓度场、冲淤厚度和岸线演变,以及对上述结果的地貌动力分析,揭示了大鳌子平原各主要沉积体的形成演变过程以及沉积动力机理。结果表明:1)大鳌子平原是外部海洋和河流等动力经过古磨刀门、古横门和五桂山所改造的复杂地貌动力环境下形成的; 2)大鳌子平原可以依据其沉积动力结构进一步分成至少3个主要的动力沉积单元,分别是古磨刀门大鳌沙涨潮三角洲、五桂山北麓边沿沉积体和磨刀门-古横门汇潮点沉积体; 3)3000~2500aB.P.的短暂高海面,导致古海湾纳潮量相应增大,出现大鳌沙第2次高沉积期。反映了局部小尺度动力结构与三角洲地形演进及海洋动力变化的密切互动关系。     

完全匹配层吸收边界在孔隙介质弹性波模拟中的应用

模拟弹性波在孔隙介质中传播,需要稳定有效的吸收边界来消除或尽可能的减小由人工边界引起的虚假反射. 本文在前人工作基础上,首次建立了弹性孔隙介质情况下完全匹配层吸收边界的高阶速度-应力交错网格有限差分算法,并详细讨论了完全匹配层的构建及其有限差分算法实现. 首先,本文通过均匀孔隙模型的数值解与解析解的对比,验证所提出的数值方法的正确性;然后,本文考察了完全匹配层对不同入射角度入射波和自由表面上的瑞利波的吸收性能,将完全匹配层与廖氏和阻尼吸收边界进行了对比,研究了这三种吸收边界在不同吸收厚度情况下对弹性波吸收能力. 数值结果表明,在孔隙介质中,完全匹配层作为吸收边界能十分有效地吸收衰减外行波,无论对体波还是面波,是一种高效边界吸收算法.     

实际井眼条件下过套管电阻率测井响应的传输线方程正演算法

过套管电阻率测井通过测量套管壁电势实现测量地层视电阻率,不同的地层模型对过套管电阻率测井会有不同的测井响应. 在传输线方程系数中本文考虑了径向含多个界面地层的影响,对轴向（井轴方向）呈层状、径向阶跃变化地层模型,给出了电势分布递推公式,计算了过套管电阻率测井响应,绘出了测井响应曲线. 算例表明,该方法有较强的轴向地层界面分辨能力;对径向均匀地层计算结果非常接近地层模型电导率,能较好地反映实际地层特征;对高电导地层,低电导水泥环有明显的测井响应;当径向存在多个地层界面时计算结果则为径向各层电导率的综合反映,不是某一径向层的电导率;算例显示该方法有较快（算例运行时间在1s内）的计算速度.