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地震走时层析成像方法是解决复杂近地表模型速度建模问题的重要技术.该方法是一种迭代反演方法,在反演过程中需要反复计算地震射线走时.故而,高效高精度且能适应复杂模型的走时计算方法是地震走时层析成像实用化的关键技术之一.本文引入医学成像领域研究的MSFM(Multi-stencils Fast Marching Methods)用于地震层析反演中的走时计算.该方法在标准FMM(Fast Marching Methods)基础上利用坐标旋转生成新的FMM计算模板,使计算网格点对角方向邻点参与计算,改善了标准FMM存在对角方向误差大的缺陷.本文分析对比了MSFM和标准FMM的计算精度和计算效率;针对地震层析成像技术解决的起伏地表模型建模问题,研究了起伏地表模型地震走时计算的MSFM实现方法;采用炮点邻近区域局部细分网格技术只需增加很少的计算量即可大幅提高计算精度.理论分析和模型试算表明MSFM算法明显改善了FMM的计算精度,同时保持了FMM算法的高效性.文章通过对崎岖地表模型的正演和层析反演试算,验证了基于MSFM的地震走时计算方法对复杂模型有很强的适应能力.研究表明该方法作为地震走时层析反演中高效高精度的正演算法,有很好的应用价值. 相似文献
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地震走时层析成像是反演地层各向异性参数分布的有效方法,但是关于地震各向异性介质走时层析成像的研究并不多,其技术远远没有达到成熟的阶段.在野外数据采集时,地表反射波观测方式相对井间和垂直地震剖面观测方式的成本更低,利用qP反射波走时反演各向异性参数具有更加广泛的实用价值.本文实现的TI介质地震走时层析成像方法结合了TI介质反射波射线追踪算法、走时扰动方程和非线性共轭梯度算法,它可以对任意强度的TI介质模型进行反演,文中尝试利用qP反射波走时重建TI介质模型的参数图像.利用qP反射波对层状介质模型和块状异常体模型进行走时反演,由于qP波相速度对弹性模量参数和Thomsen参数的偏微分不同,所以可以分别反演弹性模量参数和Thomsen参数.数值模拟结果表明:利用qP反射波可以反演出TI介质模型的弹性模量参数与Thomsen参数,不同模型的走时迭代反演达到了较好的收敛效果,与各向同性介质走时反演结果相比较,各向异性介质走时反演结果具有较好的识别能力. 相似文献
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利用井间地震层析成像方法探测隐伏断层 总被引：1，自引：0，他引：1
针对目前隐伏断层探测中存在的技术难题,提出了在地面反射地震勘探初步确定的断点附近,用井间地震层析成像方法探测隐伏断层及其上断点的埋深。首先介绍井间地震技术的应用现状和井间地震层析成像的基本原理,并结合实例讨论了井间初至走时层析成像的野外数据采集和室内资料处理方法。芦花台隐伏断层的井间地震层析成像结果表明,采用弯曲射线追踪方法反演得到的跨芦花台隐伏断层的井间纵波速度结构图像与钻孔联合剖面揭示的断层特征相吻合。 相似文献
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利用差异演化（Differential Evolution）非线性全局优化算法,设计了一种反演地壳速度模型和进行地震定位的方法,并给出了反演结果的具体分析.利用有限差分算法计算速度模型的走时场,可以节省大量的计算量,加快计算过程.反演得到的地壳速度模型和地震的震源参数可以直接用于地震层析成像研究,还可以利用地震层析成像得到的三维速度结构对地震重新定位,从而得到较为精确的震源参数.地壳速度模型的反演方法也可以用于三维速度结构的反演. 相似文献
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井间地震资料测井约束层析成像 总被引：1，自引：0，他引：1
王守东 《CT理论与应用研究》2009,18(4)
利用井间地震资料进行层析成像,由于受观测角的限制,其成像过程具有很强的不稳定性.为了提高成像过程的稳定性,本文将测井资料引入到反演过程中,利用测井资料约束井间地震反演成像过程.采用假设模型进行数值模拟和反演实验,并与无约束反演方法进行对比实验,多种反演结果对比表明,测井约束反演方法改善了层析成像过程的稳定性,提高了成像结果的精度. 相似文献
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地震层析成像研究的回顾与展望 总被引：12，自引：5，他引：7
对本世纪７０年代以来发展起来的地震层析成像研究及其在勘探地球物理领域的发展状况进行了简单的回顾,对地震层析成像研究今后的发展提出了开展多参数研究的设想,论述了地震层析成像研究中走时拾取、三维地震波场、三维地震时间场、广义线性反演解的分辨率问题以及重建图像的地质解释问题。 相似文献
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地震波初至走时的识别在地震勘探、人工地震层析成像以及全球地震层析成像方法研究中起重要作用．初至走时拾取的精度在很大的程度上影响地震层析成像及演的精度．本研究以提高地震波初至走时拾取的精度及定量化程度为目标,利用计算地震道时间序列分数维的方法,实现了地震波初至走时的自动拾取．本文以分形理论为基础,进行了地震道时间序列Hausdorff分数维的计算．计算结果表明地震道时间序列的分数维在初至到达前后具有不同的数值,其变化点能够定量指示出初至走时的位置．本文还给出了利用该方法对实测数据进行初至走时拾取的实例． 相似文献
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近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论"无限高频"假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索. 相似文献
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地震走时层析成像是地球物理反演中成熟的方法之一,已在许多领域得到广泛应用,并取得了良好的效果。本文介绍的地震层析成像方法包括模型参数化、射线追踪和理论走时计算、非线性方程组的线性化、线性化方程组的求解以及解的评价。观测数据使用了中国地震局地球物理勘探中心在岫岩陨石坑取得的浅层地震折射资料,反演得到两条近垂直交叉剖面的P波速度结构。结果表明,该坑为一简单坑,直接撞击形成的区域为直径约1．8km、深度约700m的坑体;坑中心深度约700m周围以及向下出现的7．0km／s以上的高波速可能是陨石撞击时所产生的高温高压使表层岩石达到熔融状态,改变了围岩的性质,致使围岩速度升高。 相似文献
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Robert L. Nowack 《Pure and Applied Geophysics》1990,133(2):305-315
In this paper, linearized tomography and the Herglotz-Wiechert inverse formulation are compared. Tomographic inversions for 2-D or 3-D velocity structure use line integrals along rays and can be written in terms of Radon transforms. For radially concentric structures, Radon transforms are shown to reduce to Abel transforms. Therefore, for straight ray paths, the Abel transform of travel-time is a tomographic algorithm specialized to a one-dimensional radially concentric medium. The Herglotz-Wiechert formulation uses seismic travel-time data to invert for one-dimensional earth structure and is derived using exact ray trajectories by applying an Abel transform. This is of historical interest since it would imply that a specialized tomographic-like algorithm has been used in seismology since the early part of the century (seeHerglotz, 1907;Wiechert, 1910). Numerical examples are performed comparing the Herglotz-Wiechert algorithm and linearized tomography along straight rays. Since the Herglotz-Wiechert algorithm is applicable under specific conditions, (the absence of low velocity zones) to non-straight ray paths, the association with tomography may prove to be useful in assessing the uniqueness of tomographic results generalized to curved ray geometries. 相似文献
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Recent advances in commodity high-performance computing technology have dramatically reduced the computational cost for solving the seismic wave equation in complex earth structure models. As a consequence, wave-equation-based seismic tomography techniques are being actively developed and gradually adopted in routine subsurface seismic imaging practices. Wave-equation travel-time tomography is a seismic tomography technique that inverts cross-correlation travel-time misfits using full-wave Fréchet kernels computed by solving the wave equation. This technique can be implemented very efficiently using the adjoint method, in which the misfits are back-propagated from the receivers (i.e., seismometers) to produce the adjoint wave-field and the interaction between the adjoint wave-field and the forward wave-field from the seismic source gives the gradient of the objective function. Once the gradient is available, a gradient-based optimization algorithm can then be adopted to produce an optimal earth structure model that minimizes the objective function. This methodology is conceptually straightforward, but its implementation in practical situations is highly complex, error-prone and computationally demanding. In this study, we demonstrate the feasibility of automating wave-equation travel-time tomography based on the adjoint method using Kepler, an open-source software package for designing, managing and executing scientific workflows. The workflow technology allows us to abstract away much of the complexity involved in the implementation in a manner that is both robust and scalable. Our automated adjoint wave-equation travel-time tomography package has been successfully applied on a real active-source seismic dataset. 相似文献
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利用山东区域地震数字台网提供的数据,通过三维层析成像方法结合山东地质构造实际情况,对山东区域进行联合走时反演地壳速度结构,获得该区分辨率较高的三维速度结构图像。结果表明：不同深度上的速度分布反映出山东地区深部构造的某些重要信息,为进一步研究该区的活动构造及地震参数计算提供科学依据。在地壳速度结构与中强地震活动的关系上,再次显示出中强震多发生在速度结构高速单元与低速单元的过渡带附近,说明中强震的孕育与震源区周围介质的不均匀性有关。 相似文献
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1980—2012年河北省及邻区测震台网地震记录,使用了河北省南部及邻区（34.0°—38.0°N,112.0°—118.0°E）63个固定地震台站和4 540个地震事件,得到27 709条P波到时数据,采用速度结构与地震位置联合反演的方法,获得研究区内地壳P波三维速度结构,重新确定中小地震震源位置。速度结构揭示：研究区域内地壳的P波速度结构存在明显的横向不均匀性,在10—25 km深度上横向不均匀性更加显著;大地震基本发生在速度异常体或高低速交界区域。地震重新定位结果显示：地震P波走时均方根残差（RMS）从1.68 s降到0.82 s;地震呈明显条带状分布,震源深度与地质构造年代具有一定负相关性。 相似文献
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使用阻尼最小二乘法进行震源参数和地壳三维速度结构的走时联合反演．所用资料为Ｓ波和Ｐ波到时差,并用人工地震资料的二维解释结果作为三维速度模型的特定约束条件．为建立初始模型,又利用天然地震构成了准二维剖面．在走时反演基础上,利用遗传算法进行了几个地震事件的波形反演尝试,并对走时反演获得的地壳速度结构模型的局部进行了修正．以３４°～４２°Ｎ,９４°～１１２°Ｅ作为研究区域,在该区域中收集了１９８６年以来大量地震的Ｓ波和Ｐ波到时差资料,７条人工地震二维速度剖面资料和２个数字化地震台的几个地震的三分向记录资料．对这些资料进行了处理,最后得出了０～２５ｋｍ深度不同截面的速度分布,并对所得结果进行了分析． 相似文献
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近年来，远震走时层析成像方法有了长足的发展，在地下结构反演的研究中获得了众多成果。针对射线在台站下方覆盖率较差而导致远震反演方法对地壳速度约束不足的问题，本文提出了一种新的地壳异常体改正方法——对同一台站的相对走时残差进行求和平均去均值，消除了地壳中复杂的速度异常体对上地幔速度结构反演的干扰，反演结果具有更优的相对走时残差分布，同时反演得到的速度模型具有更小的数据方差。 相似文献
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应用地震波速CT和吸收CT相结合的方法对山东省招远市界河金矿隐伏采空区进行了联合探测研究．波速CT是利用地震波走时资料反演地质体内部波速结构;吸收CT是通过能量变化观测反演吸收系数分布．地震波速对岩性敏感,吸收系数与岩石的完整性关系更密切在界河金矿采空区探测中利用地震波速和吸收系数为层析物理量,在巷道和地表间进行透射观测,以优于2m的分辨率清楚地揭示了测区内采空区和断裂破碎带的分布,探测结果已被后期的采掘所证实．探测的成功为解决同类问题提供了一种可行的方案,对促进工程地球物理探测技术的发展也有重要意义． 相似文献