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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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利用初至波走时速度成像进行近地表静校正的方法 总被引：1，自引：0，他引：1
提出了一种利用常规地震初至波走时速度成像进行近地表静校正的方法。该方法的基础是回折波射线的走时层析成像，它能准确地求出近地表连续速度分布，用浅层速度成像结果能够得到准确的近地表静校正量。文中给出了初至波走时射线层析成像的理论模型试验结果，成像是令人满意的。 相似文献
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基于Matlab平台GUI的地震走时层析成像快速实现 总被引：1，自引：0，他引：1
地震走时层析成像是地球物理反演中的成熟方法之一,已在许多领域得到广泛应用,并取得了良好的效果。本文围绕地震走时层析成像GUI的快速实现,首先简要介绍了地震走时成像方法的原理和方法,并基于Matlab软件平台,利用GUI开发环境编写了二维横向非均匀地震走时层析成像图形用户界面（GUI）,实现了方便快捷地反演地震测深资料的速度结构并以人机交互方式快捷灵活地将图像显示出来;结合实际观测资料处理结果表明,本文编制的GUI软件能够有效地实现地震走时层析成像结果的窗口化、图像化和快捷化。 相似文献
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立体层析成像是一种新的地震反射波层析成像方法,能为叠前深度偏移提供较为精确的宏观速度模型。本文研究了立体层析成像的实现方法,包括斜率与走时数据的拾取、离散速度模型构建和初始化、射线参数的确定、斜率和走时及射线计算以及反演问题解法等,建立立体层析成像的算法流程。并通过对Marmousi模型试验,对立体层析成像运行所需的主要参数,如初始速度模型、拾取数据量、离散网格尺寸、速度平滑权重等进行测试和分析,总结这些不同参数对立体层析反演结果的影响规律,用以指导生产实践。 相似文献
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高频假设下的地震射线理论以及相应的地震成像理论表明,在射线稀疏条件下,不可能得到较高分辨率的构造成像;而有限频射线理论更符合实际地震的传播规律,即地震波的走时不仅与中心射线(传统的几何射线)上的速度分布有关,而且与中心射线附近一定范围(称其为第一菲涅耳体)内的速度异常分布有关.鉴于此,本文提出了计算多震相地震波菲涅耳体有限频射线的方法,并定义了走时敏感核函数,同时给出了利用多震相菲涅耳体有限频射线进行速度模型和反射界面同时反演成像的公式.利用多震相走时资料,使用传统射线层析成像方法与有限频射线层析成像方法进行了速度和界面的同时反演成像.结果表明,当射线密度较小时,无论是对速度模型的重建还是对反射界面几何形状的更新,有限频射线层析成像方法均优于传统射线层析成像方法, 而变频有限频射线层析成像则是实际地震层析成像的首选反演算法. 相似文献
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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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层析反演是速度建模中最重要的方法之一,结合偏移成像在成像域进行走时层析速度反演是当前比较成熟有效且广泛应用的技术.本文从高斯束偏移成像条件出发,在波动方程的一阶Born近似和Rytov近似下,推导了成像域走时扰动与速度扰动的线性关系,建立了成像域走时层析方程及其显式表达的层析核函数.该核函数的本质是有限频层析核函数,利用该核函数替换常规射线层析核函数可以明显提高层析反演精度.该核函数的计算关键是背景波场格林函数的计算,本文利用高斯束传播算子计算格林函数进而得到走时层析核函数,实现方式灵活高效且计算精度较高.基于高斯束传播算子的偏移成像与层析成像相结合进行深度域建模迭代,体现了速度建模与偏移成像一体化的思想.数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束传播算子的成像域走时层析方法的有效性. 相似文献
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对2019年在台湾海峡6.2级地震震区布设的N01、NE02测线地震测深剖面的Pg波走时进行层析成像反演,获得测线下方地壳上部二维速度结构。对N01测线单道反射地震测深剖面进行多次波衰减等处理,并与Pg波成像结果进行对比。研究结果表明,采用走时层析成像方法与单道反射地震测深剖面获得沿探测剖面沉积层上地壳基底形态特征等具有较好的对应关系。由于测线穿越多个地质构造单元和多条断裂带,走时层析成像和单道反射地震测深剖面结果综合显示研究区结晶基底面起伏较大,沉积层速度和厚度变化较剧烈,受台湾海峡西部新生代构造活动影响,显示了相应的断裂或不同地质构造单元在上部地壳内的结构特征。 相似文献
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非线性问题的逐次线性化方法的每个线性化过程可通过最小二乘ＱＲ分解算法求解．为了精确地描述和控制逐次线性化迭代过程，引入迭代阻尼系数．首先根据模型拟合表最小的准则确定满足最佳一次线性化效果的最佳初始迭代阻尼系数；然后随遂次线性化迭代而减小迭代阻尼系数，并加入松弛因子对每次迭代输出的波速修正量进行控制；最后根据混沌理论，采用Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数和模型拟合差的变化，描述第ｋ次迭代所处的状态，在解估计的方差急增之前及时停止迭代，获得可信度和分辨率最佳的解估计．模型计算与实例证明方法有效． 相似文献
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在时间域中,利用地震记录中的振幅与上升时间信息可以计算出岩石介质的品质因子Q值.由于震源能量难以测量,本文通过共炮点道集相邻道循环对比的方法,消除了震源对计算过程的影响,推导出时间域相邻道振幅与上升时间衰减成像的计算公式,并在振幅衰减成像的计算过程中,去除了非粘滞性衰减成分.为了更全面地综合利用波形信息,并充分利用各种方法的长处,将波速成像、振幅衰减成像、上升时间衰减成像集成到一个处理流程中,通过在岩体结构研究中的实际应用,证明这种综合方法具有灵活、实用、可靠的特点. 相似文献
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Attenuation Tomography of the Yellow Sea/Korean Peninsula from Coda-source normalized and direct Lg Amplitudes 总被引：1，自引：0，他引：1
Sean R. Ford William S. Phillips William R. Walter Michael E. Pasyanos Kevin Mayeda Douglas S. Dreger 《Pure and Applied Geophysics》2010,167(10):1163-1170
We invert for regional attenuation of the crustal phase Lg in the Yellow Sea/Korean Peninsula (YSKP) using three different amplitude attenuation tomography methods. The first method solves for source, site, and path attenuation. The second method uses a scaling relationship to set the initial source amplitude and interpret the source term after inversion. The third method implements a coda-derived source spectral correction. By comparing methods with slightly different assumptions we are able to make a more realistic assessment of the uncertainties in the resulting attenuation maps than is obtainable through formal error analysis alone. We compare the site, source and path-terms produced by each method and comment on attenuation, which correlates well with tectonic and topographic features in the region. Source terms correlate well with each other and with magnitude. Site terms are similar except for two stations that are located in a region that has the greatest difference in path term, which demonstrates the site/path trade-off. Another region of path term difference has the fewest crossing paths, where the tomography method employing the coda-derived spectral correction may perform more accurately since it is not as susceptible to the source/path trade-off. The Bohai Bay basin, an area of extension, is a region of high attenuation, and regions of low attenuation occur along topographic highs located in the Da-xin-an-ling and Changbai Mountains and Mount Taishan. 相似文献
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岩样中包体构造的CT实验探测 总被引：1，自引：1，他引：1
CT技术图象重建方法可分为变换法和代数法两大类。本文讨论了几种代数重建法的特点,开展了地球物理CT技术在岩石实验中应用的探讨性工作。研究表明,实验数据的测量误差直接影响着反演结果,当测量误差比较大时,即使数据量很大,也难以提高反演结果的分辨。岩样的吸收、换能器与样品的耦合、岩样均匀性等因素对实验数据的测量精度都有着重要的影响。文中还针对实验条件进行了数值模拟,以检验本方案的可行性,并对当前流行的BPT、ART和SIRT算法及其组合算法的成象能力结合本实验的条件进行了性能的比较。结果表明:BPT方法计算简单,但所给出的图象偏粗糙,特别是在井间观测时水平方向的分辨率较差;ART方法收敛速度快,图象的反差大,反演结果的高频成分比较丰富,但边界异常大;SIRT方法收敛速度慢,图象的低频比较好,结构平滑,边界异常小,反演受测量误差的影响比较小。综合了ART和SIRT两种反演方法特点的ART-SIRT联合反演方法比较理想,发挥出了各自的长处。 相似文献
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Analyses of travel times and amplitudes of crosshole georadar data provide estimates of the electromagnetic velocity and attenuation of the probed media. Whereas inversions of travel times are well established and robust, ray-based inversions of amplitudes depend critically on the complex directive properties of the georadar antennae. We investigate the variations of radiation patterns in the presence of water-filled boreholes and/or changes of electrical material properties in the vicinity of the transmitters or receivers. To assess the implications of such complicating factors for ray-based georadar amplitude tomography, we generate crosshole georadar data for a suite of canonical models using a finite difference time domain (FDTD) solution of Maxwell's equations in cylindrical coordinates. The emitting dipole-type antenna is approximated by an infinitesimal vertical electric dipole, whereas a corresponding receiving antenna is emulated by recording the vertical component of the transmitted electric field. Inversions of the amplitudes of these synthetic data demonstrate that the presence of water-filled boreholes as well as changes in the material properties along the boreholes may cause substantial artifacts in the estimated attenuation structure. Furthermore, our results indicate that ray-based amplitude tomography of crosshole georadar data is unable to constrain absolute values of attenuation. Despite these inherent limitations, the method is surprisingly robust at detecting and constraining relative changes in attenuation. In particular, we find the method to be highly effective for locating conductivity contrasts that are not associated with corresponding changes in dielectric permittivity, and hence, cannot be located by travel time tomography alone. 相似文献
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Cross-hole imaging method using Time Domain (TD) and Frequency Domain (FD) parts of cross-hole radar tomography data acquired using Step Frequency Ground Penetrating Radar (SFGPR) was implemented. This method was adopted for imaging foundation of a dam to check if the foundation was free of geological weak zones. The dam site is characterised by massive and jointed-phyllites associated with major and minor shears. The cross-hole radar tomography data was acquired in the frequency bandwidth of 250 MHz, from the deepest level gallery up to a depth of 40 m in the foundation. In TD, first arrival time and amplitudes of radio waves were inverted using Simultaneous Iterative Reconstruction Technique (SIRT) resulting in velocity and attenuation tomograms. The tomograms showed nearly uniform velocity or attenuation structure in the respective tomographic plane. Subsequently, cross-hole radar tomography data was analysed in FD for a variation of spectrum-amplitude at different frequencies. Amplitudes picked at each single frequency were then inverted using SIRT for obtaining frequency domain attenuation tomogram (FDAT). The FDAT clearly showed presence of anomalous high attenuation zones in the depth range of 23–33 m of the tomographic plane. The anomalous zones in the attenuation tomogram are weak zones in the foundation. To validate the above observations, cross-hole seismic tomography was also done in the same boreholes. Cross-hole seismic tomography results showed low velocity (p-wave) zones around the same location corresponding to the high attenuation zone in FDAT, bringing the dormant weak zone to light. This enabled fine-tuning of the reinforcement design and strengthening the weak zone. This paper discusses the cross-hole radar tomography imaging method, the results of its application in imaging weak zones in the foundation and the comparison of cross-hole radar tomography results (in TD and FD) with the cross-hole seismic tomography results. 相似文献
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利用146个台站记录的中国地震年报及黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古四省地震台网观测报告的6371个近震46652条横波振幅与周期资料,采用二维层析成像方法反演东北地区地壳介质品质因子Q0空间分布图像.在绝大部分研究区都可达到2°×2°的分辨率.结果表明,东北及周边地区地壳介质品质因子Q0平均值为323,其Q0值分布及其所揭示的衰减变化特征与研究区的地表构造具有明显的相关性,如华北平原、松辽盆地和海拉尔平原等沉积层较厚的区域通常呈现为低Q0值;而燕山、太行、兴蒙褶皱带等沉积层薄或基岩出露的区域则呈现为相对高的Q0值.整个东北地区呈现高低衰减带相间分布. 相似文献
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B. Romanowicz 《Pure and Applied Geophysics》1998,153(2-4):257-272
—Resolving the lateral variations of attenuation in the deep mantle by tomographic methods holds potential for constraining its thermal structure and dynamics. It is a challenging subject which has been addressed by only a few studies until now. We here review the main motivations behind pursuing this challenge, the difficult issues involved in separating effects of anelastic attenuation from scattering and focusing due to propagation in 3-D elastic structure and finally discuss the current status of global attenuation tomography. 相似文献
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对Lg波衰减模型中建模误差的统计特征进行了系统研究,并建立了地壳二维Lg波衰减模型。由于Lg波振幅可能受到几何扩散函数的强烈影响,合理评估反演过程的误差对于能否使用最小二乘意义下的反演非常重要。通过在川滇及其邻近地区收集的建模误差样本,使用K-S数值检验方法、Q-Q图和正态分布图形检验方法对Lg波衰减层析成像反演的输入数据中建模误差的分布特征进行了统计分析。采用奇异值分解（SVD）和反投影方法,分别获得了川滇地区的QLg模型,定量计算模型的协方差矩阵和分辨率矩阵,定量评估了QLg模型中每个格点的分辨率和误差。结果表明:在一阶近似条件下建模误差服从正态分布;通过开发的数据筛选程序,可以产生一个接近完美正态分布的数据集;与反投影方法相比,利用SVD方法获得的地壳Q值的分辨率更高;在射线覆盖较好的区域,QLg模型的分辨率达到100 km,相对误差小于3%。 相似文献