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1.
给出了一种用地震折射波初至走时确定二维速度的迭代层析成象反演法。该反演法适用于源－接收器间距比常规剖面法密的折射剖面，它是以线性化问题的迭代解为依据，不仅能用于近水平界面的几何形态，而且也能用于连续速度变化的情况。每次迭代中用射击法进行两点间的射线追踪，来建立线性系统。速度场用速度梯度为常数的三角形单元定义，这样射线路径可解析计算。根据正问题的不同线性化公式对两种不同的反演方法作了研究。用线性化走时－速度雅可比行列式反演得出的结果比用更近似于一般级数展开法的慢度公式的结果好。分辨率的例子不仅揭示了源－接收器组合方式及速度结构对分辨率的影响，而且也揭示了射线的几何形态造成的水平向模糊不清和分辨率随深度降低。反演例子表明，使用较好的初始模型时，整体范数产生的解比用最小扰动法计算的解更接近真实模型。对不均匀射线覆盖产生的条纹作用及其排除作了实例说明。 相似文献
2.
《地球物理学进展》1990,(2)
多数井间地震走时层析成象法是将震源到接收器间的射线路径近似为直线,但这只有当研究区域速度变化较小时才有效.实际上许多地区都可观测到速度变化达到10—20%以上,引起显著的射线弯曲.虽然在研究井间成象问题时有人已考虑到这一非线性效应.但多数结果并不令人满意.本文提出一种二维射线追踪的迭代反演方法并成功地应用于野外实测数据. 本方法是先进行迭代射线追踪然后来修改速度模型.每次迭代都把在当前模型中经射线追踪计算得到的理论走时与观测走时之差通过线性方程组与未知的速度扰动联系起来,并通过阻尼最小二乘法求出用来修改模型的速度扰动.迭代一直进行到理论走时与观测资料拟合到给定误差,或走时拟合无法再改进时为止.理论模拟表明本方法经几次迭代后就可收敛到正确解. 利用这一方法处理了结晶岩地区的实测井间地震实验数据.地震波的频率范围是1—6.6 kHz,允许的分辨率为几米.得到的速度图象与其它地质和地球物理资料十分吻合.根据求解的速度模型计算出的马斯洛夫(Maslov)理论地震图与实际波形图相当一致,这也有力地验证了本反演方法的有效性. 相似文献
3.
秦自耕 李子轩 庹先国 李怀良 杜小龙 QINZi-geng LIZi-xuan TUOXian-guo LIHuai-liang DUXiao-long 《地球物理学进展》2015,(2):769-775
地震走时层析建模技术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,在地震反演过程中需反复计算地震射线走时.本文采用交互初至拾取方法,通过层析反演出近地表模型,对比分析了走时层析反演表层模型与野外表层模型差别,从而引入了控制点成果约束的层析反演综合建模技术.最终将野外调查成果同走时层析反演建模结合起来,运用非线性走时层析反演技术,通过可视图片、数据、曲线的比较,得出如下结论:在速度纵横向变化大的复杂地区,通过野外资料与室内处理信息交互约束,可以为建立符合实际情况的近地表模型奠定基础,进一步为地震采集资料静校正处理方法的确定和叠加剖面品质提高创造了条件. 相似文献
4.
多震相走时和波形三维地震成象方法及在祁连山地壳结构研究中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
本文的理论方法是以几何射线理论为基础发展起来的、天然地震走时反演技术及天然地震层析成像技术。它存在着震源函数与介质参数的解耦问题。本研究采取了五种方法来改善反演结果。包括,利用,Pg,Pn等震相增大约束条件;用已有精度较高的人工地震测深结果作速度约柬：用波形反演来修改模型,把诸多物理量开发出来互为约束,以修改后的模型再作反演,使解的稳定性大大提高：采用最优化过程,选择遗传算法。可以进行震源定位,走时反演,波形反演：得到任意深度的速度分布及从地表到Moho面的速度剖面。用于在祁连山地区的结果表明,这些层析剖面对认识大地构造、重大深部事件动力学是很有益的。 相似文献
5.
《地球物理学进展》1990,(3)
本文讨论了射线和射束理论地震图对速度模型和弯曲界面变化的敏感性.Nowack和Lutter(1989)以前的成果给出走时和射线振幅相对于光滑变化的速度变化导数,在实施构造的线性化最大似然反演时这些导数是需要的.在射线近似中,局部应用Snell定律、校正波前曲率以及使用局部平面波反射/透射系数来体现光滑界面,利用费马原理可沿着原始射线轨迹直接计算走时的偏导数.对于反射/透射射线的振幅扰动,必须考虑扰动后的两点射线轨迹的射线偏移.本文遵循的方法是利用没有额外射线追踪的扰动理论近似计算扰动后的两点射线,然后沿着这条近似的两点射线直接计算扰动的射线振幅,包括修正过的反射/透射系数和几何扩展.进行了若干次数值实验,利用走时和振幅反演速度和界面形状来检验所得出的偏导数算子、走时和振幅反演结果,还与对大尺度性质不太敏感而对不均匀曲率较敏感的振幅作了比较. 相似文献
6.
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
7.
WTW(Wave equation traveltime+Waveform inversion)反演是基于波动方程的走时反演（WT反演）和波形反演的联合反演方法.WT反演利用波动方程计算走时和走时关于速度的导数，和传统以射线为基础的走时反演相比，具有不必射线追踪、不必拾取初至、不必高频假设以及初始模型和实际模型差别较大时也能较好收敛等优点，但WT反演与波形反演相比其结果分辨率低.与之互补的是，波形反演的反演结果分辨率高，但是当所给初始模型和实际模型相差太大时，波形反演迭代算法容易陷入局部极小点.可见结合两种方法的WTW反演是一种比较好的联合反演方法.常规WTW迭代算法是首先以WT反演为主反演得到地质模型的整体特征，然后再以波形反演为主反演模型细节，该算法耗时和占用计算机存储空间接近WT反演或波形反演的两倍.为了节省运算耗时和计算机存储空间，往往采取首先单独利用WT反演然后再单独利用波形反演的算法.这样做的缺点是不能紧密结合两种反演方法，使得它们的优缺点在每一次迭代中无法得到互补，从而影响了最终的反演结果.针对以上事实，本文提出一种新的方法实现WTW，使得WTW运算速度和存储空间在任何情况下等同于WT反演或波形反演.模型计算表明新的算法具有更好的收敛性. 相似文献
8.
许多井间地震走时的层析成象解释方法是将震源和接收器之间的射线路径近似为直线,而不管射线路径上速度结构的不均匀性效应。当速度没有多大变化时,这样的近似是有效的。在许多地区观察到的速度横向变化为10—20％,甚至更多,这引起了射线相当大的弯曲。有些工作已经考虑了这种非线性效应,但在应用于井间地震问题时,还没有出现许多成功的实例。在这里我们提出了一个基于二维射线追踪的迭代反演方法,并成功地应用于野外资料。这个解释方法是由迭代射线追踪和更新速度模型来实现的。在每次迭代中,通过一个线性方程组将资料和由射线追踪得到的当前模型的走时差值与未知的速度扰动量联系起来。用阻尼最小二乘法求得这个速度扰动量,并因此更改模型。这个迭代过程一直进行到合成走时和野外资料间的拟合达到给定的误差范围之内,或者直到走时拟合不再有改进为止。我们把这个方法应用于结晶岩中井间试验所得的野外资料(Wong,1983)。地震图的频率范围是1—6.6kHz,允许速度结构的分辨率达到几米的数量级,所得的速度图象与其它地质和地球物理数据符合得很好。 相似文献
9.
论地震波初至走时的计算方法 总被引：3，自引：0，他引：3
本文主要论述了近来出现的计算地震波初至走时的一些新方法。这些方法可以分为两大类,一类是利用基于解决最短路径问题的方法来求解地震学中任意两点间的射线路径及走时;另一类是直接求解程函方程。这些方法不仅适用于任意几何位置的源点-检波点排列,而且适用于介质速度的任意变化,其计算精度和效率也比通常使用的射线追踪方法如试射法和弯曲法要高。 相似文献
10.
采用新近提出的多次波射线追踪正演算法,结合共轭梯度法求解带约束的阻尼最小二乘最优化反演问题,分析讨论了利用多震相走时资料进行联合反演成像的方法及技术.考虑到不同震相走时的拾取误差不同,反演算法中引入了不同震相种类数据的权系数; 由于同时反演速度模型和反射界面起伏中不同模型参数变化对走时影响程度的不同, Jacobi偏导矩阵元素中引入了不同参数的归一化因子; 另外,为了克服射线密度过大(或过小)区域速度模型的过度(或欠)更新问题,反演算法中引入了等权射线密度的概念.几种数值模拟实例表明(含噪声敏感性试验): 多波走时的联合或同时反演成像技术是一种提高走时成像空间分辨率,进而降低重建模型失真度行之有效的方法. 相似文献
11.
射线追踪方法是研究地震波在横向非均匀地壳介质中传播的重要方法.本文推导了理论走时对网格化节点速度的偏导数公式,提出了针对深地震宽角反射/折射剖面数据反演的联合迭代法,并使用该方法对横跨龙门山断裂带中段的一条深地震宽角反射/折射剖面进行了反演和解释.首先,对每一炮的观测数据进行一维反演,在此基础上插值出一个粗略的二维速度模型;然后,使用射线追踪方法计算理论走时,再根据理论走时与观测走时的拟合程度对二维模型进行调整,以获得更加接近实际的二维速度模型;最后,利用联合迭代法对观测走时进行反演,经反复迭代使所有接收点理论走时与实测走时的残差平方和最小,最终获取该剖面的二维地壳速度结构.反演结果表明:测线东段的沉积盖层明显厚于中段褶皱带和西部高原,中部褶皱带部分地区出现基岩裸露;构造转换带两侧的地层分界面近于水平层状分布,其西侧的中、下地壳内各存在一个层间速度间断面;构造转换带内存在薄厚不等的低速层,自西向东有增厚趋势.此外,龙门山断裂带的3条主断裂向下深切结晶基底,这是由于西部松潘—甘孜地块自西向东运动,受到刚性扬子地块的阻挡,沿铲式断裂向上爬升所致;而在断层上盘距地表约15 km深处出现的最大剪应力极值区,正是发生汶川MS8.0地震的震源位置. 相似文献
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《地球物理学进展》2016,(4)
使用Zelt和Barton的方法,通过一个计算效率高的有限差分求解eikonal方程,正演计算走时和射线路径.使用最小二乘QR分解法,求解稀疏线性系统方程组.使用正则化层析反演,结合用户给定的最小的、最平坦和最平滑的扰动限制,每一个加权因子随深度变化.结合数据残差和模型粗糙度的最小化,为数据残差提供一个最平滑的近似模型.该反演方法为非线性反演,需要一个初始模型,在每一次迭代时,需要计算新的射线路径.使用二维初至走时数据,对某油田二维井间地震实际资料进行无限频率初至走时层析反演.将反演所得到的速度与井的测井速度曲线相比较,二者吻合程度较高,表明该反演方法所得速度的分辨率比较高.证实了二维无限频率初至走时层析反演可以为全波形反演提供一个分辨率较高的长波长速度模型,从而为全波形反演井间地震实际资料提供了一个比较可靠的初始速度模型. 相似文献
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本文介绍了采用相遇观测系统中全部走时分支曲线双向同时二维反演拟合法。对翁牛特东部地区的三条剖面基底折射资料二维反演，文中展示了各条剖面的理论走时对比图，射线追踪图，二维速度结构分布图，一维速度柱状图以及理论地震图。 相似文献
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利用矢量射线追踪正演模拟技术,计算地震波传播的路径及走时,进而利用射线走时及路径的内插,发展了弯曲射线迭代反演技术。该方法可用来重建井间地层的速度图像。基于所发展的方法,我们对两种较为复杂的典型地质是行了井间速度重建。结果表明该方法是一项快速、高精度的跨孔数据速度重建技术。 相似文献
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《地球物理学进展》1991,(2)
过去十多年中三维速度模型的走时计算已变成很平常的事了,已经研究出处理初值问题的许多方法,初值问题是从已知震源位置和迹线向一定距离的地表追踪射线。对三维模型中更为困难的边值射线追踪问题重视得不够。在三维边值射线追踪问题中,源和接收器的位置都是已知的,在固定的端点之间找出一个或多个极小时间路径。本文提出了用于边值射线追踪的新方法,该方法使用普通数值积分求解初值问题并迭代修正发射角直到射线到达接收器为止。由于用描述波前的几何扩散的表达式来确定任何时间的射线与从源发出的发射角之间的关系,使这类‘试射’技术更有效。数值积分的使用使得这种方法适合于各种各样的构造,这些构造包括速度随深度平滑变化的模型以及那些有任意指向的间断面的模型。本文给出了走时精度的研究及几类速度模型效率的讨论。为了改进第一对猜想的发射角,必须解小规模非线性反演问题,在穿过接收平面上,接收器位置与射线的波至点之间的差值将失配面描述成射线的两个发射角函数。即使对相对简单的一维速度模型,失配面的形状可具有局部极小值和多个‘总体’极小值,该研究使人们对小规模的地球物理反演问题的非线性将有深入的了解。 相似文献
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本文介绍了多震相的层析成像的思路和算法，通过穿透和反射走时可以同时作出２维和３维慢度（速度的倒数）重建。我们分析了在穿透和反射数据中确定速度和深度的不确定性，并认识到深度扰动对反射走时异常比慢度扰动更敏感。由不同波类型所提供的对速度和深度的约束，这个算法实际上减少了在一般反射层析成像在速度和深度之间的不确定性，并且也避免了在穿透层析成像中的不确定问题。线性化反演是通过从反射界面深度由分离速度参数迭代进行的。使用一个快速的２－Ｄ和３－Ｄ射线跟踪算法来计算穿透和反射走时和对幔度及反射界面深度的偏导数。深度和速度都用立方Ｂ样条函数来进行参数化。合成例子表明，当同时考虑穿透和反射时间，层析成像的结果得到改进。这个方法也应用到英国煤炭测量局（ＢｒｉｔｉｓｈＣｏａｌＭｅａｓｕｒｅｓ）沿跨线排列所记录的逆ＶＳＰ数据组。通过使用波形配合技术，用同时确定时间延迟和叠加权，可以自动拾取旅行时间。所观察到的逆ＶＳＰ层析成像可比周围介质具有较低速度的两个断层区域成像。断层的位置由附近的反射测线所确定。本文还讨论了在复杂２－Ｄ和３－Ｄ非均匀各向同性介质中地震射线跟踪方法。界面的几何形状和水平速度场都通过使用非均匀步长立方Ｂ－样条节点 相似文献
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基于纵横波初至走时数据的层析成像方法越来越广泛地被应用于揭示不同构造域壳幔速度结构特征.我们从同一地质体的纵横波速度属性相关这一基本思想出发,提出一种相关反演成像的方法:纵横波速度反演交替进行,在迭代反演过程中每通过一次反演获得相应的纵波速度(或横波速度)结构后,更新相应的纵横波速度比模型以及相应的横波(或纵波)速度反演的初始模型,然后继续开展后续横波(或纵波)速度反演工作.在反演过程中依据纵横波速度的相关性信息和射线路径长度将走时残差以不同权重分配到射线路径经过的单元,依据网格节点周围平均的慢度扰动更新速度模型.正反演过程分别基于有限差分走时计算方法和反投影成像方法.两种典型模型试验表明,该技术应用于上地壳速度结构反演成像过程,可有效提高反演结果的可靠性,在很大程度上避免了常规单独反演纵波和横波速度过程容易带来的畸变和失真.该方法应用于重建青藏高原西部札达—泉水沟深地震测深(DSS)剖面下方的上地壳速度结构,揭示出与青藏高原西缘板块碰撞相关的上地壳速度结构特征. 相似文献
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跨孔雷达全波形反演是一种使用全波形信息反演两钻孔之间地下信息的层析成像技术.常规的层析成像反演大部分采用射线追踪方法,其中基于初至时的射线追踪方法可以反演出速度剖面（介电常数剖面）,基于最大振幅的层析成像可以反演出衰减剖面（电导率剖面）.常规射线追踪方法有许多不足,究其原因是该方法仅使用了小部分的信号信息.为了进一步提高成像分辨率,本文全面推导了全波形跨孔雷达层析成像反演方法,该方法利用雷达波全幅度相位信息能够反演出地下高分辨率的介电常数和电导率图像.本文通过基于局域网的分布式并行算法,有效地解决了巨量数据正演计算问题.文中首先建立了基于单轴各向异性介质完全匹配层的时间域有限差分二维正演算法,进而通过应用包括时间维度在内的全波场信息与残场逆向传播的全波场信息乘积来计算梯度方向,通过求取以步长为自变量的目标函数的极值确定步长公式,并提出以第一次介电常数反演作为同步反演的初始模型,能够有效提高收敛速度.本文对多组模型进行成像实验,取得了较好的反演效果. 相似文献
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