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《地球物理学报》2021,64(6)
常规探地雷达(GPR)逆时偏移大都未考虑高频电磁波在地下高电导率介质中传播的强衰减特性,致使高衰减区域的成像质量低;实际地下结构呈三维空间分布,二维GPR逆时偏移难以将反射波准确归位和绕射波完全收敛于真实位置.为此,本文构建了一种基于电磁波衰减补偿的三维GPR逆时偏移算法.该算法采用三维时域有限差分法计算正传和反传电磁波场,并通过改变反传电磁波方程中包含电导率的衰减项的正负号,人为保持反传时的时间对称性和反转不变性,以补偿正传时衰减的能量;零时刻成像条件用于获取地下三维结构的成像结果.数值试验结果表明:相比于常规GPR逆时偏移算法,基于电磁波衰减补偿的三维GPR逆时偏移可精确补偿电磁波在地下高电导率介质中正传衰减的能量,高电导率区域的成像精度更高,分辨率更好,抗干扰能力更强,其结果更有利于指导后续雷达剖面的解译. 相似文献
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介绍了地幔电性结构、地幔温度、地幔含水量等参数对地球动力学和地幔动力学过程的重要科学意义,综述了近年来利用海底电缆在该领域的主要研究进展.本文首先介绍了日本利用海底电缆探测地幔深部结构的方法原理与发展历程,然后阐述了该方法的观测方式、观测系统与仪器,综述了国际上近年来利用海底电缆在环太平洋地区海底的观测资料进行地幔一维电导率结构、三维电导率分布的研究进展.基于海底电缆的观测数据进行反演的结果表明,太平洋海域地区地球深部存在410 km,660 km的电导率不连续面,此不连续面与地震资料的波速不连续面基本一致,为地幔不连续面提供了新的地球物理证据.在根据由海底电缆观测数据反演得到的太平洋地区地球内部电导率分布基础上,综述了综合深部地震波速、岩石高温高压实验等,将电导率的分布转换为地球内部的温度场分布、推导地幔过渡带水的浓度进而转换为地幔过渡带的含水百分比(含水量)的方法技术与研究进展.研究结果表明,夏威夷和北日本海地幔过渡带电导率异常主要受温度控制,菲律宾海域地幔过渡带的电导率异常除了和温度有关外,还受含水量影响,该处地幔过渡带的含水量大约在1％左右.这些研究表明,海底电缆探测方法,在地球深部探测尤其是地幔不连续面的探测、地幔温度场分布与特征、地幔含水量等方面有重要的作用.最后,展望了海底电缆探测方法的研究与发展,这些研究方法及成果对认识中国海域地球内部机构提供一定的参考. 相似文献
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在构建现代地球模型时,地球内部分层结构主要是根据地震波资料确定的;而地球内部密度及弹性参数,特别是地幔以下大尺度结构的密度分布,则主要是根据地球自由振荡的弹性简正模观测资料确定的.本文概述了地球自由振荡简正模本征值的求解理论和方法,介绍了球型和环型模态位移场表达式,讨论了地球自由振荡模态的衰减、分裂与耦合效应;总结了多线态分裂谱线探测和分裂参数估计的方法,综述了利用弹性简正模开展地震矩张量、地球三维非均匀性结构和内核超速旋转约束与反演研究的主要进展和存在的问题.最后作为展望,本文还讨论了地球自由振荡简正模的未来研究趋势. 相似文献
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CSAMT数据三维可视化的方法 总被引：1，自引：0，他引：1
CSAMT(可控源音频大地电磁法)是地球物理勘探中电法勘探的一种经济且有效的方法,传统的方式是通过手动或自动的方法绘制剖面图、等值线图等来展示其探测的数据,这些方式往往具有数据展示不全面、效果不直观等缺点.为了克服这些缺点,本文利用计算机三维可视化技术,以甘肃玉门某地区的数据为例,探索并实现了CSAMT数据三维可视化构模的方法.文中首先分析了CSAMT数据的存储方式与空间分布,提出了一种高性能的数据读取与组织算法;接着文章根据原始的数据信息,提出了基于探测方向数据点生成TIN的方法,建立了测线模型;为了更好地预测勘探范围内的三维空间情形,文章实现了一种高效的CSAMT数据快速局部插值算法,进而实现了数据场模型的建立.本研究表明,通过三维可视化技术将CSAMT数据建立并绘制成三维虚拟模型,能更加直观、更加全面地展示该数据,可为地质解释与规划决策服务,具有较好的推广前景. 相似文献
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简要叙述了电磁波ＣＴ成象技术的基本原理、工作方法及其在岩土工程中诸如机场跑道、隧道工程和高层建筑地基评价中的应用。通过井下激发和观测电磁波能量的衰减，利用ＣＴ技术重建了地下介质在观测平面内相对吸收系数的二维分布图象，这些图象直观准确地反映出地下介质的构造形态、地层界面、风化壳以及破碎带的分布特征，在岩土工程探测中发挥了重要作用。 相似文献
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由Hager(1981)提出的,叶正仁(1989)进一步发展的传播矩阵方法,提供了一种运用地球重力位、板块运动速度资料来探求地幔内部横向不均匀性的一条途径.但由于地球重力位、板块运动速度资料均是二维资料,故仅运用上述两种资料来反演三维异常密度会导致反演结果很强的不唯一性、不稳定性.作为80年代地球物理学最富有成效的成果之一就是利用地震P 波和S波的层析技术,提供了上、下地幔三维异常速度分布,从而为地球物理及地球动力学的研究提供了最新的先验知识.把传播矩阵方法、粘滞损耗最小原理运用于全地幔对流的地球动力学模型,并同时把长波地形起伏、板块运动速度、重力位资料以及傅容珊根据地震层析结果所合成的全地幔三维异常密度作为约束条件,联合反演全地幔的三维异常密度结构.计算结果显示:(1)从计算所及的密度横切剖面来看,至少在250—670km 深度范围内异常密度的高低与地表构造有一定的相关性:即全球的大部分发散边界和相当部分的大陆分别对应低异常密度区和高异常密度区,地幔的异常密度数值在1500km 深度附近达到最小.(2)从计算所得的密度纵切剖面来看,对应太平洋中脊、印度洋中脊、红海及亚丁湾地区,低密度的异常区从地表一直延伸到核一幔边界,不过太平洋中脊相对明显.除上述区域外全地幔的异常密度基本上(按数值大小及正负)分三层. 相似文献
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试论体视学方法在地球科学中的某些应用 总被引：1，自引：1，他引：0
郭履灿 《CT理论与应用研究》1999,8(3):10-14
本文论述了体视学的科学含义和方法的某些特征。体视学是定量研究人体或生物器官、材料、介质或物体三维组织结构的科学分支：其广泛的含义可以理解为：由天空对象的低维信息和数据,用以获取研究对象的高维（三维或更高）性质或图像特征,包括它们所涉及的定量参数之间的数学关系,并中以应用的一门交叉性科学分支。根据当前科学的发展水平,例举出体视学方法在地球科学中有以下几方面的应用：（１）在监测火山岩浆囊活动中的作用; 相似文献
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《CT理论与应用研究》1992,(1)
当前地球科学正在尽一切可能向地下索取信息,力求对地球内部做出三维成像,以服务于深入认识地质构造运动,认识地震发生和发展的规律,便于探测地下矿藏、开采石油.地震层析技术是根据医学上的CT原理结合地震波的特点在地球科学的具体应用和发展.地质出版社于1991年出版了冯锐研究员和郝锦绮副研究员翻译的Guust Nolet主编 相似文献
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灰岩地区岩溶发育对城市建设有着极大的威胁,一般岩溶探测主要采用钻探勘探,很难充分反映地下岩溶发育规模与特征,而跨孔电磁波层析成像方法,能查明工区地下岩溶发育及延伸情况.对钻孔间地层进行电磁波层析成像正演,表明电磁波层析成像对岩溶勘察的准确性与可行性.结合地铁轨道交通岩溶勘察实例,应用电磁波层析成像技术反演电磁波吸收系数... 相似文献
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The analysis of flow at the pore scale in porous media has been facilitated with the use of microtomography. A powerful tool for quantifying the fluid structure using these tomographic 3D reconstructions is skeletonisation, but the significant disadvantage of this method is its sensitivity to noise, resulting in artefacts in the skeleton. A pre-processing of the 3D image is therefore required, but no method has yet proven to completely solve this problem. By developing a new procedure that, by construction, directly identifies the voxels and only those that are responsible for topological artefacts in the skeleton, we are able to remove all artefacts, and furthermore can prove that we do so by modifying a minimal amount of voxels in the segmented 3D image (i.e. the tomographic image in which each voxel has been assigned to either the porous or the solid phase). This is possible by identifying the three fundamental types of artefacts that can arise in a 3D skeleton, and dealing with each appropriately. Application to a microtomographic image of a sintered glass powder is presented. Impact of the different processing methods on the flow within its porosity is measured through the computed permeability deviations. 相似文献
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Due to the influence of volcanic rock or weathering crust coverage, the quality of deep seismic data is often not reliable and it is difficult to identify small deep buried hill structure beneath the cover. However, the gravity exploration technology can use the remarkable density differences between the object and the overlying strata to identify this special geological reservoir. Although recently several rounds of seismic exploration have been carried out in Raoyang depression, Huabei Oilfield, North China to determine the existence of Hu 8 north deep buried hill, whether the buried hill really exists or not as well as its scale is still in controversial. In this paper, based on the information of seismic data and formation density, deep processing of 3D high precision ground gravity data has been carried out for 3D forward and inversion computation. The dimensional gravity forward calculation results show that the density of the deep anomaly body forms a relatively low gravity anomaly in the earth's surface. By using the potential processing method of vertical second derivative, and sliding filtering, the residual anomaly is separated from regional or background field, which illustrates the existence of a local high gravity anomaly at Hu 8 north area. According to the amplitude of residual gravity anomaly and formation density difference modeling, through a number of 3D forward calculations and 3D inversion of gravity data, the existence of Hu 8 north buried hill and its possible scale are basically determined. The results prove that the 3D high precision gravity method is effective in determining the deep buried hill structure in case that seismic data is not reliable. 相似文献
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三维电阻率探测的线性反演和非线性反演中均存在着多解性的固有难题.电阻率线性反演方法的效率较高,但反演结果对初始模型的依赖性较强,易陷入局部极小;而非线性反演方法不依赖初始模型,但搜索效率极低,尚未见到关于三维电阻率非线性反演的文献.针对上述问题,融合线性与非线性反演方法的互补优势,提出了最小二乘法(线性方法)与改进遗传算法(非线性方法)相结合的混合反演方法的概念和思想.首先,提出了将介质电阻率变化范围作为不等式约束引入反演方程的思路,以实现压制多解性、提高可靠性的目标.提出了宽松不等式约束和基于钻孔推断的局部严格不等式约束的获取及定义方法.在此基础上,分别提出了基于不等式约束的最小二乘线性反演方法和遗传算法非线性反演方法.其次,对于遗传算法在变异搜索方向控制、初始群体产生等方面进行了改进,优化了其搜索方向和初始群体多样性.然后,提出了混合反演方法及其实现方案,利用改进遗传算法进行第一阶段反演,发挥其对初始模型的依赖程度低的优势,搜索到最优解附近的空间,输出当前最优个体;利用最小二乘法进行第二阶段反演,将遗传算法得到的当前最优个体作为初始模型,在最优解附近空间执行高效率的局部线性搜索,最终实现地电结构的三维成像.最后,开展了合成数据与实际工程算例验证,与传统最小二乘方法进行了对比,发现混合反演方法在压制多解性、摆脱初始模型依赖和提高反演效果方面有较好效果. 相似文献
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当地表存在三维非均匀电导率分布时,区域大地电磁响应发生畸变. 以往对这种畸变研究多假设近地表为三维,区域构造为一维或二维. 对于更一般的三维/三维构造,为了分析并消除这种畸变影响,真实反映地下三维区域构造信息,本文实现了三维大地电磁相位张量积分方程数值算法,并研究在不同地质模型下相位张量响应. 结果表明,相位张量不仅可以反映一般三维构造信息,亦可有效反映复杂近地表构造下三维区域构造信息,而无须假设区域构造为一维或二维,证明相位张量具有较强抗近地表局部非均匀构造干扰能力,能够保持更为一般的三维区域构造信息. 为了加快正演计算,同时保持一定精度,算法采用了积分方程多网格法. 相似文献
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大陆动力学已成为21世纪地球科学研究中的热点和中坚,在它面对当今资源、能源、灾害和环境等社会与经济快速发展需求日益增长的同时,是机遇,却也是挑战.因此厘定其研究的内涵和导向是十分重要的.基于多年的研究实践和探索,本文将对以下五个方面进行讨论:1)大陆动力学研究的内涵与界定;2)大陆动力学研究的导向和轨迹;3)大陆动力学研究中地球物理反演结果和解释中的矛盾;4)强化发展学科交叉以构成交叉科学;5)对2011年大陆动力学委员会学术活动的思考. 相似文献
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CSAMT法是一种强有力的地球物理勘探手段,具有测量迅速、探测深度大、信噪比高等优点,已被广泛应用于金属矿、油气田、地下水、以及地热田的勘探中.在CSAMT勘探资料解释方面,传统的二维电阻率断面很难清晰、直观地揭示3D(三维)地电结构的分布特征,为此应加强3D可视化应用技术的研究.本文详细的介绍了3D可视化的建模过程,将3D构造的建模分为空间曲面剖分、空间曲面拟合插值、空间曲面拓扑关系生成、3D结构网格剖分、属性建模等过程.并以一个CSAMT勘探实例,展现出3D可视化方法技术的突出优势.三维可视化可以多角度、多层面展现地下3D电性结构的分布特征,使我们更加清晰、直观地了解3D地质体的空间范围与几何形态. 相似文献
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Alexandre Pryet James Ramm Jean-Paul Chilès Esben Auken Benoit Deffontaines Sophie Violette 《Journal of Applied Geophysics》2011,75(2):277-283
We develop a technique allowing 3D gridding of large sets of 1D resistivity models obtained after inversion of extensive airborne EM surveys. The method is based on the assumption of a layered-earth model. 2D kriging is used for interpolation of geophysical model parameters and their corresponding uncertainties. The 3D grid is created from the interpolated data, its structure accurately follows the geophysical model, providing a lightweight file for a good rendering. Propagation of errors is tracked through the quantification of uncertainties from both inversion and interpolation procedures. The 3D grid is exported to a portable standard, which allows flexible visualization and volumetric computations, and improves interpretation. The method is validated and illustrated by a case-study on Santa Cruz Island, in the Galapagos Archipelago. 相似文献
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The three‐dimensional behavior of inverted pendulum cylindrical structures during earthquakes 
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下载免费PDF全文 《地震工程与结构动力学》2017,46(14):2261-2280
In order to use rocking as a seismic response modification strategy along both directions of seismic excitation, a three‐dimensional (3D) rocking model should be developed. Since stepping or rolling rocking structural members out of their initial position is not a desirable performance, a rocking design should not involve these modes of motion. To this end, a model that takes the aforementioned constraint into account needs to be developed. This paper examines the 3D motion of a bounded rigid cylinder that is allowed to uplift and sustain rocking and wobbling (unsteady rolling) motion without sliding or rolling out of its initial position (i.e., a 3D inverted pendulum). Thus, the cylinder is constrained to zero residual displacement at the end of its 3D motion. This 3D dynamic model of the rocking rigid cylinder has two DOFs (three when damping is included), making it the simplest 3D extension of Housner's classical two‐dimensional (2D) rocking model. The development of models with and without damping is presented first. They are simple enough to perform extensive parametric analyses. Modes of motion of the cylinder are identified and presented. Then, 3D rocking and wobbling earthquake response spectra are constructed and compared with the classical 2D rocking earthquake response spectra. The 3D bounded rocking earthquake response spectra for the ground motions considered seem to have a very simple linear form. Finally, it is shown that the use of a 2D rocking model may lead to unacceptably unconservative estimates of the 3D rocking and wobbling seismic response. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献