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最短路径射线追踪方法及其改进 总被引：35，自引：9，他引：35
综述了用网络最短路径算法求解地震射线追踪问题的原理、方法技术以及存在问题和改进措施。特别介绍了作者在最短路径算法基础上，提出的动态网络最短路径地震射线追踪方法。该方法先采集从炮点到整个模型所有节点上的初至旅行时，其中，在一个单元内，对相邻每对已计算出最小旅行时的节点进行线性插值，并利用Fermat原理计算未知节点的最小旅行时；然后，利用同样的方法，从接收点开始，反向追踪炮点到接收点的射线路径、该方法能适于各种复杂的非均匀介质，极大地提高了射线追踪的精度。 相似文献
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针对线性走时插值算法(LTI)不能正确追踪逆向传播射线的问题, 目前已提出多种改进算法, 如扩张收缩LTI算法、 循环计算LTI算法、 动态网络最短路径射线追踪算法等, 但这些算法的计算效率普遍偏低. 在分析各种改进LTI算法的优劣后, 本文提出了改进动态网络最短路径射线追踪算法. 该改进算法依据波的传播规律以及LTI算法的基本方程, 排除动态网络最短路径射线追踪算法中大量冗余节点计算, 并采用传统的二叉树堆排序算法对波前阵列节点进行管理. 数值算例表明, 本文提出的改进算法具有较高的计算效率, 其计算效率是动态网络最短路径射线追踪算法的4.5—30倍, 是原始LTI算法的2—6.5倍; 当动态网络最短路径射线追踪算法采用堆排序算法时, 改进算法的计算效率是其3.5—15倍. 相似文献
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在地震波正反演研究中,考虑起伏地表和地震各向异性具有非常重要的理论意义和实际应用价值.本文在前人研究的基础上,将最短路径追踪算法引入到起伏地表各向异性介质模型的地震波走时计算中.模型剖分时,整体模型划分成正方形单元,起伏边界附近以不规则网格逼近,进而采用非规则节点布置实现非规则网格处的最短路径计算.追踪计算中采用Sena群速度近似公式,得到各向异性地震波的走时,实现了复杂地表情况下各向异性介质模型中地震波的射线追踪.理论模型计算结果显示,本文方法能够可靠地应用于复杂各向异性介质模型,具有较高的计算精度. 相似文献
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最短路径射线追踪算法,用预先设置的网络节点的连线表示地震波传播路径,当网络节点稀疏时,获得的射线路径呈之字形,计算的走时比实际走时系统偏大. 本文在波前扩展和反向确定射线路径的过程中,在每个矩形单元内,通过对某边界上的已知走时节点的走时进行线性插值,并利用Fermat原理即时求出从该边界到达其他边界节点的最小走时及其子震源位置和射线路径,发展了相应的动态网络算法. 从而克服了最短路径射线追踪算法的缺陷,大大提高了最小走时和射线路径的计算精度. 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(4)
本文对1985年Langan提出的非均匀介质常速度梯度射线追踪方法进行了改进以提高精确度.常速度梯度射线追踪法利用Taylor展开将复杂的射线方程简化大量提高了运算效率,但也由于网格化造成精度降低的不足.本文对每个网格中的射线追踪结果进行了校正,减小误差的相互累积来提高原方法的精确度.利用理论模型对改进的方法进行了试算,将试算结果与原始的方法进行了对比,改进后算法得到的射线路径与原始方法得到的射线路径有明显的差别,并将原始方法和改进方法得到的结果与理论上的结果进行了对比.同时,将两种方法应用于某一地区的微地震资料中,将两种方法得到的微地震事件走时正演数据与实际的走时数据进行了对比分析.本文从理论模型和实际资料上同时验证了改进的方法提高了射线追踪的精确度. 相似文献
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在灾后救援中，交通系统既是救援物资运输的通道，也是抢救和安置受伤群众的重要保证。然而破坏性地震后，交通系统的破坏以及急增的运输量给伤亡人员的转移和救援物资的运送都带来了极大的困难。因此，在灾后第一时间给出最优路径的建议，帮助救援队快速高效的进行灾后的救援工作，有重要的意义。考虑震后条件及应急需求，对已有的最短路径，最大容量路径进行改进。利用Dijkstra算法和深度优先算法，考虑路段的通行能力、抢修效率和应急期限，给出了以最大运输量为目标的最优路径的评价方法，为震后应急决策提供技术支持。 相似文献
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为提高最短路径射线追踪的精度，需要增加模型的剖分网格和离散节点，并增加子波传播方向，或者采用其他方法改善计算结果，这些处理会带来大量的额外计算.本文的快速算法改进了波前点的管理和子波传播的计算这两项耗时的工作，较大幅度地提高了传统算法的效率.在波前点的管理上，采用按时间步划分区间的方法，实现了波前点的桶排序管理，其效率高于传统方法中常用的堆排序算法. 在子波传播的计算上，利用斯奈尔定律，同时参考来自邻近节点的波的走时，来限定当前子波传播的有效区域，排除大量不需要计算的子波传播方向. 模型实算表明，本文快速算法的计算速度是传统方法的几倍至十多倍. 相似文献
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基于图形结构的三维射线追踪方法 总被引：39，自引：16，他引：23
在地震层析成像研究中,为了克服最小走时射线路径追踪方法存在的问题,对该方法计算过程中的关键步骤进行了改进．在节点走时的计算中引入Ｂｒｅｓｅｎｈａｍ画线算法;在最小走时节点查寻中,结合使用快速排序算法与插入排序算法,替代以往方法中多采用的堆排序算法;所采用的节点设置方式,可以引入速度界面,还可以实现反射波射线追踪．模型计算证明,改进的最小走时射线路径方法具有精度高,速度快的特点,所提出的三维空间反射波射线追踪算法简便易行。 相似文献
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走时层析成像是根据首波走时重建声波、地震波或电磁波波速的层析技术，其所用到的射线路径依赖于波速分布。本文提出了一个依据费马原理寻找射线路径的新方法。费马原理指出，从发射点到接点的射线首波的走时极小，因此寻找射线路径的问题是一个最优化问题。 相似文献
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对于微地震正演模拟,本文以射线追踪的原理为基础,对两点间的射线追踪问题进行了研究,应用二分算法、改进二分算法和微变网格算法对水平层状匀速模型、弯曲层状匀速模型和复杂地质模型进行射线追踪,使得计算效率和适用范围都得到了很大的改善.文中对每种算法误差范围和计算效率进行了对比验证,对于不同的地质模型,选用合适的算法才能在计算速度和精度上得到双重保证,最后正演模拟了多波三分量记录.在模型建立上引入了超薄层概念,并在前人模拟的直达波、透射波、反射波基础上拟了折射波,使正演模拟的多波场信息更丰富.文中的应用实例及模型结果表明:与二分法相比,改进二分法能够对弯曲界面进行射线追踪,并能保证结果的精度.弯曲层状模型中,改进二分法与微变网格法相比计算速度有显著提高,能够应用到资料的反演中. 相似文献
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We present a new method of three-dimensional (3-D) seismic ray tracing, based on an improvement to the linear traveltime interpolation (LTI) ray tracing algorithm. This new technique involves two separate steps. The first involves a forward calculation based on the LTI method and the dynamic successive partitioning scheme, which is applied to calculate traveltimes on cell boundaries and assumes a wavefront that expands from the source to all grid nodes in the computational domain. We locate several dynamic successive partition points on a cell's surface, the traveltimes of which can be calculated by linear interpolation between the vertices of the cell's boundary. The second is a backward step that uses Fermat's principle and the fact that the ray path is always perpendicular to the wavefront and follows the negative traveltime gradient. In this process, the first-arriving ray path can be traced from the receiver to the source along the negative traveltime gradient, which can be calculated by reconstructing the continuous traveltime field with cubic B-spline interpolation. This new 3-D ray tracing method is compared with the LTI method and the shortest path method (SPM) through a number of numerical experiments. These comparisons show obvious improvements to computed traveltimes and ray paths, both in precision and computational efficiency. 相似文献
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