黏声波方程波场模拟的通用格式自适应系数频域有限差分方法     

徐文豪  巴晶  J.M.Carcione  朱鹤松 《地球物理学报》2024,(2):654-669

黏声波方程常被用于描述地下介质的黏弹性及波的传播现象,频域有限差分(finite difference frequency domain, FDFD)方法是黏声波和黏弹性波波场模拟的常用工具.目前FDFD黏声波模拟常用的二阶五点方法和优化九点方法在一个波长内的网格点数小于4时误差较大.通过令FDFD系数随一个波长内的网格点数自适应从而提高FDFD方法的精度,本文针对黏声波波场模拟发展了一种适用于不同空间采样间隔之比的通用格式自适应系数FDFD方法.同时,为了验证自适应系数FDFD方法对一般黏声波模型的有效性,本文针对三个典型的黏声波模型,分别采用解析解和基于高阶FDFD的参考解验证了所提出方法的有效性.本方法的FDFD格式通过在传统的二阶FDFD格式的基础上引入相关校正项得到,其中校正项按网格点与中心点的距离进行分类选取,同时校正项对应的自适应FDFD系数不仅和空间采样间隔之比相关,还和一个波长内的采样点数相关.所需的自适应FDFD系数可通过声波方程的数值频散关系和查找表高效给出.数值频散分析表明,在空间采样间隔相等或不等的情况下,以相速度误差不超过1%为标准,通用格式自适应系数FDF...  相似文献   

起伏地表QR径向基函数有限差分及其在弹性波逆时偏移中的应用     

段沛然  谷丙洛  李振春  李青阳 《地球物理学报》2024,(3):1181-1207

弹性波逆时偏移不受倾角和偏移孔径的限制,能够实现任意复杂构造的高精度多波成像,是目前最精确的多分量资料偏移成像方法之一.逆时偏移算法的核心是波场延拓,传统波场延拓以水平基准面为边界条件,基于固定采样步长进行规则网格剖分,采用阶梯近似法处理起伏地表和复杂构造界面时会产生台阶散射,严重影响起伏地表复杂构造的成像精度.基于无网格节点模型,定量分析了弹性波模拟中径向基函数有限差分法的频散关系和稳定性条件.基于此,提出一种基于QR径向基函数的高精度有限差分方法,并提出一种优化的起伏地表自适应节点剖分方法,推导了精确的无网格自由边界条件和弹性波无网格混合吸收边界条件,形成了新的基于无网格的起伏地表弹性波数值模拟方法.此外,本文将此无网格径向基函数有限差分方法应用于精确的纵横波场矢量分解公式,实现了起伏地表弹性波逆时偏移成像.通过对高斯山丘模型,起伏凹陷模型和起伏地表Marmousi-2模型进行数值试算,验证了本文方法的有效性和可行性.  相似文献   

利用差分吸收激光雷达探测二氧化碳浓度廓线          下载免费PDF全文

马昕  史天奇 《武汉大学学报(信息科学版)》2022,47(3):412-418

针对大气中二氧化碳(CO2)浓度在对流层分布变化明显的特点,采用激光雷达主动观测方式获取低空CO2廓线浓度.利用自主研制的基于染料差分激光技术的CO2探测差分吸收激光雷达,在中国安徽省淮南市进行了长期观测,受制于白天的低信噪比,只进行了夜间观测,并通过开发先进的信号处理算法获取了高空间、高时间分辨率的CO2廓线浓度以及...  相似文献   

基于帧间差分的彩色视频背景提取     

苏礼坤  黄继红 《成都信息工程学院学报》2010,25(2):167-171

针对动态目标检测中的图像背景实时提取问题,采用红绿蓝三分量综合考虑的方法,进行了比较深入的算法研究。研究表明,如果图像序列时间段过短,背景中就会有目标空洞,如果图像序列时间段过长,则不能反映实时背景,在后续目标检测中就会引起较大误差。考虑合理的视频场景区域的动态目标密集程度因素,就可以较好地兼顾提取背景的实时性和背景中目标空洞的消除。  相似文献   

复杂应力状态下土质高边坡稳定性分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

马宗源  廖红建  祈影 《岩土力学》2010,31(Z2):328-334

结合现有的实际滑坡场地,开展了关中盆地黄土塬边的高边坡稳定性研究。基于弹塑性理论和非关联流动法则,根据双剪统一强度理论,建立了双剪统一弹塑性本构模型的显式有限差分格式。针对陕西省泾阳县南塬高边坡滑坡的现场勘测和室内试验,分析了滑坡的规模和滑坡前后的地形特征。在此基础上,还原了滑坡前的边坡地形概状,建立三维计算模型并运用三维拉格朗日有限差分方法分析了中间主应力对高边坡稳定性的影响;然后考虑中间主应力的影响对不同地下水埋深和渗流时边坡的稳定性进行分析。结果表明,考虑中间主应力情况下,随着地下水位升高,坡顶水平向位移增大;当不考虑渗流时,坡顶水平位移增大到一定值后边坡达到稳定状态,而考虑渗流时坡顶水平位移持续增大,并且容易发生突然的破坏失稳。期望对泾阳南塬滑坡群的破坏机制研究提供一定参考。  相似文献   

黏弹介质波动方程有限差分解的稳定性研究   总被引：5，自引：1，他引：4       下载免费PDF全文

孙成禹  肖云飞  印兴耀  彭洪超 《地震学报》2010,32(2):147-156

稳定性问题是地震波数值模拟的一个重要问题.基于地震波传播理论,从黏弹介质本构方程出发,对矩形网格下不同黏弹模型波动方程有限差分解的稳定性进行了理论分析,导出了Kelvin-Voigt黏弹模型和Maxwell黏弹模型在任意空间差分精度下稳定性条件的表达式;给出了品质因子Q≥5时的简化式,并通过数值算例验证了理论研究结论的正确性;总结了地震波速度、频率、空间网格大小、差分系数以及品质因子与稳定性条件的关系;通过误差分析给出了近似公式的使用条件.  相似文献   

各向同性弹性波随机边界逆时偏移     

吴国忱  秦海旭 《地球物理学进展》2014,(4)

叠前地震逆时偏移是目前公认地震成像的有效途径.声学介质逆时偏移已经成熟,弹性波逆时偏移研究相对较少,本文研究了各向同性介质弹性波逆时偏移.传统逆时偏移由于存储量的巨大不便于实际应用.本文针对逆时偏移存储量大的缺点,采用随机边界条件,用计算换存储减少了存储量.首先从波动方程出发,推导了各向同性介质弹性波逆时偏移高阶有限差分算子;其次运用随机边界逆时偏移的流程进行逆时偏移;最后采用传统的拉普拉斯滤波的方法消除低频噪音.模型试算表明,采用随机边界得到逆时偏移结果与常规有限差分得到的逆时偏移结果差别较小,证明了该方法的正确性.  相似文献   

利用GPU技术及分块策略加速地震波场模拟     

王守进  林年添  丁仁伟  宁旋旋  任晓芳 《地球物理学进展》2014,(3)

传统的利用有限差分方法模拟地震波场需要耗费较大的机时.为了提高地震波场的模拟效率,采用GPU并行计算技术是一种非常好的方法.文章基于一阶应力-速度声波方程的交错网格有限差分法,采用分块策略,将一个地质模型分解成多个小规模的地质子块,每个子块交由一个线程块负责,并利用常数存储器、块内共享存储器和寄存器减少对全局存储器的访问,实现了波场模拟的GPU加速.单CPU和GPU/CPU下不同规模网格的波场模拟结果表明:利用GPU加速可以将模拟效率提高数倍.尤其是当模拟大规模网格且炮点个数较多时,可以更加显著的提升模拟效率.  相似文献   

交错网格中基于波数域插值的波场分离方法研究（英文）     

杜启振  张明强  陈晓冉  公绪飞  郭成锋 《应用地球物理》2014,(4):437-446

应用多分量地震资料进行成像时通常需要先做波场分离,然后再对分离的波型进行成像。其中,波场分离可以在空间域或波数域实现。然而,由于用交错网格有限差分进行弹性波场数值模拟时,用来进行波数域波场分离的质点振动速度分量定义在不同网格节点上,本文提出了利用波数域插值方法来估算同一网格节点所需质点振动速度值;进而给出了先进行波数域插值后进行波场分离的波数域保幅波场分离方案。数值实验结果表明波数域插值方法具有较高的插值精度且保幅波场分离方法具有较好的保幅性,将本文方法进一步应用于弹性波逆时偏移可以获得保幅性较好的成像结果且对存在一定程度速度误差情况具有较好的适应性。  相似文献   

基于有限差分正演的带地形三维大地电磁反演方法   总被引：4，自引：4，他引：0       下载免费PDF全文

董浩  魏文博  叶高峰  金胜  景建恩 《地球物理学报》2014,57(3):939-952

本研究实现了一套基于有限差分（FD）方法的大地电磁测深数据带地形三维反演算法及代码.其中,在大地电磁场正演数值模拟方面,开发了起伏地形条件下基于交错网格剖分、有限差分方法的大地电磁测深三维正演代码;在满足平面波场假设的前提下,使用长方体网格剖分模拟三维起伏地形,实现了带地形三维正演计算;并设计理论模型进行试算,经试算结果与前人的有限元法计算结果对比,验证了所研发的带地形三维正演计算的正确性与可靠性.在反演方面,本研究基于非线性共轭梯度方法编写了大地电磁测深带地形三维反演代码,试验了不同的共轭梯度搜索因子β,避免了目标函数对海森矩阵（参数二次导数矩阵）的显式计算和存储,初步实现了大地电磁资料的带地形三维反演.最后,对一系列理论模型进行正演计算,利用其生成的合成数据模拟实测数据进行反演,并与现有的不带地形大地电磁测深三维反演结果比较,检验了所研发的带地形三维反演计算的可靠性与稳定性.  相似文献