初至波走时层析成像中的正则化方法

 波场的等效性、观测数据的有限性和观测误差等因素导致地球物理反演本身具有严重的多解性，降低这种多解性的一种重要途径就是对反演过程进行约束。传统的初至波走时层析成像方法，通常是在外部对模型空间施加显式的约束和平滑处理，这样就会破坏模型参数与传播算子之间的相关性，难以达到有效利用先验信息的目的, 甚至会影响反演的稳定性。针对这一问题，本文将先验信息分为三类，在此基础上阐述了通过正则化手段将各种先验信息纳入到反演方程当中，替代传统的外部约束模式。理论试验结果表明，正则化方法比外部约束方法有效地提高了反演的精度和分辨率；将该正则化方法应用于实际二维资料处理，也得到了比较好的反演结果。     

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数值频散程度直接决定了地震波数值模拟效果。在高频情况下，有限元法以及低阶差分法地震波数值模拟效果不好的主要原因，就是这些方法引起的数值频散比较严重。对高阶差分法声波模拟和交错网格弹性波模拟而言，影响数值频散的三个因素是地震波传播方向、差分精度和一个波长内离散点数，对交错网格弹性波模拟而言还包括介质的泊松比。Marmousi模型以及弹性波模型的模拟及成像结果表明，高阶差分方法（包括交错网格）可以显著地降低数值频散，有效提高地震波正演计算的精度，拓宽模拟波场的频带。两种方法的频散理论分析证明，和规则网格以及低阶差分方法相比，高阶差分方法（包括交错网格）在不降低模拟精度前提下，空间网格可以增大数倍，从而大幅度提高正演效率。因此，高阶差分以及交错网格高阶差分是提高声波和弹性波传播数值模拟精度和效率的有效方法，为复杂地区地震波传播规律研究、野外地震观测系统优化设计、地震资料解释结果的验证、地震波形反演提供了有效的地震波正演工具。     

基于波动理论的地震波参数反演探讨

综述了近20年来应用波动理论的地震波参数反演的现状。对参数反演研究的一些实际问题进行了探讨，包括对地震波参数反演的理解、正则化和信息提取等。     

初至波走时层析成像对初始模型的依赖性

 在层析反演过程中,尤其是射线层析反演过程中,很多因素会影响反演效果,初始模型就是其中的一个重要影响因素。本文主要参考Jannane等对波形反演目标函数性态分析的研究方法,通过一系列理论模型实验,分析初至波走时层析成像对初始模型的依赖性,讨论简单、高效的层析初始模型选取问题,并进一步提出以下层析成像初始模型的选取策略：①首先对存在的地质模型做平滑处理,得到介质的背景场信息（也可以结合先验信息采用其他方式（如梯度模型）作为背景场信息）;②从地质模型中减去背景场信息以得到扰动场;③对扰动场做低通滤波得到扰动场的长波长分量;④将扰动场的长波长分量加上背景场信息得到层析初始模型。最后通过理论模型数值实验与实际资料处理证实该选取策略的合理性和优越性。     

Radon变换去噪方法的保幅性理论分析

本文在对比常规抛物线Radon变换、最小二乘抛物线Radon变换和高分辨率抛物线Radon变换的保幅性的基础上,重点分析了影响高分辨率抛物线Radon变换去噪方法保幅性的各种因素,认为对于最小二乘Ra-don变换和高分辨率Radon变换而言,信号在变换域中的分辨率都依赖于信号模型的"标准同相轴"假设,地震数据处理中各种实际因素导致信号同相轴偏离该假设,进而导致分辨率降低,影响Radon变换去噪方法的保幅能力。文中给出了波场分解类去噪方法的保幅性理论分析思路以及评价标准,然后以Radon变换去除多次波为例,具体分析了Radon变换的各种实现方式对信号的操作过程,并进行了保幅性理论评价。理论分析以及数值试验结果表明:常规Radon变换不满足保幅性处理的要求;最小二乘Radon变换算子满足保幅性要求,但变换域中信号分辨率仍然有待提高;逼近"标准同相轴"假设条件时,高分辨率Radon变换去噪方法在一定精度范围内可以认为是保幅的。     

初至波层析影响因素分析

 在山地地震勘探中，目前广泛采用初至波走时层析方法反演起伏地表速度结构，但其最终反演结果受许多因素影响。本文通过大量数值试验对影响表层模型层析反演精度的方程解法、先验信息利用、观测系统、初始模型及平滑因子等主要因素进行了详细的分析对比，总结出了最佳参数的选择原则和范围，并建立了内部约束方程。将本文方法应用于实际资料处理，取得了较好的成像效果。     

复杂地表条件下地震波传播数值模拟

低降速带对地震波的强烈吸收作用影响地震勘探的分辨率，地表的剧烈起伏造成了我国西部地震勘探中信噪比低的问题。针对这２个问题，提出了地质模型中地震波传播数值模拟的方法，并对模拟结果进行了分析。在考虑纵横波Ｑ值的基础上，利用交错网格高阶差分法对粘弹性介质中地震波传播进行了数值模拟。利用纵向坐标变换将起伏地表转换为新坐标系下的水平地表，进而利用交错网格高阶差分方法对起伏地表情况下的弹性波传播进行了数值模拟。这种模拟方法的主要优点是自由边界条件实现比较方便，数值频散小，模拟精度 高。通过模拟实例发现，地表低降速带使地震波频带变窄，频率降低，影响了深部地层的地震勘探分辨率，模拟结果可以用来进行提高分辨率的地震处理方法研究。地表起伏使地震波在近地表的传播变得异常复杂，引起面波、体波等地震波型之间的相互转化，产生了大量的地表散射，从而引起了山地地震勘探中严重的低信噪比问题。通过弹性波模拟可以对各种地表干扰加以识别，以指导实际地震资料的去噪处理。     

VSP弹性波方程正演模拟与波场分析

本文采用的VSP弹性波方程交错网格高阶差分法网格频散小、边界吸收精度高。不同井源距VSP正演结果表明,随着井源距增加,波场干涉对直达波影响加重、各类波场非线性特征趋于明显、能量分布特征变化增大,特别是上行反射P波与上行转换SV波视速度差异变小。这些结果在三维VSP处理中都要有足够的重视。     

利用横波源四分量VSP资料检测盐城凹陷地下裂缝

在国内首次采用远井源距纵波源 VSP资料进行检波器定位 ,效果明显。对数据进行了下行波分离、Alford旋转、S波震源能量归一化等处理和分析。在获得地下裂隙方位角的同时 ,结合零偏纵波 VSP资料得到快、慢 S波记录 ,进而计算了裂隙密度。通过计算 ,在 YC- 1井附近发现了地下3150 m以下厚达 70 0 m的裂缝密集带 ,裂缝走向方位约 86°。     

横向各向同性介质中弹性波的物理模拟

陆相薄到层沉积在一定程度上可以用横向各向同性（ＴＩ）介质来描述,通过对一种ＴＩ介质的地震物理模拟实验,给出了该介质模型不同观测方式的实验记录,并对介质中的波场,体波速度以及反射波的时差进行了分析,发现ＴＩ介质中的波场较各向同性介质中的波场要复杂得多,三种波体在介质中的传播速度随角度的变化也不同,在不同炮检距下,ｑＳＨ反射波具有相同的瞬时时差速度,而ｑＰ和ｑＳＶ反射波的瞬时时差速度却随炮检距的不同而