快速扫描算法在超声波层析中的应用

超声波层析成像(CT)技术是最近发展起来的一种新型无损检测方法,该方法具有对被测对象无损伤、成像精度高、操作简单方便、结果可视化程度高等优点,在混凝土结构检测中得到广泛应用。超声波层析成像技术一般采用初至波的走时进行分析计算。因此,对走时提取的准确性至关重要。传统的超声波层析技术是利用最小走时射线追踪算法来计算初至波走时,计算效率低,且在复杂介质中存在不稳定性问题。为了快速、可靠地计算初至波走时,本文基于程函方程的有限差分形式,利用快速扫描算法实现了初至波走时的快速计算。将该方法应用于理论模型计算,并和现场采集的实测数据层析结果作对比,结果表明该方法可以取得与传统最小走时射线追踪相当的计算精度,但计算效率得到大幅提升。     

一种用于波速测试的正演和反演算法

波速测试的正演和反演算法是通过地表或井间观测到的地震波走时,推算地下或井间的介质速度结构和地震波的传播路径。其步骤如下:(1)数据采集。(2)将地下介质离散成一定大小的网格并初始化慢度(速度的倒数)场,采用射线追踪技术推导各网格节点的射线路径和最小旅行时。(3)建立线性方程组。(4)反演求解线性方程组,并修正初始慢度模型。(5)重复(2)-(4)步骤,不断修正慢度场,直到满足精度要求为止。本文采用最短路径射线追踪正演算法和同时迭代重建(SIRT)反演算法在二维平面上进行求解计算,并且把得到的结果与传统单孔法比较,从而了解本文所采用的波速测试方法的可靠性、实用性及其精度情况。     

RVSP层析成像初始速度模型的自动建立

地震走时层析成像在油气田勘探和开发中的应用日益广泛.主要用于速度分析,为其它的地震资料处理方法提供精确的速度模型.逆垂直地震剖面RVSP(Reversed Vertical Seismic Profile)层析成像的关键是求解一个大型稀疏的线性方程组.求解方程组常用的迭代法,需要一个比较合理的初始猜测解,也即是初始速度模型.初始模型关系到反演的效率甚至成像的正确性.提出了一种自动求取层析成像初始速度模型的方法.该方法假定激发点到接收点间的射线是直射线,并利用最小路径法射线追踪得到初至走时来求取初始速度模型.通过建立数学模型验证了自动生成速度初始模型的可行性及可靠性,并对出现的问题进行探讨.     

基于窄带技术与球面波插值的井间走时计算

井间层析成像方法以其高精度和高分辨率的特点在工程勘查和石油勘探开发中得到了广泛应用,地震波走时作为层析成像过程中的一个重要参数,它的计算精度往往决定了成像的准确性。本文针对井间地震的实际情况,采用窄带技术进行波前扩展、球面波插值技术进行局部插值相,二者相结合构建新算法来获取井间地震波的走时。通过模型实验的对比分析得出以下结论：(1)本文改进后的算法具有计算精度高的优点,从而适用于井间地震波走时计算;(2)针对井中激发点位于物性分界面的情况,算法能够稳定地计算走时并满足井间层析成像的要求;(3)算法在复杂模型下也能够正确计算走时并正确地反映井间地震波波前的传播情况。     

混凝土基桩超声波层析成像技术优化

针对混凝土基桩超声波层析成像技术中两声测管间剖面区域的竖向尺寸远大于水平尺寸、换能器布置间距相对稀疏的测试特征，提出基于换能器布置尺寸加密的场源点分布形式、发-收端互换虚拟射线组、考虑完整场修正的改进SIRT算法及层析成像后处理技术等优化方法，对基桩超声波层析成像效果进行提升.利用有限元分析软件ABAQUS，对不同工况条件下的超声波层析成像发射、接收换能器信号进行数值模拟，分析影响成像效果的工况参数.研究结果表明，采用优化后的层析成像反演算法可以更加快速、准确地定位以及量化声测管间剖面区域内的潜在质量缺陷，具有较高的计算可靠性.     

双重网格井间地震层析成像技术

提出了一种不同于常规的井间地震层析成像技术,即在较细的网格上进行射线追踪,以提高射 线路径和旅行时的计算精度,在较粗的网格上进行层析反演成像,使网格像素上射线覆盖的最低次数达 到一定要求,以提高成像质量。分析了采用这种双重网格地震层析成像技术的必要性,模型实验证实了 此技术实用性和有效性。     

井间层析成像混合最短射线追踪旅行时反演

传统的曲射线追踪方法存在一定的缺陷,弯曲法得到的旅行时可能收敛到局部最小而不是全局最小。为了使其得到较好的射线路径,本文介绍一种方法对弯曲法进行修改。其起始猜测路径采用由SPR得到的曲折射线,这样既可以获得全局最小走时,又避免了SPR方法的射线路径不够光滑,相当于对SPR所得射线路径做平滑处理。射线追踪路径实例和井间地震层析成像模型反演表明,这种混合方法效果很好。     

基于微震成像的采煤工作面应力异常监测

为了实现对深井采煤工作面的冲击地压灾害预防,采用微震走时成像技术,监测采煤工作面的应力异常.根据系统要求布置传感器台网,实现工作面全覆盖;采用层状模型分析地震波传播路径,计算地震波传播速度,利用子空间分阶段求解的方法进行反演,实现对监测区域的地震波走时层析成像;结合地震波速度和岩石所受应力的关系,达到研究采煤工作面应力异常的动态分布及变化特征的目的.试验结果表明：工作面推进时,煤层顶板高应力异常达到最大,工作面前方的高应力异常区动态变化范围较大,工作面后方存在较稳定的地震波低速异常,利用微震成像技术可以有效地监测地震波速度异常区域的范围及变化特征.     

电磁波层析成像技术进展

电磁波层析成像是一种发展中的地球物理勘探技术,主要分为电磁波走时层析成像技术、电磁波衰减系数层析成像技术和电磁波相位层析成像技术,这些方法已广泛用于金属矿、非金属矿、石油天然气、工程地质与水文的勘察。介绍了电磁波层析成像中电磁波走时、电磁波衰减系数和电磁波相位三种层析成像方法的理论基础和研究现状,分析了电磁波反演图像重建技术及其在内外的实际应用现状,对电磁波层析成像技术的发展趋势进行了展望。     

2D初至波及反射波走时的快速计算研究

地震波初至走时广泛地应用于叠前偏移、叠前速度分析、地震层析成像、走时反演及地震定位等。为了快速地求取初至和反射的走时,首先实现了2D快速扫描法的初至走时计算,并在此基础上提出了反射走时计算方案,并在简单模型和实际模型中得到了试验,证明了快速扫描算法求解初至和反射走时具有较高的效率,同时具有较高的准确性。     

一种基于三维射线弹跳法的并行电磁传播预测算法

提出了一种基于三维射线弹跳法的并行电磁波传播预测算法。三维射线弹跳法中每条射线跟踪、每个绕射源都具备可并行性,其并行计算可分为射线并行、绕射源并行2个阶段先后处理。每个阶段都使用管理者／工作者并行模式,管理节点依据各个工作节点的任务量动态分配任务,并收集计算结果,工作节点并行完成射线跟踪或绕射源处理任务。测试结果表明：该算法的加速比趋干线性,可扩展性好,利用128个CPU核求解大规模问题时加速比可达116,并行效率约为90％。     

井间地震层析成像在柳北换流站场地工程勘查中的应用

在场地工程勘查中,井间地震勘探是一项前沿勘探方法技术。本次井间地震勘探的场地试验是在充分调研和分析广西柳北换流站场地地质条件与干扰源的情况下,采用优化的观测系统和采集参数,完成了井间数据采集。基于层析成像基本理论,通过对比分析两种射线追踪方法的反演成像结果而选择效果最佳的方法,获得了各井的速度分布剖面。结合工程钻孔资料,对二维速度场进行了标定和定量解释分析研究,并充分采用多个井位连井剖面验证。结果表明:在工程勘查中,井间地震层析成像拾取基岩面和探测岩溶是行之有效的地球物理方法,可获得异常体空间分布,且具有较高的分辨率。     

基于Res3dinv软件的三维高密度电法成像效果分析

三维高密度电法基于地下介质电性的差异,能对地层中存在的空间视电阻率变化特征进行探测.为了对其成像效果进行分析,本文首先基于正反演理论介绍了有限差分法、有限元法,以及光滑约束最小二乘法的原理.然后在Res3dinv软件中选择单极-偶极装置进行三维反演成像,具体分析了异常体埋深、尺寸大小、高低阻互换、形状边界,以及地形起伏...     

Fast ray tracing method in 3-D structure and its proof of positive definiteness

Based on Fermat’s principle, two-point ray tracing method was studied in three-dimensional structure. By means of first order Taylor’s incomplete series expansion (i.e. no expansion to the length of the ray), a symmetry block tridiagonal matrix equation set was deduced. Further, the positive definiteness of coefficient matrix was discussed, and the positive definiteness was accurately proved in a mathematical way. It assured that the algorithm was well-posed. Associated with iterative method, the solution to ray tracing can be got through step-by-step linearized iteration of the nonlinear problem. An algorithm of the whole path iterative ray tracing method in three-dimensional velocity structure was obtained. This method shows a clear and simple as well as explicit computation formula, which makes ray tracing computation easily applicable in practice. The correction vector is obtained through finding the solution to the positive definite block tridiagonal equation set, which ensures the method is robust convergence. This study offers a new kind of feasible and efficient ray tracing method for three dimensional seismic migration and tomography. Meanwhile, it also provides the prerequisite guarantee to design a fast algorithm.     

Kirchhoff叠前时间偏移在南阳油田复杂构造成像中的应用

Kirchhoff叠前时间偏移比常规偏移具有方法简单、运算速度快以及可操作性强,而且可以应用到2-D和3-D地震数据偏移成像。Kirchhoff叠前时间偏移是高频近似条件下的偏移算法,可以利用射线跟踪技术可以获得地震波旅行时间,沿着该射线路径传播的时间积分求和来实现偏移成像。由于射线跟踪算法适应于横向变速介质,因此,Kirchhoff叠前时间偏移也适应横向变速介质。我们将该方法应用于南阳油田复杂构造的成像,该区构造产状不仅陡,断层也多,偏移结果表明Kirchhoff叠前时间偏移在该区可以获得较好的地震成像效果.     

一种空中运动多目标形心跟踪方法

空中运动多目标识别与跟踪技术是武器电视跟踪系统中的关键技术．本文根据武器电视跟踪系统服务目标的特点，提出了一种基于形心的空中运动多目标跟踪方法、首先通过对图像进行分割、贴标签，前景区域面积和几何中心计算等处理，接着依据面积和几何中心这两个特征参数对目标进行粗识别和噪声滤除、选择跟踪对象，并以这两个特征为判别依据，实现了对空中运动多目标的选择跟踪、实验结果表明，该方法可以快速有效的对任意形状的运动多目标进行选择和跟踪，并能够准确的计算出系统所需要的数据．     

城市微蜂窝环境下一种改进的射线跟踪预测模型

针对射线跟踪模型中建立虚拟源树效率不高的问题,基于构建一种左儿子右兄弟结构的新型虚拟源树,提出了一种改进的准三维射线跟踪模型．该模型通过有效的反射预处理技术来快速地确定反射源的所有可见面,并结合改进的极面扫描方法,避免了不必要的重复判断和相交测试．仿真结果表明,提出的射线跟踪模型是高效的,并能为微小区环境下的无线电波传播预测和网络规划提供可靠的理论依据．     

单轴晶体光学元件的光路追迹计算

本文提出一种方便应用于球面晶体光学元件的光路追迹计算方法。导出了一组较为简单的晶体空间光路计算公式。利用几何光学空间光路追迹方法,用计算机计算了几种晶体光学系统的非常光成像点列图。     

基于CSG体的投影包围盒加速算法研究

在研究和比较各种光线跟踪算法的基础上,提出了一种投影包围盒的光线跟踪算法。采用二叉树构造实体几何（constructivesolidgeometry,CSG）实现数据保存并构造CSG树,同时在CSG树的每个节点建立投影包围盒,每个CSG树的投影包围盒由其左右子树的布尔操作来完成。实验结果表明,该算法能够缩短渲染时间,提高CSG体的渲染效率。