抛物旅行时插值最短路径射线追踪

以最短路径射线追踪为基础,受动态网络最短路径射线追踪的启发,本文推导了抛物旅行时插值射线追踪公式,提出了基于抛物旅行时插值的最短路径射线追踪方法。其关键在于对某一计算节点不但利用Dijkstra算法计算旅行时,而且利用已知旅行时的节点形成的插值段进行抛物旅行时插值(PTI),并将两部分得到的最小旅行时作为该计算节点的最终时间,射线路径追踪利用抛物旅行时插值从接收点到炮点反向追踪。模型试算证明了该方法的正确性、有效性和适用性。     

动态网络最短路径射线追踪

当前广泛使用的最短路径射线追踪算法,用预先设置好的网络节点的连线表示实际波传播路径,在网络节点稀疏时,获得的射线路径呈之字形,计算出的旅行时比实际旅行时系统偏大。本文在波前扩展过程中,通过在每个矩形单元内对已知旅行时节点进行插值,并利用Fermat原理即时求出从该单元边界上到达某一节点的最小旅行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,克服了原最短路径射线追踪算法的缺陷,大大提高了最小旅行时和射线路径的计算精度。     

改善的最短路径射线追踪方法

对求出的射线路径进行整体优化,以减小对出射角离散化所产生的误差,从而减小最小旅行时和射线路径的误差。文章对射线路径优化过程进行了推导;根据问题的特点提出了最短射线路径的优化循环迭代算法,提高了算法的效率和稳定性;通过理论模型验证了最短射线路径优化循环迭代算法的可行性,比较了优化最短射线路径法与最短射线路径法之间的区别。     

最短射线路径追踪方法的优化

对求出的射线路径进行整体优化，以减小离散化所产生的误差，从而减小射线路径的误差。对射线路径优化过程进行了推导，并提出了最短射线路径的优化循环迭代算法，求出了优化的最短射线路径。应用理论模型验证了最短射线路径的优化循环迭代算法的可行性；相对于理论路径而言，优化最短射线路径法得到的射线路径误差较小。将该方法应用于最短射线路径追踪和折射波静校正等资料处理的过程中，可以减少运算量和运算时间。     

起伏地表下初值射线追踪的实现

作为一种常规地震波场数值模拟方法，射线追踪在地震层析成像、旅行时反演等领域具有极其重要的作用。在山地和高原等地表起伏地区进行射线追踪时，需要做一些细节上的改进。首先根据三次样条函数及线性函数来描述起伏地表以及地下界面，然后给定射线的初始点和初始方向，逐步计算射线路径。射线在地下的反射和透射依据Snell定律，与地表面以及地下界面的交点可以通过求解射线与相应界面的联立方程来获得。     

基于起伏地表的叠加速度分析

 常规叠加速度分析方法虽然业已成熟,然而常规动校正方程是基于炮、检点处于同一水平基准面的假设,在地表起伏较大的地区,即使采用浮动基准面的方法,其速度分析误差也不容忽视。本文提出的基于起伏地表的叠加速度分析方法,应用双平方根方程计算反射波的旅行时间,可适用于地形起伏剧烈地区。文中用模型数据和野外地震资料对该法进行了测试,结果表明：与常规的固定基准面静校正法相比,用该法计算的叠加速度比较可靠,所得速度谱的聚焦效果更好,能获得较多的浅层速度信息,构造特征也刻画得更清晰。文中方法为地表起伏剧烈地区地震资料的速度分析提供了一种手段。     

三维最短路径法射线追踪及改进

射线追踪技术在地震学领域有着广泛的应用，其中以最短路径算法在复杂介质中走时计算稳定性最好。理论上最短路径法的误差来源为速度模型采样误差、空间离散化误差和角度离散化的误差，由此造成网格稀疏时射线路径呈之字形，计算走时比实际走时偏大。弯曲法追踪精度高，但是射线追踪速度受初始路径与真实射线路径逼近程度制约，在复杂介质中可能找不到全局最小走时路径。最短路径法追踪出来的网格射线路径，可以作为较理想的初始路径，供弯曲法迭代优化。将最短路径法和弯曲法结合，通过射线在初始路径附近的扰动得到Fermat原理约束下的最短路径。文章对常速模型的试算，显示了改进方法对射线路径优化的作用，在模型网格稀疏的情况下效果尤其明显。本算法适用于计算三维任意复杂介质中初至波走时和射线路径，可应用于三维走时层析成像等领域。     

起伏层状TI介质中多次波射线追踪

现有的TI介质中的射线追踪算法很少涉及多次波的追踪计算,加之大多数算法又是建立在规则网格（或单元）模型划分的基础上,不利于追踪不规则界面下的多次波射线路径和相应走时。本文在模型参数化时引入不规则网格（或单元）划分,在主节点上对TI介质的6个参数（五个弹性参数,外加介质对称轴倾角）进行采样,计算得到三种类型 （qP,qSV,qSH） 波的群速度,通过单元主节点的群速度值线性插值得到次级节点上的群速度值。然后采用网格（或单元）波前扩展的方法进行分区波前扫描（射线追踪）,实现了起伏层状TI介质中多次（透射、反射、及转换）波的追踪计算。均匀各向异性介质中的计算结果表明,数值解与解析解吻合,验证了算法的有效性;模型数值模拟结果表明,该算法可以有效地模拟起伏地表和速度间断面,具有较高的计算精度和较快的CPU运行时间,能够适用于任意倾角的TI介质中的多次波射线追踪。     

关于起伏地表偏移表层高频校正量计算方法的讨论

受现有速度建模技术的限制,对地震数据进行适当的近地表校正仍然是起伏地表偏移处理流程的重要一步。"面向起伏地表偏移成像的表层静校正方法"一文在这方面进行了有益的尝试,提出了只校正高频静校正量的表层校正方法和相应的高频静校正量、高频基准面计算方法。就该文中的高频静校正量和高频基准面计算方法、高频静校正量应用后表层对数据的影响等方面展开讨论,提出不同的观点,并结合一个简单模型加以说明。分析认为,高频基准面应该是实际地形的某种平滑结果;应用高频静校正量后表层对地震数据影响的中、低频分量还在,将在后续的速度建模与偏移过程中体现出来。给出了计算高频基准面和高频静校正量思路的建议。     

-种改进的双线性插值射线追踪方法

线性插值射线追踪是-种具有全局搜索能力且计算效率相对较高的射线追踪技术。为了克服该方法线性假设导致在近场处的旅行时计算精度差、射线路径不合理等问题,本文提出-种改进的双线性插值算法,应用优化扫描法确定波前面和传播方向,追踪最短射线路径;采用动态变密度网格剖分方式,有效地提高了旅行时精度,特别是近场旅行时的计算精度;同时采用快速判定条件和简化计算公式,有效地降低了计算量,提高了计算效率。理论模型测试显示了该方法的有效性。     

起伏地表下基于高阶广义屏算子的叠前深度偏移

:基于波场逐步累加的“直接下延”法是解决复杂地表和地质条件下叠前深度偏移成像的有效手段。波动方程的深度偏移对介质速度横向变化有较强的适应性，适宜于复杂构造的偏移成像。高阶广义屏算子随其阶数的增多，其精度也将越高。基于高阶广义屏算子，应用直接下延法，实现了起伏地表条件下的高阶广义屏算子深度偏移。在具体的计算中，采用一系列的近似以避开奇值点，保证算法的稳定性。模型试算结果表明了该方法的有效性。     

起伏地表声波方程的数值模拟

在实际地震勘探中,经常会遇到形状复杂的起伏地表,而实际采集的有关地表形状和介质的数据在进行数值模拟时都可视为对某一区域进行矩形剖分后所得网格点上的值,也就是说所获得的地表是一个阶梯状的地表,与实际的地表存在很大差异。利用阶梯状地表数据对地震记录进行波动方程模拟时,在阶梯的角点处会产生严重的干扰,进而影响数值模拟结果。本文利用声波方程,对阶梯状地表数据进行样条插值处理,得到了与起伏地表比较吻合的四边形网格剖分。经理论模型和实际数据的计算结果对比表明,用样条插值的方法逼近地表后进行计算的结果可以消除由于角点的奇性而产生的误差,减少了干扰,提高了计算精度。     

起伏地表条件下地震波数值模拟方法综述

起伏地表地震波数值模拟中，如何选择适合地表的数值计算方法以及更好地实现起伏自由边界条件是2个关键问题。为此，就前一个关键问题所涉及的方法、原理以及发展状况进行了详细的阐述分析；而对后一个问题，就近年来发展的主要实现方法进行了详细的论述。目的在于选择适当的实现方法解决相应的问题，以达到满意的模拟效果。     

基于近地表结构分析的静校正方法与应用

在系统分析松辽盆地表层结构类型、速度的基础上,阐述了利用表层规律、特征求取模型静校正与折射波层析静校正方法的优缺点,指出了表层结构规律及特征分析对于地震勘探研究的重要性。实践证明,组合应用近地表模型静校正的低频成分与折射波层析静校正的高频成分提高了静校正的精度,在松辽盆地多个三维地震区块推广后效果明显,满足了油田勘探开发对地震资料品质的要求。     

起伏地表地震波旅行时混合网格线性插值射线追踪计算方法

为了提高在起伏地表和复杂构造条件下地震波旅行时的计算精度和效率，对完全矩形网格剖分的旅行时线性插值（LTI）方法进行了改进，提出用矩形网和不规则四边形网相结合的方法离散速度模型，对适用于矩形网格的局部旅行时计算公式进一步推导，得到适用于混合网格的局部旅行时计算公式，并证明了该公式可稳定求解。结合分区多步计算技术将该方法扩展为基于混合网格的分区多步LTI方法。数值计算结果表明，该方法不但可以灵活地处理剧烈起伏的地表和构造复杂的速度界面，而且旅行时和射线路径的计算结果能保持较高的精度。     

倾斜正交各向异性介质中多次反射qP波射线追踪

实际地层中常发育裂隙,表现出正交各向异性介质特征。为研究此类复杂介质中qP波的传播规律以及计算旅行时和射线路径,首先从Christoffel方程出发讨论了正交各向异性介质中qP波相速度和群速度的计算方法,并利用旋转矩阵求得倾斜正交各向异性介质的群速度分布,然后结合分区多步改进型最短路径算法,实现了在倾斜正交各向异性介质中追踪直达、反射和多次反射qP波。求取群速度分布时,引入了球面三角剖分算法确定近似均匀分布的相速度方向采样点,能够节省约一半的计算量;此外采用GPU并行计算技术可进一步提高计算效率。数值模拟结果表明,该算法旅行时计算相对误差不超过0.35%,具有较高的稳定性和计算精度,可应用于追踪复杂的多次波;效率分析结果显示,求取群速度分布是较为耗时的过程,串行程序中该过程约占总耗时的61%,采用GPU并行计算后,计算效率提高了近30倍。     

基于SEG起伏地表模型数据的偏移方法比较

介绍了SEG起伏地表逆掩断层模型的特点，并以该模型数据为试验的原始地震数据，在理论模型速度和通过道集速度分析得到的速度2种条件下，分析对比了常规叠后时间偏移、水平地表叠前时间偏移、起伏地表叠前时间偏移和起伏地表叠前深度偏移的结果。     

近地表速度菲涅耳带初至层析反演

近地表初至层析反演静校正是解决复杂地表静校正问题的有效方法之一。基于层析反演的基本算法原理,采用线性插值逐层扩张的方法进行旅行时计算,并对射线追踪方法进行改进,使射线追踪结果更加稳定可靠,在方程组构建中采用菲涅耳带取代传统的数学射线,提高了抗初至拾取误差的能力。理论和实都证实了该方法的有效性。     

层析反演静校正方法在西部复杂地区的应用

静校正技术在复杂地表区地震资料处理中至关重要。在中国西部地区,地表起伏剧烈,表层低速带横向速度变化较大,静校正问题严重。传统的野外静校正和初至折射静校正方法在复杂近地表条件下很难求准近地表速度模型和静校正量。层析反演静校正方法通过非线性算法反演出准确的近地表速度模型,求出准确的静校正量。给出了层析反演静校正方法的基本原理和实现过程,包括射线追踪和联立迭代重构法反演。通过在塔里木盆地巴楚地区的实际应用,明显改善了地震叠加成像效果.     

射线追踪方程与程函方程的初至旅行时层析对比

初至旅行时层析反演是目前应用最广泛的近地表建模方法。按照反演中正演算子的不同,可将基于射线理论的层析反演方法分为基于射线追踪方程与程函方程两类。本文分别从理论及数值测试上对两种方法在反演精度、计算效率等方面进行了系统的对比分析。结果表明：①两种方法可在统一的反演框架下推导得到,两者主要的差别均是由反演中正演算子的不同引起的;②两者具有相似的反演精度,由于后者的核函数是带限的,在复杂地区的层析反演中更加稳定;③前者的计算效率、内存占用等依赖于检波点个数,后者则依赖于模型大小,检波点稀疏时优选前者,否则优选后者;④前者具有射线密度等质控手段,后者缺少类似的质控手段。