地球物理技术新进展

本科生实验报告实验课程地震物理新进展学院名称地球物理学院专业名称勘查技术与工程学生姓名学生学号指导教师程冰洁实验地点6B302实验成绩二〇一五年九月二〇一五年十二月目录第1章摘要.....................................................................................................................................3第2章前言.....................................................................................................................................4第3章射线追踪法原理.................................................................................................................5第4章发展历程.............................................................................................................................7第5章缺陷及认识.........................................................................................................................8第6章结束语.................................................................................................................................9参考文献.........................................................................................................................................10第1章摘要基于几何光学（GO）与几何一致性绕射理论（UTD）为基础的电磁场场强预测算法。分为发射射线法（SBR）与镜像法（Image）。其中发射射线法由于其穷举性而不能给出绕射射线的一般算法，而且精度上一般不如镜像法精确，但是镜像法不能给出电磁波到达角时延序列等信息。射线追踪算法与其他电磁场场强计算方法例如有限时域差（FDTD）算法、矩量法（Mom）等相比，算法相对简单，但是其精度问题需要对划分的射线进行合理的模型选择，否则很难达到要求的精度。【关键词】层析成像、射线追踪、离散化、均匀分块模型、地震走时第2章前言射线追踪法作为较为新颖的一种方法，是多领域学科结合的结果。用射线追踪法进行模型研究具有速度快，精度高的特点,并能形象地用射线和时距曲线对应关系分析地层结构，对于指导解释人员构想解释地层具有相当的好处。第3章射线追踪法原理射线追踪法用数学模型和物理模型代替地下真实介质,通过计算机数值计算和物理实验,模拟模型的地震响时，是一种正演方法，它以几何地震学射线理论为基础，根据给定的模型追踪反射波地下传播的射线路径，计算出从震源到接收点的旅行时，从而获得理论地震记录。分块模型例：Ni012345678j03.03.03.03.03.03.03.03.03.0013.03.03.03.03.03.03.03.03.0123.03.05.03.03.03.03.03.03.0233.03.05.03.03.03.03.03.03.0343.03.03.03.03.03.03.03.03.0453.03.03.03.03.03.03.03.03.0563.03.03.03.03.03.03.03.03.0673.03.03.03.03.03.03.03.03.0783.03.03.03.03.02.02.03.03.0893.03.03.03.03.03.03.03.03.09103.03.03.03.03.03.03.03.03.010113.03.03.03.03.03.03.03.03.011流程：计算慢度并输入一维数组转化为二维数组以供检验计算射线斜率及长度交点排序计算射线与各纵轴交点计算各射线走时并输出第4章发展历程射线追踪方法作为一种快速有效的波场近似计算方法,不仅对于地震波理论研究具有重要意义,而且也直接应用于地震波反演及偏移成像等过程.本文在收集、整理国内外有关研究资料的基础上,介绍了近十年中这一领域的研究现状及最新发展趋势,并针对其中具有代表性的几类方法的基本思路、方法特点及实现步骤等进行评述。80年代末以来,随着Kirchhoff积分叠前深度偏移在解决复杂构造成像中获得一系列成功，作为其算法基础之一的射线追踪方法也得到了很大的促进和发展,出现了大量不同于传统方法的新型算法.这些方法的主要特点在于不再局限于地震波的射线路径描述，而是直接从Huygens原理或Fermat原理出发，采用等价的波前描述地震波场的特征.在本文的以下部分，我们将对其中应用较广且具有代表性的方法进行评述.射线追踪的理论基础是，在高频近似条件下，地震波场的主能量沿射线轨迹传播.传统的射线追踪方法吗，通常意义上包括初值问题的试射法(Shootingmethod)和边值问题的弯曲法(Bendingmethod)。试射法根据由源发出的一束射线到达接收点的情况对射线出射角及其密度进行调整,最后由最靠近接收点的两条射线走时内插求出接收点处走时.弯曲法则是从源与接收点之间的一条假想初始路径开始。根据最小走时准则对路径进行扰动，从而求出接收点处的走时及射线路径。Vidale(1988)在提出程函方程的有限差分法时，曾指出试射法和弯曲法的主要问题在于；①难于处理介质中较强的速度变化，②难于求出多值走时中的全局最小走时；③计算效率较低；④阴影区内射线覆盖密度不足。然而按照目前的观点，仅考虑地震波所有走时中最小走时无疑具有很大局限性，即使从射线偏移的角度来看,要获得较好的成像效果，只考虑地震波走时中的最小走时也是远远不够的。因而最近几年,关于射线追踪方法的研究主要集中在多值走时计算方面,研究进展主要体现在：①在传统的试射法及弯曲法的基础上的改进,如各类波前重建方法(Vinje，1992;Sun，1992；Lambareetal.，1996)，除多值走时外，还较好地解决了计算效率及阴影区覆盖不足的问题；②对最小走时算法的改进，使之可适应多值走时计算,如慢度匹配法(Symes,1998),可认为是最短路径方法的推广；③传统方法与最小走时算法的结合；如HWT方法(Sava,Fomel,1998)，则是通过波前传播计算射线路径，下面具体阐述这些具有代表性的方法。第5章缺陷及认识用射线追踪法进行模型研究具有速度快，精度高的特点,并能形象地用射线和时距曲线对应关系分析地层结构，对于指导解释人员构想解释地层具有相当的好处，解释人员可根据所处地质情况任意设计地层模型进行计算，很快得出结论。应当指出本方法对于速度渐变地层如风化地层，无法设计地层模型,也无法计算,有待进一步研究。第6章结束语在查阅了大量文献之后，对层析成像的射线追踪法有了一个粗略的认识，射线追踪法顾名思义就是以几何地震学射线理论为基础，根据给定的模型追踪反射波地下传播的射线路径，计算出从震源到接收点的旅行时，从而获得理论地震记录。射线跟踪起初是一种被广泛用于移动通信和个人通信环境中的预测无线电波传播特性的技术，可以用来辨认出多径信道中收发之间所有可能的射线路径，而后被应用到地球物理方面的技术。参考文献射线追踪方法的发展现状.张钋、刘洪、李幼铭(中国科学院地质与地球物理研究所,北京)三维最短路径法射线追踪及改进天然气工业2006年05期射线追踪法的现状和展望邵卫红建德市交通局以下外文参考文献由EBSCOhostWeb全文期刊数据库检索而得：UppermantlestructureofthesouthernArabianmargin:Insightsfromteleseismictomography.Korostelev,、Leroy,Sylvie、Keir,Derek、Boschi,Lapo、Rolandone,Frédérique、DeepstructuresandsurfaceboundariesamongProto-Tethyanmicro-blocks:ConstraintsfromseismictomographyandaeromagneticanomaliesintheCentralChinaOrogen.Sun,WenjunLi,Sanzhong、Liu,Xin、Santosh、Zhao,Shujuan、Guo,Lingli、Cao,Huahua、Yu,Shan、Dai,Liming、Zhang,YongCross-wellseismicandelectromagnetictomographyforCO2detectionandmonitoringinasalineaquifer.Böhm,Gualtiero、Carcione,JoséM、Gei,Davide、Picotti,Stefano、Michelini,AlbertThinlithospherebetweentheAmazonianandSãoFranciscocratons,incentralBrazil,revealedbyseismicP-wavetomography.deAzevedo,、PauloAraúj、PeresRocha,Marcelo、PereiraSoares,、JoséEduard、Reinhardt