地球物理技術(shù)新進展

本科生實驗報告實驗課程地震物理新進展學(xué)院名稱地球物理學(xué)院專業(yè)名稱勘查技術(shù)與工程學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師程冰潔實驗地點6B302實驗成績二〇一五年九月二〇一五年十二月

目錄第1章摘要 3第2章前言 4第3章射線追蹤法原理 5第4章發(fā)展歷程 7第5章缺陷及認識 8第6章結(jié)束語 9參考文獻 10

摘要基于幾何光學(xué)（GO）與幾何一致性繞射理論（UTD）為基礎(chǔ)的電磁場場強預(yù)測算法。分為發(fā)射射線法（SBR）與鏡像法（Image）。其中發(fā)射射線法由于其窮舉性而不能給出繞射射線的一般算法，而且精度上一般不如鏡像法精確，但是鏡像法不能給出電磁波到達角時延序列等信息。射線追蹤算法與其他電磁場場強計算方法例如有限時域差（FDTD）算法、矩量法（Mom）等相比，算法相對簡單，但是其精度問題需要對劃分的射線進行合理的模型選擇，否則很難達到要求的精度?！娟P(guān)鍵詞】層析成像、射線追蹤、離散化、均勻分塊模型、地震走時

前言射線追蹤法作為較為新穎的一種方法，是多領(lǐng)域?qū)W科結(jié)合的結(jié)果。用射線追蹤法進行模型研究具有速度快，精度高的特點,并能形象地用射線和時距曲線對應(yīng)關(guān)系分析地層結(jié)構(gòu)，對于指導(dǎo)解釋人員構(gòu)想解釋地層具有相當(dāng)?shù)暮锰帯?/p>

射線追蹤法原理射線追蹤法用數(shù)學(xué)模型和物理模型代替地下真實介質(zhì),通過計算機數(shù)值計算和物理實驗,模擬模型的地震響時，是一種正演方法，它以幾何地震學(xué)射線理論為基礎(chǔ)，根據(jù)給定的模型追蹤反射波地下傳播的射線路徑，計算出從震源到接收點的旅行時，從而獲得理論地震記錄。分塊模型例：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：交點排序計算各射線走時并輸出計算射線與各縱軸交點計算射線斜率及長度轉(zhuǎn)化為二維數(shù)組以供檢驗計算慢度并輸入一維數(shù)組

交點排序計算各射線走時并輸出計算射線與各縱軸交點計算射線斜率及長度轉(zhuǎn)化為二維數(shù)組以供檢驗計算慢度并輸入一維數(shù)組發(fā)展歷程射線追蹤方法作為一種快速有效的波場近似計算方法,不僅對于地震波理論研究具有重要意義,而且也直接應(yīng)用于地震波反演及偏移成像等過程.本文在收集、整理國內(nèi)外有關(guān)研究資料的基礎(chǔ)上,介紹了近十年中這一領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及最新發(fā)展趨勢,并針對其中具有代表性的幾類方法的基本思路、方法特點及實現(xiàn)步驟等進行評述。80年代末以來,隨著Kirchhoff積分疊前深度偏移在解決復(fù)雜構(gòu)造成像中獲得一系列成功，作為其算法基礎(chǔ)之一的射線追蹤方法也得到了很大的促進和發(fā)展,出現(xiàn)了大量不同于傳統(tǒng)方法的新型算法.這些方法的主要特點在于不再局限于地震波的射線路徑描述，而是直接從Huygens原理或Fermat原理出發(fā)，采用等價的波前描述地震波場的特征.在本文的以下部分，我們將對其中應(yīng)用較廣且具有代表性的方法進行評述.射線追蹤的理論基礎(chǔ)是，在高頻近似條件下，地震波場的主能量沿射線軌跡傳播.傳統(tǒng)的射線追蹤方法嗎，通常意義上包括初值問題的試射法(Shootingmethod)和邊值問題的彎曲法(Bendingmethod)。試射法根據(jù)由源發(fā)出的一束射線到達接收點的情況對射線出射角及其密度進行調(diào)整,最后由最靠近接收點的兩條射線走時內(nèi)插求出接收點處走時.彎曲法則是從源與接收點之間的一條假想初始路徑開始。根據(jù)最小走時準則對路徑進行擾動，從而求出接收點處的走時及射線路徑。Vidale(1988)在提出程函方程的有限差分法時，曾指出試射法和彎曲法的主要問題在于；①難于處理介質(zhì)中較強的速度變化，②難于求出多值走時中的全局最小走時；③計算效率較低；④陰影區(qū)內(nèi)射線覆蓋密度不足。然而按照目前的觀點，僅考慮地震波所有走時中最小走時無疑具有很大局限性，即使從射線偏移的角度來看,要獲得較好的成像效果，只考慮地震波走時中的最小走時也是遠遠不夠的。因而最近幾年,關(guān)于射線追蹤方法的研究主要集中在多值走時計算方面,研究進展主要體現(xiàn)在：①在傳統(tǒng)的試射法及彎曲法的基礎(chǔ)上的改進,如各類波前重建方法(Vinje，1992;Sun，1992；Lambareetal.，1996)，除多值走時外，還較好地解決了計算效率及陰影區(qū)覆蓋不足的問題；②對最小走時算法的改進，使之可適應(yīng)多值走時計算,如慢度匹配法(Symes,1998),可認為是最短路徑方法的推廣；③傳統(tǒng)方法與最小走時算法的結(jié)合；如HWT方法(Sava,Fomel,1998)，則是通過波前傳播計算射線路徑，下面具體闡述這些具有代表性的方法。缺陷及認識用射線追蹤法進行模型研究具有速度快，精度高的特點,并能形象地用射線和時距曲線對應(yīng)關(guān)系分析地層結(jié)構(gòu)，對于指導(dǎo)解釋人員構(gòu)想解釋地層具有相當(dāng)?shù)暮锰?，解釋人員可根據(jù)所處地質(zhì)情況任意設(shè)計地層模型進行計算，很快得出結(jié)論。應(yīng)當(dāng)指出本方法對于速度漸變地層如風(fēng)化地層，無法設(shè)計地層模型,也無法計算,有待進一步研究。

結(jié)束語在查閱了大量文獻之后，對層析成像的射線追蹤法有了一個粗略的認識，射線追蹤法顧名思義就是以幾何地震學(xué)射線理論為基礎(chǔ)，根據(jù)給定的模型追蹤反射波地下傳播的射線路徑，計算出從震源到接收點的旅行時，從而獲得理論地震記錄。射線跟蹤起初是一種被廣泛用于移動通信和個人通信環(huán)境中的預(yù)測無線電波傳播特性的技術(shù)，可以用來辨認出多徑信道中收發(fā)之間所有可能的射線路徑，而后被應(yīng)用到地球物理方面的技術(shù)。

參考文獻射線追蹤方法的發(fā)展現(xiàn)狀.張釙、劉洪、李幼銘(中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所,北京)三維最短路徑法射線追蹤及改進天然氣工業(yè)2006年05期射線追蹤法的現(xiàn)狀和展望邵衛(wèi)紅建德市交通局以下外文參考文獻由EBSCOhostWeb全文期刊數(shù)據(jù)庫檢索而得：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.B?hm,Gualtiero、Carcione,JoséM、Gei,Davide、Picotti,Stefano、Michelini,AlbertThinlithosphere