层析成像新算法及其在工程检测上的应用

基于走时和振幅的层析成像反演涉及大型稀疏矩阵方程的求解,当矩阵严重病态时,目前流行的正交分解型迭代算法难以取得良好的成像效果．本文介绍一种改进的ＬＳｑＲ算法,即带阻尼的ＬＳｑＲ迭代算法,它应用在北京机场高速公路桥墩施工质量检测中,取得了良好的效果．     

电磁波层析成像阻尼因子引入与应用

在电磁波层析成像(EWCT)中采用数据预处理模型，引入新的阻尼因子估计方法.首先对原始数据进行滤波，快速获得初步解，利用该过程的滤波因子来估计阻尼因子加入LSQR算法中.工程应用表明，在成像质量和算法效率上具有一定优点.     

地震层析成像LSQR算法的并行化

讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解). 在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组. 由于区内地震的正交分解处理和区外远震的平滑处理,使得偏导数矩阵中的非零元素成倍增加,对于大型反演问题,这些非零元素常常达到几十GB到几百GB的数量级,巨量的内存占用成为LSQR算法的瓶颈. 针对这一问题,本文研究了偏导数矩阵中非零元素的分布规律,设计出合理的存储结构,采用分布式存储进行矩阵计算,提出了LSQR算法的并行化方案,并在联想深腾6800超级计算机上实现. 导出了LSQR算法的并行效率估算公式. 对两个地区的实际地震层析成像数据进行了效率测试.     

跨孔地震层析成像的级联方法

对厚度小于1/4波长的超薄波速干扰体进行高分辨率成像,作者曾采用走时反演和波场反演相结合的方法,体现了由低分辨率向高分辨率逐步逼近的思想.级联算法是这种思想的进一步发展,我们将具有不同分辨率的算法串联起来,以达到高分辨率成像的目的.本文介绍一种三级串联的算法,并进行了算法分析,数值计算的例子说明这种级联算法分辨率高、稳定性好,只需要地震资料而不要求其它先验信息,因此能较好地满足实际应用的要求.     

层析成像技术在多相流检测的应用研究

在对各种层析成像技术的基本原理及优缺点进行分析的基础上,本文采用了一种新型多相流检测技术——电阻抗成像技术,并且提出了一种应用于EIT图像重建的新算法,该算法通过融合遗传算法和Landweber迭代算法的优点来提高算法的收敛速度和重构图像的质量。实验结果表明EIT系统是一种行之有效的多相流检测系统,所采用的算法兼备收敛稳定性好及收敛速度快等优点。     

变阻尼约束层析成像及其在VSP资料中的应用(英文)

初至波走时层析成像已经取得了广泛的应用,然而,由于观测系统的限制,射线在模型中分布不均匀,导致层析结果的分辨能力不足。变阻尼约束方法应用不均匀的先验信息来匹配不均匀的数据分布,可以减小速度模型校正量与射线覆盖程度的相关性。本文将变阻尼约束方法应用于初至波旅行时层析成像中,并将平滑约束方法加入正则化方程组中来避免单独使用变阻尼约束带来的不稳定性,利用阿尔法滤波器对反演中间迭代结果进行平滑和去噪,采用LSQR算法求解线性方程组来提高收敛速度和压制误差传递。本文应用上述层析成像算法对VSP观测系统进行速度反演,分别应用于检测板速度模型数据和实际VSP资料速度反演中,结果表咀变阻尼约束层析成像可以改善射线不均匀覆盖带来的影响,从而提高速度反演结果的质量;VSP资料检波点附近的速度反演结果可靠性高。     

一种改进的电离层层析成像算法

针对电离层层析成像算法中确定相位积分常数以及合理选择迭代初值等关键问题,本文提出一种联合使用差分多普勒相位和差分多普勒频率数据的新算法,将相位积分常数的计算以及迭代初值的确定与图像的重建过程统一起来．该算法克服了单独计算相位积分常数的困难,初值的选择也较为合理,数值模拟反演与对实测数据反演的结果证明,本文提出的算法对电离层ＣＴ重建更为合理有效．     

一种改进的电离层层析成像算法

针对电离层层析成像算法中确定相位积分常数以及合理选择迭代初值等关键问题,本文提出一种联合使用差分多普勒相位和差分多普勒频率数据的新算法,将相位积分常数的计算以及迭代初值的确定与图像的重建过程统一起来．该算法克服了单独计算相位积分常数的困难,初值的选择也较为合理,数值模拟反演与对实测数据反演的结果证明,本文提出的算法对电离层ＣＴ重建更为合理有效．     

地震和地质雷达层析成像的地质地球物理模拟在环境中的应用

在用地震和地质雷达（GPR）数据作浅层勘探的应用中，研制了一个叫做GeoSim/GeoEyes的交互图形软件系统，用于模拟在实际地质介质中的声波和电磁波的传播，以及在仿真数据上对层析成像方案作评价。GeoSim/GeoEyes仿真环境是在工作站上X Windows/Motif交互图形条件下开发的。GeoSim/GeoEyes系统由4个主要次级处理过程组成，受顶层主功能控制：（1）地质模型和参数产生；（2）信号仿真；（3）层析图象预览和产生；（4）图象显示和分析。尽管GeoSim/GeoEyes的开发主要是为了在实际数据采集之前用仿真信号评价层析成像方案，但该系统也可以处理野外采集的实际地震和电磁场数据，所以仿真成像和从实际数据产生的图象相比较，将允许对模型的合法性进行评价以致提高模型参数的精度。     

关于全球地震层析成像反演方法的探讨

以全球地震面波相速度变化问题为例,使用约３００００道高质量的面波记录数据集,在数据空间和模型空间的误差服从零平均Ｇａｕｓｓ随机分布的假设下,研究反演中的阻尼和参量化问题．发现最佳分块尺度随频率增高而减小;分块参量化方法比球谐展开方法引入的人为因素少,但难以分辨甚低阶横向非均匀性,除非施加极端的空间平滑;球谐函数展开则具备恢复长波结构的优点．为此提出一种混合参量反演方法：首先用球谐函数作为全球基函数,恢复相速度的低阶球谐分量,然后用此作为进一步反演的初始模型,用分块模型迭代反演,得到最终结果．     

地震CT在寻找隐伏铜镍矿中的应用

用透射地震ＣＴ方法在金川龙首矿进行了隐伏铜镍矿体的探测试验．试验是在地下５００ｍ的１２８０平面上进行的，覆盖面积３００ｍ×３００ｍ．使用ＥＳ－２４０１Ｘ型４８道高分辨数字地震仪．铜镍矿体为高波速值的超基性侵入岩，采用纵波速度作为层析物理量是敏感的．研究区划分成８１×６４个单元，单元体大小为４ｍ×４ｍ．有效地震射线７６１９条，使用联合迭代重建法（ＳＩＲＴ）求解慢度走时方程．速度图像及地质解释表明测区中西部有一个高波速异常体，推断与含铜镍矿体或花岗体有关；此外还发现一条近东西向的低波速带，推断为断裂．     

工程物探中地震层析成像的研究

从实际情况出发，讨论工程中应用地震层析成像方法几个环节中的一些具体问题，包括资料采集中观测系统的装置，原始资料的分析和预处理，以及资料处理时如何选择合适的参数等。文中提出的扫描法、快速搜索法等弯曲射线校正方法克服了以往方法计算量大、存在盲区等缺点。反演实测资料效果良好。     

地震CT在寻找隐伏铜镍矿中的应用

用透射地震ＣＴ方法在金川龙首矿进行了隐伏铜镍矿体的探测试验．试验是在地下５００ｍ的１２８０平面上进行的,覆盖面积３００ｍ×３００ｍ．使用ＥＳ－２４０１Ｘ型４８道高分辨数字地震仪．铜镍矿体为高波速值的超基性侵入岩,采用纵波速度作为层析物理量是敏感的．研究区划分成８１×６４个单元,单元体大小为４ｍ×４ｍ．有效地震射线７６１９条,使用联合迭代重建法（ＳＩＲＴ）求解慢度走时方程．速度图像及地质解释表明测区中西部有一个高波速异常体,推断与含铜镍矿体或花岗体有关;此外还发现一条近东西向的低波速带,推断为断裂．     

工程物探中地震层析成像的研究

从实际情况出发,讨论工程中应用地震层析成像方法几个环节中的一些具体问题,包括资料采集中观测系统的装置,原始资料的分析和预处理,以及资料处理时如何选择合适的参数等。文中提出的扫描法、快速搜索法等弯曲射线校正方法克服了以往方法计算量大、存在盲区等缺点。反演实测资料效果良好。     

跨孔地震层析成像的级联方法

对厚度小于1/4波长的超薄波速干扰体进行高分辨率成像,作者曾采用走时反演和波场反演相结合的方法,体现了由低分辨率向高分辨率逐步逼近的思想.级联算法是这种思想的进一步发展,我们将具有不同分辨率的算法串联起来,以达到高分辨率成像的目的.本文介绍一种三级串联的算法,并进行了算法分析,数值计算的例子说明这种级联算法分辨率高、稳定性好,只需要地震资料而不要求其它先验信息,因此能较好地满足实际应用的要求.     

波动方程CT技术在地震数据处理中的应用

本文从畸变的Born近似的微扰技术出发,给出了利用广义Radon变换和Fourier积分算子的理论反演介质间断性的原理.将声学的广义Radon变换与经典Radon变换进行类比,近似地导出了声学广义Radon变换的反演公式. 本文对于反射地震学的情况,提出了一种拟线性化方法,考虑了成象点的一次散射场,从某种程度上减少了Born近似对弱散射的苛求. 利用同一模型的理论记录和物理实验记录的反演计算结果对提出的方法进行了验证,并讨论了进一步提高成象精度的方法.     

波动方程CT技术在地震数据处理中的应用

本文从畸变的Born近似的微扰技术出发,给出了利用广义Radon变换和Fourier积分算子的理论反演介质间断性的原理.将声学的广义Radon变换与经典Radon变换进行类比,近似地导出了声学广义Radon变换的反演公式. 本文对于反射地震学的情况,提出了一种拟线性化方法,考虑了成象点的一次散射场,从某种程度上减少了Born近似对弱散射的苛求. 利用同一模型的理论记录和物理实验记录的反演计算结果对提出的方法进行了验证,并讨论了进一步提高成象精度的方法.     

四川地区的地震层析成像

由四川地震台网的P波数据所进行的层析成像研究得到了该区地壳及上地幔速度图像的新信息(结果表明:1.20-km深度处的速度图像与地表构造特征密切有关,反映了地壳的岩性分布,呈现为断块结构;龙门山、鲜水河主要断裂及南北构造带和四川盆地清晰地成像在图上.一直被认为是隐伏存在的华蓥山断裂则鲜明地展现在20—85km深度的速度图像上.2.50±km深度处的速度图像则反映了该区的莫霍面深度明显起伏;四川盆地、徽（县）成（县）盆地和汉中盆地的地壳厚度小于50km,上地幔顶部速度约8.1km/s.龙门山以104°E为界,北段地壳厚度与四川盆地一样,中南段与川西相近.康滇地轴为四川地区地壳由东向西增厚的过渡地带.3.岩石层厚度显著变化,扬子准地台为比较活动的褶皱区,具有较厚的岩石层.4.速度结构与地震活动性存在一定的联系,该区1930年以来M≥6.0的强震震中在20-km深度（上地壳）上的投影大都分布在速度梯度带上,成条带分布.考虑到强震的余震区大都偏高速体一侧,似乎表明,高速体有高于周围介质的剪切强度,它可能起沿断裂带凹凸体的作用.强震震中在50+km深度（上地幔顶部）上的投影几乎都分布在低速区及其边缘,那里壳幔间速度呈过渡关系,是软流层顶部较浅地区.