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No.13,2010现代商贸工业Modern Bus iness Trade Industry2010年第13期地震波层析成像反演方法及其研究综述冯 微(长江大学物理科学与技术学院,湖北荆州434025)摘 要:通过研究利用初至波走时的层析反演方法建立近地表速度模型,提供近地表地下介质的速度信息,进一步为静校正或浅层工程勘探服务。
关键词:速度建模;层析成像;初至波中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1672 3198(2010)13 0368 01地震勘探是利用人工在地表激发和接收地震波,再对地震波作分析处理以及解释而得到地下构造信息和岩性信息的一种方法。
在整个地震勘探过程中,精确的求取地震波在地下介质中的传播速度,一直是地震勘探的核心问题之一。
尤其在地表条件较复杂的区域,地表速度的横向剧烈变化会严重影响中深层目的层的成像效果。
近地表速度不准确,将会直接影响到速度分析、偏移成像的质量以及静校正的精度等地震勘探的各个环节和最终的勘探成果。
1 地震面波及波形反演利用面波进行结构反演一直是了解地球介质结构的重要途径。
近几年来,在面波理论和面波反演方面做了大量工作。
陈蔚天和陈晓非(2001)提出了一种求解水平层状海洋-地球模型中面波振型问题的新算法,它简洁、高效,彻底消除了高频情况下数值计算的精度失真问题。
张碧星等(2000,2002)对瑞利波勘探中 之字形频散曲线形成的物理机理和多模性问题进行了理论分析,研究了诸波模的传播特性及相互关系,以及地表下低速层介质的位置、厚度及其它参数对 之字形频散曲线的相互影响.在面波反演理论方面,朱良保等(2001)通过保角变换,把面波群速度的反演变成了球谐系数的线性化反演,使其计算速度快,等值线光滑,构造界限清晰。
众多研究者根据从面波资料求出的频散曲线,对不同地区的地下速度结构作了反演,揭示了横向结构差异的广泛存在。
根据走时反演地下结构是获取结构信息的经典做法。
地震层析成像原理地震层析成像（Seismic Tomography）是利用地震波在地下传播的波速变化，通过对地震波数据的观测和处理，反演出地下介质的速度结构和构造特征的一种方法。
它是地球物理学中的一项重要研究领域，可以帮助我们深入了解地球内部的构造和演化过程。
地震层析成像的原理基于地震波在不同介质中传播速度不同的特性。
地震波在地下传播时，会受到地下结构的影响，传播速度会发生变化。
当地震波经过不同介质时，它们的传播速度会发生改变，这种改变可以通过对地震波的观测和分析来反演出地下介质的速度结构。
1.数据采集：首先需要在地表布置一定数量的地震台站，用于记录地震波的传播情况。
这些地震台站会同时记录到来的P波（纵波）和S波（横波）的到达时间。
2. 数据处理：利用地震波到达的时间信息，可以通过计算波传播路径的长度来估计地下介质的速度。
传统方法中常使用迭代法（如Gauss-Newton算法）来求解速度模型。
3.反演：根据数据处理得到的波速数据，通过数学反演的方法建立地下速度模型和构造特征。
其中常用的方法包括射线追踪、线性反演、全耦合反演等。
4.分辨率评价：为了评价反演结果的可靠性，需要进行分辨率评价，判断反演结果的可信程度。
常见的评价方法包括主分量分析、模拟能力谱等。
地震层析成像的应用范围非常广泛。
在地质勘探中，通过层析成像可以直接观测到地下的速度结构变化，识别地下的构造和岩性界面，并预测可能存在的矿床等重要资源；在地震地质学中，层析成像可以用来研究地壳的构造和演化过程，例如地震断层的产生和活动等；在地球科学中，利用层析成像可以研究地球内部的动力学过程，了解地球的内部结构和演化历史。
总结起来，地震层析成像通过对地震波传播速度的观测和处理，能够反演出地下介质的速度结构和构造特征。
它是地球物理学中的重要研究方法，对于深入了解地球内部的构造和演化过程具有重要的意义。
工程物探中地震层析成像的研究本文从工程物探的实际出发，首先分析了资料采集的步骤和方法，接着论述了工程物探中地震层析成像的几种方法，其中包括了弯曲射线成像方法、最短路径射线追踪法，最后，本文结合实例分析了地震层析成像技术在工程物探中的具体应用。
标签：工程;物探;地震层析成像一、前言近年来，对地震层析成像的研究不断深入，工程物探中对地震层析成像的应用也越来越广泛，所以，分析工程物探中的地震层析成像非常的有必要，具有很高的研究价值。
二、资料采集层析成象与其它物探方法的最主要区别是要求有各种不同方向的人射射线通过探侧目标，因此要求震源和接收器或者可以旋转，或者可以沿两条平行线移动（称为跨孔方式）。
跨孔方式的层析成象可以利用两条大致平行的巷道或两个钻孔进行施工观测，其中一边安放震源，另一边移动检波器，探测范围在二者之间。
地震层析成象使用的震源可用以下几种：1、炸藥。
在坑道中常用几十克的炸药引爆作震源，放入坑道壁的小孔洞内引爆。
对于有瓦斯的巷道要用专用的防爆装置才不会产生危险。
2、电火花震源。
在钻孔中使用效率较高，对不超过100m的探测间距，要求几万焦耳的能量。
国产的电火花震源可在中国科学院电工所购买。
3、专用的井中震源。
具有定向功能，价格比较昂贵，如美国和日本OYO 公司出产的水枪式井中定向振源，价格都在百万美元以上。
对浅层勘探而言，地矿部物化探所（河北廊坊）研制的晶体声波发生器亦可用于声层析成象。
4、敲击产生震动。
只能用于坑道或堤坝探测，重复性较差。
震源下井时还需绞车和电缆配套。
各种工程地震仪都可用于地震CT的资料采集（如E2401），其动态范围要在100dB以上，频带最好达到1000Hz，记录的格式为SEG—1或SEG—2。
下井观测的方式垂直地震剖面。
三、弯曲射线成像方法直射线的假设只在介质近似均匀情况下成立，已有数值模拟的结果说明当速度差异小于巧多时，直射线反演可以给出较好的近似结果，但工程实际中完整围岩与断层、溶洞等异常体速度差异往往高达50%多以上，这时必须考虑弯曲射线成像方法.设成像区域中速度分布为v（x，y），走时为t，则两者关系用下式表示：（1）若将成像区域剖分成网格，设第j个网格中的慢度为Xj，则对于第i条射线有：（2）其中N为射线数，M为网格数。
地震层析成像方法综述
雷栋;胡祥云
【期刊名称】《地震研究》
【年(卷),期】2006(29)4
【摘要】对各种地震层析成像方法进行了分类比较.以层析成像技术各个部分的各种方法为重点,分别阐述了地震层析成像技术的4个主要方面(模型的参数化、正演计算、反演及图像重建、反演结果的评价)具体方法的发展现状和进展,并对地震层析成像技术未来的发展方向做了展望.
【总页数】9页(P418-426)
【作者】雷栋;胡祥云
【作者单位】南方石油勘探开发公司,广州,510240;中国地质大学地球物理与空间信息学院,武汉,430074;中国地质大学地球物理与空间信息学院,武汉,430074【正文语种】中文
【中图分类】P315.3+1
【相关文献】
1.地震层析成像方法在青藏高原东北缘的研究进展 [J], 丁子腾
2.地震层析成像研究方法综述 [J], 罗炬;李志海;王海涛
3.地震层析成像方法综述 [J], 和锐; 杨建思; 张翼
4.反演近地表物性参数的地震层析成像方法综述 [J], 刘玉柱; 吴世林; 刘伟刚; 黄鑫泉; 伍正
5.地震层析成像方法综述 [J], 刘畅; 李振春; 曲英铭; 徐夷鹏; 赵伟洁
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地震地面反射波走时差层析成像算法Fant地震勘探是一种常用于探测地下构造、油藏等的非侵入式地球科学方法。
地震勘探中，地震地面反射波走时差层析成像算法Fant被广泛应用于获得地下结构的高分辨率图像。
地震地面反射波走时差层析成像算法Fant是一种基于走时差的层析成像方法。
通过对地震数据进行处理和分析，可以揭示地下构造的一些重要信息。
本文将从算法原理、步骤和应用等方面展开阐述。
首先，我们来介绍一下地震地面反射波走时差层析成像算法Fant的原理。
地震地面反射波走时差层析成像算法Fant是通过计算地震波从地下不同深度反射回地面的走时差来推测地下结构。
根据地震波与地下介质之间的相互作用关系，可以推断出地下构造的分布情况。
接下来，我们将详细介绍地震地面反射波走时差层析成像算法Fant的步骤。
首先，需要采集地震数据，通常是通过在地面上布设一系列地震传感器，并记录由震源产生的地震波。
然后，对采集到的地震数据进行预处理，包括数据去噪、滤波等。
接着，根据地震数据的特点，通过计算反射波的走时差，利用层析成像算法，重建出地下结构的高分辨率图像。
最后，对成像结果进行解释和分析，从而得出地下结构的相关信息。
地震地面反射波走时差层析成像算法Fant在地质勘探、地震灾害预测等领域具有广泛的应用价值。
在油田勘探中，该算法可用于确定油藏的位置、形状和分布情况，为油田开发提供重要参考。
在地下水资源调查中，该算法可用于判断地下水脉络的位置、深度和储量等信息。
此外，地震地面反射波走时差层析成像算法Fant还可以应用于地震灾害预测，通过分析地震数据，提前预警地震活动，为减灾工作提供科学依据。
总结起来，地震地面反射波走时差层析成像算法Fant是一种基于走时差的层析成像方法，通过对地震数据进行处理和分析，可以揭示地下构造的一些重要信息。
该算法在油田勘探、地下水资源调查、地震灾害预测等领域具有广泛的应用价值。
通过进一步的研究和发展，相信将会在未来为我们揭示更多未知的地下奥秘。
石油勘探中的地震反射层析成像算法研究地震反射层析成像算法是石油勘探中关键的技术之一。
地震勘探是通过地震波在地下传播的特性来获取地下地质结构信息的一种方法。
地震反射层析成像算法则是根据地震波在地下不同界面上的反射和折射现象，重建地下界面的方法。
本文将介绍地震反射层析成像算法的基本原理和研究进展。
地震反射层析成像算法的基本原理是通过地震记录数据和走时信息来推断地下地质界面的位置和形状。
其过程可以分为数据预处理、波场模拟和反演三个步骤。
数据预处理是算法的第一步，其目的是对地震记录数据进行噪声去除和时域滤波，以提高数据质量和信噪比。
地震记录数据通常包含了许多不同的波形，其中包括有用信号和干扰信号。
通过应用滤波器和其他信号处理技术，我们可以从地震记录数据中去除噪声和干扰信号，保留有用的地震信号。
波场模拟是地震反射层析成像算法的核心部分。
波场模拟通过计算地震波在地下介质中的传播过程，模拟地震波在不同界面上的反射和折射现象。
波场模拟可以使用有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）和伪谱法等数值计算方法来实现。
通过波场模拟，我们可以得到地震波在地下不同深度和位置上的响应，从而构建地震数据集和反射信息。
反演是地震反射层析成像算法的最后一步，用于重建地下地质界面。
反演过程通过将测量数据与模拟数据进行对比，将地震记录数据与地下介质参数相联系。
反演算法可以分为线性反演和非线性反演两种类型。
线性反演方法基于正演模拟和与观测数据之间的线性关系，通过反演矩阵将地震记录数据转换为地下介质参数。
非线性反演方法则通过迭代优化算法，将观测数据与模拟数据之间的差异最小化，求解最优的地下介质参数。
随着计算机技术的发展和地震勘探的需求增加，地震反射层析成像算法在过去几十年中取得了重要的研究进展。
研究者们提出了许多不同的技术和方法，以改进反演的效率和精度。
例如，有些算法采用多尺度分析和模型约束的方法，可以更好地处理数据中的噪声和不确定性。
还有一些算法结合了机器学习和人工智能的方法，通过学习大量的地震数据样本，提高地震反射层析成像的准确性和速度。
走时层析成像原理及应用走时层析成像（traveltime tomography）是一种地球物理勘探方法，通过测定地震波的走时信息来推断地下介质的分布和性质。
它是一种非侵入性的方法，可以有效地揭示地下结构的细节，并在地质解释、油气勘探、地质灾害研究等领域有广泛的应用。
走时层析成像的原理是基于地震测深原理。
当地震波从地表向地下传播时，会在不同介质之间发生折射、反射和散射等现象，而不同介质对地震波的传播速度有不同的影响。
通过测量地震波的走时信息，即地震波从发射点到接收点所需的时间，可以推断地下介质的变化情况。
走时层析成像的方法一般分为直接法和反演法。
直接法是通过测量地震波在地下介质中传播的时间来获得地下结构的信息，通常利用大量的地震观测数据进行分析和处理。
反演法则是通过将地下结构的变量作为未知量，利用地震波传播的物理规律和观测数据之间的关系来求解地下结构的分布。
在走时层析成像的应用中，最常见的是地球物理勘探领域。
油气勘探中，通过分析地下介质的速度分布，可以找到潜在的油气藏。
地质灾害研究中，可以通过走时层析成像技术来揭示地下断层、岩体变形等对地震、滑坡、地陷等地质灾害的影响。
除了地球物理勘探，走时层析成像还在地震监测、地下水资源调查、地理环境研究等领域有广泛的应用。
在地震监测中，可以通过走时层析成像方法来判断地震震源的位置和规模，从而进行地震预警和危险评估。
在地下水资源调查中，可以利用走时层析成像技术来研究地下水径流路径和储存条件，为水资源的合理开发利用提供依据。
在地理环境研究中，可以通过走时层析成像来揭示地下河流、洞穴、盐水入侵等地貌的形成和演化过程。
需要注意的是，走时层析成像方法存在一些限制。
首先，地震数据的获取和处理比较复杂，需要大量的地震仪器和观测点。
其次，由于地震波的传播路径较长，存在多路径传播和多次反射等现象，会对成像结果产生一定的干扰和误解。
此外，地震波的传播速度会受到地下介质的非均匀性和各向异性的影响，这也会引起成像结果的误差和不确定性。
地震波层析成像反演方法及其研究综述通过研究利用初至波走时的层析反演方法建立近地表速度模型,提供近地表地下介质的速度信息,进一步为静校正或浅层工程勘探服务。
标签：速度建模;层析成像;初至波地震勘探是利用人工在地表激发和接收地震波,再对地震波作分析处理以及解释而得到地下构造信息和岩性信息的一种方法。
在整个地震勘探过程中,精确的求取地震波在地下介质中的传播速度,一直是地震勘探的核心问题之一。
尤其在地表条件较复杂的区域,地表速度的横向剧烈变化会严重影响中深层目的层的成像效果。
近地表速度不准确,将会直接影响到速度分析、偏移成像的质量以及静校正的精度等地震勘探的各个环节和最终的勘探成果。
1 地震面波及波形反演利用面波进行结构反演一直是了解地球介质结构的重要途径。
近几年来,在面波理论和面波反演方面做了大量工作。
陈蔚天和陈晓非(2001)提出了一种求解水平层状海洋-地球模型中面波振型问题的新算法,它简洁、高效,彻底消除了高频情况下数值计算的精度失真问题。
张碧星等(2000,2002)对瑞利波勘探中“之”字形频散曲线形成的物理机理和多模性问题进行了理论分析,研究了诸波模的传播特性及相互关系,以及地表下低速层介质的位置、厚度及其它参数对“之”字形频散曲线的相互影响.在面波反演理论方面,朱良保等(2001)通过保角变换,把面波群速度的反演变成了球谐系数的线性化反演,使其计算速度快,等值线光滑,构造界限清晰。
众多研究者根据从面波资料求出的频散曲线,对不同地区的地下速度结构作了反演,揭示了横向结构差异的广泛存在。
根据走时反演地下结构是获取结构信息的经典做法。
刘伊克等(2001)根据三维地震观测的初至走时数据,利用最小平方与QR分解相结合的算法,在三维空间重建近地表低降速带速度模型。
同时,采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差,实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算。
李录明等(2000)针对地震勘探中的复杂地表问题,提出了一套地震初至波表层模型层析反演方法.它利用地震直达波、回折波、折射波以及三者组合的初至波和层析反演方法具有的纵、横向变速优势,实现适应速度任意变化的复杂表层模型反演。
