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基于matlab的地震资料反演模拟作者：孙福玉来源：《中国科技纵横》2020年第06期摘要：本文对地球物理学反演的意义做了简要说明。
以地球物理反问题中的地震波褶积模型为例，通过理论分析和数学推导给出超定问题的最小二乘解法、先验信息的应用、线性反问题的广义反演法等多种常用方法，并通过matlab编程实现做最终成图对比分析。
关键词：超定问题;matlab编程;最小二乘法;先验信息;广义反演中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0186-020 引言在自然界中，存在大量的客观事物，这些客观事物在传统物理学中，常常可以看成是一个系统。
这些事物包罗万象，小到原子大到宇宙。
一般来说，所有的客观事物都能用一定的物理量来描述，但不是所有的物理系统所包含的信息都能够被直接测量，有一部分物理系统的物理量只能通过间接测量。
在地球物理学领域的研究中，研究对象绝大多数都位于地表以下。
例如，研究地下地层的构造特征、寻找含油储集层、寻找矿产资源、寻找含水层。
将地下介质全部挖开去直接研究这些地质信息显然是不可能的。
为了全面的了解一个物理系统，往往希望获得尽可能多的描述系统的物理量，往往能够直接获取的物理量十分有限。
作为一种演绎性的研究手段，地球物理反演就是通过不断地推演系统中那些可以被直接观测的物理量与不可直接测量的物理量之间的联系。
达到通过已知信息去探索未知信息的一种方法。
反演问题一直以来都是地球物理学中的核心理论问题。
由于人类自身的局限性，获取深地信息的来源大都来源于地球表面，有极小一部分资料来自于对地球的直接探测，例如钻井信息。
所以人类对于地球的认识和研究终究还是要依靠有限的地球物理信息来实现，这些信息如何应用到实际研究中，就是反演问题的科研本质。
本文通过将理论方法用matlab编程实现，以反演地震子波为例，模拟地球物理反演过程。
1 超定问题的常规解法[1]通常，用物理模型去求解物理參数的过程叫做正演，而给定一系列物理模型的参数信息去求解物理模型的过程叫做反演。
基于MATLAB的地震数据的分析地震是地球内部能量释放的结果，地震数据的分析对于理解地震活动的规律和预测地震发生的可能性具有重要意义。
MATLAB是一个功能强大的数值计算和数据可视化软件，可以用于地震数据的处理、分析和展示。
本文将介绍基于MATLAB的地震数据分析的方法和技巧。
对于地震数据的分析，可以从多个方面入手。
首先，可以对地震数据进行整体的统计分析。
可以统计地震事件的频率分布、震中位置的分布、地震震级的分布等等，这些统计信息对于理解地震活动的规律和特征非常重要。
MATLAB提供了丰富的统计工具，可以方便地进行数据的统计分析。
其次，可以对地震波形进行分析。
地震波形是地震能量沿时间传播的表现，可以通过地震仪器记录到。
地震波形可以用来研究地震波的传播规律、地震震源的机制等。
MATLAB提供了丰富的信号处理工具，可以对地震波形进行频谱分析、滤波、去噪等操作，从而揭示地震波的特征和信息。
此外，还可以对地震数据进行地震活动的空间分布分析。
地震活动具有明显的空间集聚性，可以通过空间统计方法研究地震活动的空间分布规律。
MATLAB提供了空间统计工具包，可以进行地震活动的聚类分析、空间插值分析等，以及地震活动与地球构造、地质灾害等的关联性研究。
另外，在地震数据的分析中还可以结合地震地质调查数据、地震前兆数据等多源数据进行综合分析。
地震地质调查数据包括断层观测数据、地震破裂带的研究等，可以用来研究地震发生的条件和机制。
地震前兆数据包括地震活动前的地形变、地磁变化、水质变化等，可以用来进行地震预测和预警。
MATLAB提供了数据处理和分析的综合环境，可以方便地进行多源数据的整合和分析。
在MATLAB中进行地震数据的分析和展示时，可以利用MATLAB自带的绘图函数进行数据的可视化展示。
MATLAB提供了各种绘图函数，包括曲线图、散点图、等值线图、三维图等，可以方便地进行数据可视化分析和结果展示。
同时，MATLAB还支持脚本编程和函数编程，可以编写自定义的算法和分析工具，以满足不同的地震数据分析需求。
基于MATLAB的地震数据的分析地震数据的分析是地震科学研究中的重要环节之一，可以帮助地震学家了解地震的特征、预测地震的趋势以及评估地震的影响程度。
MATLAB作为一种功能强大的数据处理和分析工具，在地震数据分析中也扮演着重要的角色。
本文将介绍基于MATLAB的地震数据分析方法和应用。
首先，地震数据通常是通过地震仪器采集到的地震波形数据，以地震波形数据为基础进行地震分析是地震学研究中的常见方法。
MATLAB提供了丰富的信号处理函数和工具箱，可以用于地震波形数据的预处理和分析。
通过MATLAB可以对地震波形数据进行滤波、降噪、去趋势、去仪器响应等操作，减少噪声对地震数据分析的影响。
其次，地震数据的谱分析也是地震学研究中的一项重要内容。
谱分析可以帮助地震学家了解地震数据在不同频率上的能量分布情况，揭示地震波的频谱特征。
MATLAB提供了多种谱分析函数和工具箱，如快速傅里叶变换（FFT）、功率谱密度估计、波谱比等，可以用于地震数据的频谱分析。
地震学家可以通过MATLAB计算地震波的功率谱密度，绘制地震波的频谱图，进一步了解地震数据的频率特征。
此外，地震数据的时频分析也是地震学研究中的重要内容之一、时频分析可以揭示地震波的时变特征，对地震波形的瞬态信号进行分析。
MATLAB提供了时频分析函数和工具箱，如小波变换、短时傅里叶变换等，可以用于地震数据的时频分析。
地震学家可以通过MATLAB计算地震波形的时频谱，提取地震波形的瞬态特征，进一步分析地震的发展过程。
最后，MATLAB还可以用于地震数据的可视化分析。
通过MATLAB的绘图函数，可以将地震数据以图形的形式展示出来，直观地反映地震数据的变化趋势和特征。
地震学家可以通过MATLAB绘制地震波形图、频谱图、时频图等，辅助地震数据的分析和研究。
在应用方面，基于MATLAB的地震数据分析方法已经广泛应用于地震学研究和地震监测预警等领域。
例如，在地震预测方面，研究人员可以通过分析历史地震数据，利用MATLAB对地震数据进行模式识别和预测建模，从而提高地震预测的准确性和可靠性。
基于matlab的地震活动性分析Matlab在地震活动性图像分析中的应用1），李红光2）1）河北省地震局2）中国地震应急搜救中心摘要：地震活动性分析是地震预测、地震工程的一个重要依据，地震活动性分析又多是通过图像来表现。
Matlab是一种简单易学、强大的计算功能和编程可视化的计算机语言。
本文用Matlab语言编程，实现了地震统计区内地震的快速选取，并根据这些选中的地震进行地震活动性分析。
关键词：Matlab语言；地震活动性引言地震活动性研究就是通过分析一定震级区间内的地震时间、空间的分布特征，探讨其物理含义，进而对地震发生的规律进行科学总结。
通过地震活动性研究，可对地壳介质非均匀性和运动形态有宏观的了解和总体把握，因此可服务于地震预测和地球动力过程等研究[1]。
在地震安全性评价中，通过地震活动性分析，为工程场地一定时间内的地震活动性趋势和地震环境做出评价，为合理划分潜源区和确定其地震活动性参数提供依据[2]。
地震活动图像的分析方法很多，有简单的图像描述法，如地震震中分布、蠕变曲线、M-T图等；也有采用统计参数表征地震活动时空图像特征的方法，如b值、地震活动度S、地震能流密度、地震强度因子MF分布等。
Matlab具有强大的计算能力、计算结果可视化和编程效率高的优势，它是地震活动性分析的一个有力工具。
Matlab是1984年由美国MathWorks公司推出的荣誉产品。
早在20世纪80年代中期，Matlab就在我国出现，大规模流行时再90年代中期以后。
现在Matlab已被广泛应用在科学研究、工程计算等方面。
M atlab采用全新的数据类型和面向对象编程技术，采用了新控制流和函数结构，特别是包含很多常用的子函数，非计算机专业人员非常容易用Matlab来实现很复杂的计算程序。
并且Maltab提供了图像处理功能，可以很方便的生成图形。
在地震活动性数字图像分析中，用Matlab可以很简单、方便的实现研究人员的思想。
地震资料处理中的matlab实现摘要：一、地震资料处理的重要性二、MATLAB 在地震资料处理中的应用三、MATLAB 在地震资料处理中的优势四、MATLAB 在地震资料处理中的实际应用案例五、总结正文：地球是一个活跃的行星，地震频繁发生。
地震资料处理对于了解地震发生的原因、预测地震趋势和减少地震带来的损失具有重要意义。
MATLAB 是一种功能强大的数学软件，被广泛应用于科学计算、数据分析等领域。
在地震资料处理中，MATLAB 也发挥着重要作用。
MATLAB 在地震资料处理中的应用主要包括地震波的数值模拟、地震数据处理、地震图像处理等。
其中，地震波的数值模拟是地震资料处理的核心环节，通过数值模拟可以再现地震波的形成过程，从而揭示地震的成因。
地震数据处理是对地震资料进行采集、整理、分析的过程，目的是提取地震资料中有用的信息，为地震预测和地震工程提供依据。
地震图像处理则是将地震图像进行数字化处理，以便于进行后续的数据分析。
MATLAB 在地震资料处理中的优势主要体现在以下几个方面：首先，MATLAB 具有丰富的函数库，可以大大提高地震资料处理的效率。
其次，MATLAB 具有强大的数据处理能力，可以对地震数据进行快速、准确的处理。
最后，MATLAB 具有丰富的图形绘制功能，可以直观地展示地震数据的结果。
在地震资料处理中，MATLAB 可以应用于多个方面。
例如，可以利用MATLAB 进行地震波的数值模拟，通过模拟地震波的形成过程，从而揭示地震的成因。
可以利用MATLAB 进行地震数据处理，对地震资料进行采集、整理、分析，提取地震资料中有用的信息。
可以利用MATLAB 进行地震图像处理，将地震图像进行数字化处理，以便于进行后续的数据分析。
总的来说，MATLAB 在地震资料处理中的应用具有重要意义。
通过MATLAB，可以提高地震资料处理的效率，准确处理地震数据，直观展示地震数据的结果。
地震资料处理中的matlab实现（原创实用版）目录1.引言2.MATLAB 在地震资料处理中的应用3.用 MATLAB 实现滤波器对数字地震资料处理4.地震资料处理的并行处理方法5.结论正文地震资料处理中的 MATLAB 实现地震是地球表面的一种自然现象，通过对地震资料的研究，可以了解地震的成因、地震波的传播规律以及地震对建筑物的影响等。
在地震资料处理中，MATLAB 作为一种强大的科学计算软件，可以提供许多有效的数据处理和分析工具，为地震研究人员提供极大的便利。
一、MATLAB 在地震资料处理中的应用MATLAB 在地震资料处理中的应用非常广泛，包括地震波的模拟、滤波器的设计与实现、频谱分析、地震反应分析等。
利用 MATLAB 可以对地震数据进行预处理，如去除噪声、放大有效信号等，从而提高地震信号的质量。
此外，MATLAB 还可以对地震波形进行分析，如计算地震波的周期、振幅、频率等参数，为地震研究提供基础数据。
二、用 MATLAB 实现滤波器对数字地震资料处理滤波器是地震资料处理中的一种重要技术，可以有效地去除地震信号中的噪声，提高信号的质量。
MATLAB 提供了丰富的滤波器设计方法和算法，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
通过使用 MATLAB，可以方便地设计出符合要求的滤波器，并对地震信号进行滤波处理。
三、地震资料处理的并行处理方法地震资料处理往往涉及到大量的数据计算和分析，因此，提高地震资料处理的效率非常重要。
MATLAB 提供了并行计算功能，可以有效地加快地震资料处理的速度。
通过使用 MATLAB 的并行计算功能，可以实现对地震数据的并行处理，从而提高地震资料处理的效率。
四、结论总之，MATLAB 在地震资料处理中具有广泛的应用，可以提供强大的数据处理和分析功能，为地震研究人员提供极大的便利。
![基于MATLAB的地震正演模型实现[1]](https://uimg.taocdn.com/b0ff2c94daef5ef7ba0d3c16.webp)
基于MATLAB的地震正演模型实现贾跃玮(中国地质大学(北京) 北京100083)摘 要 人工合成地震正演模型是进行三维模型计算的基础。
针对地震勘探的原理,本文运用MATLAB强大数学计算和图像可视化功能,对一个三层介质模型制作了人工合成地震记录。
文章首先说明了地震记录形成的物理机制,然后介绍了地质模型的构造及参数选择,最后针对该具体地质模型制作了合成地震记录。
关键词 地震;MATLAB;正演0引 言 地震勘探就是利用地下介质弹性和密度的差异,通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应,推断地下岩层的性质和形态的地球物理方法。
地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段,在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面,也得到广泛应用。
人工合成二维地震模型记录是各种复杂地震模型正演计算的基础,是对地震勘探经典理论的忠实实现。
在实际工作中,针对具体地质构造进行二维地震模拟能够有效帮助地球物理工作者在地震剖面上识别各种地质现象。
MATLAB环境集编程、画图于一体,特别适合人工合成地震记录的快速实现。
因此,我们在MATLAB环境下设计了一个三层地质模型,并对该模型模拟了地震记录,旨在可视化地观察地震波场记录特征并验证地震褶积模型。
1地震记录形成的物理机制在地震记录上看到的波形是地震子波叠加的结果,从地下许多反射界面发生反射时形成的地震子波,振幅大小决定于反射界面反射系数的绝对值,极性的正负决定于反射系数的正负,到达时间的先后取决于界面深度和覆盖层的波速。
若地震子波波形用S(t)表示,反射系数是双程垂直反射旅行时t的函数,用R(t)表示,地震记录f(t)形成的物理过程在数学上就可表示为:f(t)=S(t)3R(t)=∫0T S(τ)R(t-τ)dτ地震子波和反射系数资料常常不易取得,因此计算时常做这样一些假设:(1)地质模型的建立是来自大量观察实际地质结构的经验性归纳总结。
(2)为了模型建立和计算过程中突出理论数值,去除了一些干扰因素,对一切衰减、噪声都不进行考虑。
MATLAB在地震数据处理与分析中的应用技巧地震是一种自然灾害，对人类生命和财产安全造成了巨大的威胁。
为了准确评估和预测地震的发生，科学家们使用各种工具和技术来收集、处理和分析地震数据。
其中，MATLAB是一种被广泛使用的数学软件，它在地震数据处理和分析中发挥着重要的作用。
本文将介绍MATLAB在地震数据处理与分析中的应用技巧，并探讨一些实用的示例。
一、数据预处理在进行地震数据处理之前，首先需要进行数据预处理。
数据预处理的目的是消除数据中的噪声，提高数据质量。
在MATLAB中，可以使用一些基本的信号处理函数来实现数据预处理。
例如，可以使用滤波函数来去除高频噪声，使用降噪算法来减少低频背景噪音。
二、数据可视化地震数据通常包含大量的数字信息，为了更好地理解和分析这些数据，数据可视化是非常重要的。
MATLAB提供了丰富的绘图函数和工具，可以帮助我们创建各种类型的图表。
例如，可以使用曲线图来表示震源的时间序列，使用频谱图来展示地震信号的频率特性。
此外，还可以使用三维图像来展示地震波传播和地壳变形等复杂的地震动态过程。
三、频谱分析频谱分析是地震数据处理中的重要环节。
它可以帮助我们了解地震信号的频域特征，并从中提取有关地震源、地壳结构以及地震动力学等方面的信息。
在MATLAB中，有多种方法可以进行频谱分析，包括傅里叶变换、小波变换等。
可以使用MATLAB提供的函数来计算和可视化频谱，如fft、pwelch等。
四、地震波形反演地震波形反演是地震数据处理中的一项关键任务。
它通过对地震记录的分析，寻找最佳的模型参数，以模拟和预测地震事件。
MATLAB提供了多种反演算法和工具，可以帮助我们进行地震波形反演。
例如，可以使用最小二乘法来拟合地震记录，并通过调整模型参数来提高拟合度。
此外，还可以使用基于优化算法的反演方法，如遗传算法、蚁群算法等。
五、地震模拟地震模拟是地震数据处理与分析中的一项重要任务。
它可以通过数值模拟方法，模拟地震波的传播和地壳的变形过程，进而预测地震事件的强度和影响范围。
基于MATLAB工具箱的地震预测模型
魏红梅;黄世源;贺曼秋
【期刊名称】《防灾减灾学报》
【年(卷),期】2007(023)003
【摘要】地震分析和预测对未来地震趋势有一定预见性.本文建立了基于MATLAB 工具箱的地震预测模型,通过建模、局限性分析,认为多元线性和非线性回归方法不适合地震预测,基于BP神经网络的方法在地震预报中有一定应用价值.
【总页数】5页(P64-68)
【作者】魏红梅;黄世源;贺曼秋
【作者单位】重庆市地震局,重庆,401147;重庆市地震局,重庆,401147;重庆市地震局,重庆,401147
【正文语种】中文
【中图分类】P315.7
【相关文献】
1.基于Matlab神经网络工具箱的电力负荷组合预测模型 [J], 刘双;杨丽徙;王志刚;贾德峰;陈根永
2.基于MATLAB工具箱的PCA-RBF广西降雨量预测模型研究 [J], 李洁
3.基于MATLAB工具箱的神经网络在地震预报中的应用 [J], 温岩;乔兵;李忠伟;邵喜彬
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5.基于MATLAB工具箱的BP神经网络年径流量预测模型研究——以塔城地区乌拉斯台河为例 [J], 雷晓云;张丽霞;梁新平
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地震资料处理中的matlab实现地震资料处理是地球科学领域的重要环节，通过对地震波的采集、记录和分析，可以获取有关地球内部结构和地震活动的重要信息。
而在地震资料处理过程中，matlab作为一种强大的科学计算软件，被广泛应用于地震数据的处理和分析中。
本文将就地震资料处理中matlab的实现进行全面评估，并提供深度和广度兼具的文章内容，以帮助读者更好地理解和掌握这一重要的地球科学领域技术。
一、地震数据的预处理在进行地震资料处理时，首先需要对采集到的地震数据进行预处理，以提高数据的质量和可靠性。
在matlab中，可以利用其丰富的信号处理工具箱，对地震波进行滤波、去噪和校正，以消除干扰和改善数据的清晰度和准确性。
利用matlab的数据可视化工具，可以直观地展现地震波的特征和变化，为后续分析提供重要参考。
二、地震波的特征提取地震波中蕴含着丰富的地质信息，而通过matlab的信号处理和特征提取工具，可以有效地捕获地震波的频率、振幅和相位等重要特征。
利用matlab的傅里叶变换、小波变换和时频分析等技术，可以对地震波进行频谱分析、频率特征提取和时域特征分析，从而揭示地下结构和地震活动的内在规律。
三、地震事件的定位和成像地震事件的定位和成像是地震资料处理的核心环节，而matlab中的地震成像、反演和逆时偏移等算法，可以帮助科学家准确定位地震震源和重建地下结构。
通过matlab的地震成像工具箱，可以实现三维地震成像和震源定位，同时结合自编程序和算法优化，还能够实现个性化的地震事件分析和成像，为地球内部结构和地震活动提供关键信息。
个人观点和总结在我看来，matlab在地震资料处理中的实现，不仅为地球科学研究提供了重要的技术支持，更为科学家们提供了丰富的数据处理、分析和成像工具，从而推动了地震学在地球科学领域的发展。
通过不断优化算法和完善工具，相信matlab将在地震资料处理领域发挥越来越重要的作用，为我们揭示地球内部的奥秘和预测地震活动提供更可靠的依据。
基于MATCOM 平台的VC++与MATLAB混合编程地震正演模拟摘要：正演模拟是地震勘探的重要方法之一。
为解决基于Matcom4.5的VC++与Matlab接口程序的地震正演模拟问题，通过用Matcom4.5与VC++结合编程的新方法实现EDA介质中的地震波正演模拟的实例，结果显示通过Matcom实现VC++与Matlab混合编程的可行性并提高了编程效率。
关键词： Matcom；VC++； Matlab；混合编程；正演模拟MIXED PROGRAMMING OF SEISMIC FORW ARD MODELING BETWEEN VC++Abstract: Forward modeling is one of the important means in seismic exploration. This paper in order to solve the interface program of seismic forward modeling between Matlab and VC++ based on Matcom4.5,by using an example which achieved the results of simulate the wave equation in EDA media by a new method which is mixed programming between Matcom4.5 and VC++,the results show the advantage of efficiency by mixed programming between Matlab and VC++ based on Matcom4.5.Keywords: Matcom；VC++；Matlab；Mixed programming；Forward modeling0引言近年来，随着勘探程度深入化和勘探目标的复杂化，地震勘探无论在采集、处理还是解释技术方面都面临越来越多的挑战。
2019年第44卷第2期V〇1.44 N〇.2能源技术与管理Energy Technology and Management155doi:10.3969/j.issn.l672-9943.2019.02.062基于M A T LA B软件的大地电磁测深正演模拟研究范晋军(山西潞安金源煤层气开发有限责任公司，山西长治046204)[摘要]大地电磁测深已经被广泛应用于地质构造、油气勘探、矿产探测等研究工作。
简要 介绍了大地电磁测深的基本原理，推导了水平层状介质情况下的一维大地电磁测深的计算公式，利用M A T L A B软件进行了正演模拟。
[关键词]大地电磁;正演;视电阻率；M ATLAB[中图分类号]P225 [文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2019)02-0155-020引言大地电磁测深(MT*是一种电磁类的地震勘 探方法，它是以大地电磁场作为场源，通过观测地 面上的感应电磁场来研究地下介质的电性（电阻 率)特征[1]。
大地电磁测深具有成本低、操作方便、勘探深度大等优点，已经被广泛应用于地质构造、油气勘探、地震预报、地热勘探、矿产探测等研究 工作。
自从1984年美国M a th w o rk s公司推出了M A TLA B1.0以来，经过数十年的优化、改进和发 展，M A T L A B已经成为国 的最优化的工程。
M A T L A B是一种十 的 计算，它的特点是操作简单、功能强大、人机交互 性能好、率，已经被广泛地用于算法研发、数 、工 和 发等 。
本以介质 为 ，用 M ATLAB的大 地电磁测深进行了一 ，为 大地电磁测深法的深人研究 了一定的 。
是一以勘探 电性特征的参数，电阻率相应的度"。
本文研究的是一 介质 ，，有一 方 地面 的数 发化，方 的数是 的，是一构成的 。
2基本原理大地电磁测深一 的基本 是以麦克M axw ell)方 为 ，大地电磁的特 点进 公 推 ，单一方 的方介质的 ，出地面波阻的递推公式，电阻率的 公式，推出介质的大地电磁场响应函数 电阻 率 。
大地电磁测深一维正反演摘 要 本文推导了大地电磁测深的理论计算表达式，并以水平层状介质为例，利用推导的正演计算式在MATLAB 软件平台上进行正演，比较了不同层介质参数的视电阻率曲线。
简要介绍了阻尼最小二乘法反演的基本原理和反演迭代步骤，并对多种层介质进行了反演。
关键词 大地电磁，一维正反演，阻尼最小二乘法1 引 言20世纪50年代初，苏联学者吉洪诺夫和法国学者卡尼亚的经典著作奠定了大地电磁测深法（MT ）的基础。
它是利用大地仲频率范围很宽（4410~10-Hz ）广泛分布的天然变化的电磁场，进行深部地质构造研究的一种频率域电磁测深法。
由于该法不需要人工建立场源，装备轻便、成本低，且具有比人工源频率测深法更大的勘探深度，所以除主要用于研究地壳和上地幔地质构造外，也常被用来进行油气勘查、地热勘探以及地震预报等研究工作。
几十年来，由于大地电磁测深法具有以下几个优点：不受高阻屏蔽，对低阻分辨率高；不用人工供电，勘探成本低且工作方便；勘探深度范围大。
使大地电磁法在矿产勘探及普查、地壳岩石圈电性结构研究、海洋地球物理勘探、地热勘探、能源勘探、隐伏岩溶水结构、天然地震预测等都扮演着至关重要的角色。
大地电磁也存在一些缺点，比如在实际应用的过程中整理后的数据存在分散的情况；频率范围不够宽，特别是缺少高频成分，受噪音影响大信噪比低；所需观察时间长，致使野外工作效率低。
随着基础理论、技术手段、仪器设备的不断完善和发展，进一步改进和解决这些问题，才能将大地电磁法更好的应用于生产服务当中。
2 视电阻率及水平地层大地电磁测深曲线的理论计算方法 2.1大地电磁测深理论的几点假设和论证吉洪诺夫和卡尼亚提出了假设并论证了以下几点：①将场源近似地看为平面电磁波垂直入射大地。
②引入波阻抗的概念（Z=E/H ），表征地球电性分布对大地电磁场的响应。
③利用单点大地电磁场观测研究地球电性分布是可能的。
2.2视电阻率及水平地层上的理论计算表达式视电阻率概念是从均匀介质中电阻率和波阻抗关系引申出来的。
基于Matcom平台的VC++与Matlab混合编程地震正演模拟刘宁;刘财;冯晅;王凯;兰慧田;陈光宇;陈常乐【摘要】Forward modeling is one of the important means in seismic exploration. In order to solve the problem on the seismic forward modeling of interface program between Matlab and VC + + based on Matcom 4.5, the authors achieve the results of seismic forward modeling in EDA media by mixed programming between Matcom 4. 5 and VC++. The results show the advantage of efficiency by mixed programming between Matlab and VC + + based on Matcom.%正演模拟是地震勘探的重要方法之一.为解决基于Matcom 4.5的VC++与Matlab接口程序的地震正演模拟问题,通过用Matcom 4.5与VC++结合编程的新方法实现EDA介质中的地震波正演模拟的实例,结果显示Matcom实现VC++与Matlab混合编程并提高了编程效率.【期刊名称】《世界地质》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】5页(P655-659)【关键词】Matcom;VC++;Matlab;混合编程;正演模拟【作者】刘宁;刘财;冯晅;王凯;兰慧田;陈光宇;陈常乐【作者单位】吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026【正文语种】中文【中图分类】P631.30 引言近年来，随着勘探程度深入化和勘探目标的复杂化，地震勘探无论在采集、处理还是解释技术方面都面临越来越多的挑战。
基于MATLAB的地震正演模型实现贾跃玮(中国地质大学(北京) 北京100083)摘 要 人工合成地震正演模型是进行三维模型计算的基础。
针对地震勘探的原理,本文运用MATLAB强大数学计算和图像可视化功能,对一个三层介质模型制作了人工合成地震记录。
文章首先说明了地震记录形成的物理机制,然后介绍了地质模型的构造及参数选择,最后针对该具体地质模型制作了合成地震记录。
关键词 地震;MATLAB;正演0引 言 地震勘探就是利用地下介质弹性和密度的差异,通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应,推断地下岩层的性质和形态的地球物理方法。
地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段,在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面,也得到广泛应用。
人工合成二维地震模型记录是各种复杂地震模型正演计算的基础,是对地震勘探经典理论的忠实实现。
在实际工作中,针对具体地质构造进行二维地震模拟能够有效帮助地球物理工作者在地震剖面上识别各种地质现象。
MATLAB环境集编程、画图于一体,特别适合人工合成地震记录的快速实现。
因此,我们在MATLAB环境下设计了一个三层地质模型,并对该模型模拟了地震记录,旨在可视化地观察地震波场记录特征并验证地震褶积模型。
1地震记录形成的物理机制在地震记录上看到的波形是地震子波叠加的结果,从地下许多反射界面发生反射时形成的地震子波,振幅大小决定于反射界面反射系数的绝对值,极性的正负决定于反射系数的正负,到达时间的先后取决于界面深度和覆盖层的波速。
若地震子波波形用S(t)表示,反射系数是双程垂直反射旅行时t的函数,用R(t)表示,地震记录f(t)形成的物理过程在数学上就可表示为:f(t)=S(t)3R(t)=∫0T S(τ)R(t-τ)dτ地震子波和反射系数资料常常不易取得,因此计算时常做这样一些假设:(1)地质模型的建立是来自大量观察实际地质结构的经验性归纳总结。
(2)为了模型建立和计算过程中突出理论数值,去除了一些干扰因素,对一切衰减、噪声都不进行考虑。
(3)地层在横向上均匀,纵向上是由大量具有不同弹性性质的薄层构成。
(4)地震子波以平面波形式垂直入射到界面,各薄层的反射子波与地震子波形状相同,只是振幅及极性不同。
(5)所有波的转换、吸收及绕射等能量损失都不考虑。
基于以上这些假设条件进行地震记录合就必须已知地震子波以及地层的反射系数,而反射系数又主要由地层的波阻抗反映,所以必须首先获取地层的速度和密度资料。
速度资料可通过连续速度测井获得,密度资料可从密度测井获得,得不到密度资料时,可近似假定密度不变,以速度曲线代替波阻抗曲线来计算反射系数。
加德纳根据实际资料提出了一个由速度推算密度的经验公式: ρ=0.23V0.25 (速度单位:英尺/秒)或 ρ=0.31V0.25 (速度单位:米/秒) 没有速度测井资料时,若有电阻率测井曲线,则可用法斯特公式:V=KH16R16其中,V是速度,K是一个与岩石性质有关的参数,R是电阻率,H是深度。
已知地震子波是合成地震记录的一个很重要的前提条件。
在已有的地震记录上选取地震子波的具体方法如下:(1)在地震记录上识别出单波,做出单波波形,再反复试验,检查找出符合实际的子波。
(2)根据已总结出的地震子波的特点,用具有特殊数学表达式的波形表示,如雷克子波等。
(3)用非炸药震源时记录的震源子波的波形。
(4)用实际地震记录,用数字处理方法在一定的假设条件下求取地震子波。
(5)有井中观测的初至纪录时,可考虑用初至波做子波波形。
(6)有声波测井资料和井旁地震记录X(t)时,反射系数曲线R(t),地震子波S(t), 可由X(f)=S(f)3R(f) 得子波的谱S(f)=X(f)R(f)再对上式作反傅氏变换得地震子波波形S(t)。
2地质模型的建立众所周知,地表之下的地质结构是复杂的。
地质构造是指地壳中的在岩层地壳运动的作用下发生变形与变位而遗留下来的形态。
在本文中所利用的是一个三层水平层状介质模型,即假设有发育在三个不同时期的水平层状沉积岩。
同时,为了体现地震勘探在石油、天然气勘探领域的应用效果,作者结合实际地质资料模拟了地下含油情况。
一般情况下,随着埋藏深度越来越大,岩石的速度会越来越大。
深层的岩石速度通常要大于浅层岩石的速度。
而流体的速度较岩石的速度要小很多。
比如,砂岩的速度一般在1800-4000m/s,石油的速度一般为1300-1400m/s。
在模型建立的过程中,作者参照了实际地质构造及各种岩石的速度资料,确定了三层水平层状介质的速度及深度参数。
如图1所示。
在该地质模型中,作者设计了一个含油层,并使该含油层包裹在砂岩环境中,各层的速度及深度参数如模型中所示。
此外,为了更加直观的显示地震勘探的效果,本文提供了一个参照模型,该模型中没有设计含油速度突变层。
在地震模拟记录参数不边的条件下用来比照含油模型的效果。
模型构造及参数如图2所示。
图1 含油地质模型图2 对比地质模型3地震模型正演根据褶积理论,结合地质模型,作者在MATLAB 环境中编写程序实现了地震正演。
首先,为了最大可能的与实际情况相符合,地震模型中使用的子波是稳定可实现的子波,如图3所示。
图3 子波该子波是最小相位子波,有时称为前载子波,其能量集中在整个波形的前端。
由于大多数脉冲地震震源(如炸药震源)产生的原始脉冲是接近最小相位的,因此在地震正演模型中的地震子波选取一般都是选择最小相位型子波。
地震正演模型实现的主要程序及关键步骤注释如下:n=5000;采样点数dx=50;道间距dt=0.002;采样间隔nl=3;界面数m=80;道数v0=[1000150020002500];第1层速度v1=[1000150013002500];第2层速度v2=[1000150020002500];第3层速度h(1,1)=800;h(2,1)=1200;h(3,1)=1800;该模型为各层平行,无倾角xmax=(m/2+1)3dx;ymax=n3dt;坐标范围p=2;图象显示数字以下部分为子波采样a0=200;f=20;nw=60;b=30;子波参数tt=0:dt:(nw-1)3dt;wb=a03sin(23pi3f3tt).3exp(-b3tt);视速度hva0=h(3,:).3v0(1:nl);hvb0=h(3,:)./v0(1:nl);hva1=h(3,:).3v1(1:nl);hvb1=h(3,:)./v1(1:nl);hva2=h(3,:).3v2(1:nl);hvb2=h(3,:)./v2(1:nl);for i=2:nlhva0(i)=hva0(i)+hva0(i-1);hvb0(i)=hvb0(i)+hvb0(i-1);hva1(i)=hva1(i)+hva1(i-1);hvb1(i)=hvb1(i)+hvb1(i-1);hva2(i)=hva2(i)+hva2(i-1);hvb2(i)=hvb2(i)+hvb2(i-1);endhva0=sqrt(hva0./hvb0);hva1=sqrt(hva1./hvb1);hva2=sqrt(hva2./hvb2);hva0(1)=v0(1);hva1(1)=v1(1);hva2(1)=v2(1);以上程序段使用循环控制各个层速度变化for i=1:nl设定反射面深度for j=2:mh(i,j)=h(i,j-1)endend mk=round(m/2);炮检距hvb0(mk)=0;hvb1(mk)=0;hvb2(mk)=0;hvb1=(1:m)3dx;hvb1=(1:m)3dx;hvb2=(1:m)3dx;for i=1:nl反射系数r0(i)=33(v0(i+1)-v0(i))/(v0(i+1)+v0 (i));r1(i)=33(v1(i+1)-v1(i))/(v1(i+1)+v1 (i));r2(i)=33(v2(i+1)-v2(i))/(v2(i+1)+v2 (i));endx=zeros(n,m);b=pi/180;划分网隔for i=1:nl一次反射波for j=1:80if j<=30;z=23h(i,j)/hva0(i);t=round(z/dt);x(t,j)=x(t,j)+r0(i);elseif j>30&&j<=50;z=23h(i,j)/hva1(i);t=round(z/dt);x(t,j)=x(t,j)+r1(i);elsez=23h(i,j)/hva2(i);t=round(z/dt);x(t,j)=x(t,j)+r2(i);endendendfigure(1);褶积处理及道集成像record=zeros(n+nw-1,m);xx=(0:(n+nw-2))3dt;for i=1:mrecord(:,i)=conv(x(:,i),wb)+(i-mk)3dx;plot(record(:,i),xx,′b′);hold on;endaxis([-xmax,xmax,0,ymax]);axis ij;ylabel(′时间t′);基于含油地质模型的地震正演记录如图4所示。
图4 含油地质模型地震响应波形记录与之形成对比的是不含速度突变层的水平三层地质模型地震正演记录(如图5所示)。
图5 对比地质模型地震响应波形图对比以上两图可以看出,在深度和速度相同的区域,由于子波相同,在模型层参数相同的整个局部地震响应波形是相同的,差别就在是否存在了速度突变层。
在含油模型中,由于速度突变层的存在,在突变层边缘处发生了波形干扰,相位极性发生翻转,在速度突变层底部底界面振幅变强产生“亮点”现象,整个速度突变层振幅较其他层有明显增大。
在频率属性部分,对两模型的地震波记录进行了频率测量。
发现速度突变层的频率较对比模型的频率小一些,这也印证了若储集层的储集性能变好、储集层中聚集了油气,会造成地震反射波频率下降的经验理论。
在局部放大图中可以看到明显振幅变化特征表现(如图6所示)。
图6 含油地质模型地震响应波形局部放大图4结 论本文利用MATLAB 强大数据处理和图形显示功能优点,实现了地震勘探中的褶积模型。
该地震正演模型可以与其他专业地震正演软件所得结果相媲美。
MATLAB 提供了良好的数学语言,减少了程序编写的工作量,这一点克服了用其他语言编制地震正演模型困难的缺点。
从MATLAB 软件的使用方便程度来看,它远非一般的编程语言环境所能比拟。
本文也有一定的不足之处,当需要对模型参数修改时,只能在原程序代码中修改,尚未实现模块可视化功能,在以后的研究中有必要进一步开发该程序,以达到方便快速实现正演模型的目的。
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