地震层析成像概论【参考】.docxVIP

《地震层析成像概论》大作业张义蜜，2012260301272016-01-04目录1简述用于地震走时成像方法中的射线追踪算法及原理。31.1打靶法31.1.1近(旁)轴射线追踪41.1.2完全非线性打靶算法41.2弯曲(调整)法41.2.1伪弯曲法51.2.2其它弯曲算法61.3基于网格(节点)波前扩展的算法61.3.1快速行进法(FastMarchingMethod)81.3.2最短路径算法81.3.3改进型最短路径算法111.4多次反射与透射波射线追踪121.4.1分区多步快速行进法(MultistageFMM)121.4.2分区多步不规则最短路径算法(MultstageISPM)131.5球坐标系中MultistageISPM算法原理131.6多值波前(射线)追踪152简述用于地震走时成像方法中的反演算法及原理。162.1反向投影算法162.1.1代数重建技术(ART)162.1.2同时迭代重建技术(SIRT)172.2梯度法172.2.1最速下降法172.2.2高斯-牛顿法172.2.3阻尼最小二乘法182.2.4共轭梯度(CG)法192.3全局最优化法192.3.1蒙特卡罗(MonteCarlo)方法192.3.2遗传(GeneticMethod)方法202.3.3模拟退火(SimulatedAnnealing)法203简述用于地方震走时成像方法中的炮检排列（作图）、基本步骤、以及最终目的213.1炮检排列213.2基本步骤213.3最终目的214如何进行反演解的评价，解得评价在地震成像中的意义如何？224.1分辨率和协方差矩阵224.2合成实验245简述采用L1和L2范数下的反演目标函数各自的优缺点，是否可以采用L1/L2范数混合下的反演目标函数，简述如何实现这一混合的反演目标函数。255.1范数255.2实现的步骤：261简述用于地震走时成像方法中的射线追踪算法及原理。1.1打靶法图1平滑不均匀介质中由点源(灰色圆)发出的100条均匀射线族.尽管最初自炮点发出的相邻地震射线的夹角是相同的,但这种相同的射线夹角在后续传播中发生了不同的变化.地震射线的打靶法原理简单，它是由射线的运动学方程(1式)定义的初值问题，可用来进行完全射线的追踪计算(存在速度界面时采用斯奈尔定律)。在寻找炮点和检波器点间的地震射线的两点问题是一个反演问题，其中未知参量是射线的初始方向，函数取最小值的原则是使射线终点到检波器间的距离为最小。这类算法的主要挑战是反演问题的非线性行为，且这种非线性行为随介质的复杂程度急剧增加(见图1所示)。（1）图2是打靶法原理图图2打靶法原理,表明初始射线路径不断更新直至与检波器点相交为止.1.1.1近(旁)轴射线追踪射线理论的一个还未提及的重要领域是近轴射线近似，它被广泛地用来进行数据预测。1.1.2完全非线性打靶算法图3说明初始射线轨迹与射线终点至检波器点间距存在的非线性关系(a:具有速度标准偏差0.4km/s的弱不均匀介质;b:具有速度标准偏差1.4km/s的强不均匀介质.灰色圆:炮点;灰色三角形:检波器.注意:上图中只显示了100条射线,下图则是相应的射线倾角与射线终点间的关系).在弱非均匀介质中，非线性迭代打靶算法解决边值问题是十分有效的，但当介质复杂程度增加时则变得不稳定。图3说明了这种情况，展示出具有不同复杂程度的两个速度模型中射线倾角与射线终点到检波器间距离的关系。给定非线性迭代打靶算法易出的错误，完全非线性算法至少是值得研究的。然而，相关文献较少，或许是近来太多的基于网格节点和波前算法出现就是用来克服上述局限。1.2弯曲(调整)法射线追踪调整算法的原理就是不断循环调整连接炮点与检波器间任意初始路径直至成为真实射线路径为止(即：满足费马原理所说的稳定时间路径，见图4所示)。通常的做法是推导出可以循环求解的射线运动学方程的边值形式。图4调整算法示意图,其中对初始两点间路径进行扰动调整直至满足费马原理.1.2.1伪弯曲法伪弯曲法原理上与上述弯曲算法相似，但不对射线方程直接求解。该算法较早提出之一是Um和Thurber(1987)，主要基于射线可由一组线性插值点表示。给定某些任意路径，其目的是不断调整每个节点的位置，从而满足射线方程。利用确定射线路径的法方向，然后直接运用费马原理而有效地实现上述算法。图17伪弯曲算法中参数示意图(a:射线切向矢量mt、法向矢量mn和点r处的负法向单位矢量的定义;b:三点扰动示意图).???图18Um和Thurber(1987)提出的伪弯曲算法原理.在此示意图中,初始估计路径由三点定义.中心点被扰动来满足费马原理,循环一次射线路径段数加倍.???Zhao等(1992)修改了Um和Thurber(1987)的三点扰动算法，且容许速度界面的存在。这种情况下，定义射线的点序列包