基于深地震反射剖面大炮数据的频率域全波形成像方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:41804051
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:D0404.地震学
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:韩如冰; 吴庆宇;
- 关键词:
项目摘要
The frequency-domain inverse imaging method of seismic wave equation, comparing with time-domain imaging method, has advantages of flexible data selection, avoiding numerical error accumulation, and easy parallel computation. It can make great use of the extractable information from the seismogram, including body wave, surface wave travel time and waveform information, so that the compatibility of the model and the overall fitting of the theoretical waveform to the data can be improved to provide more details of lithospheric structure. However, low computational efficiency, excessive dependence of imaging results on the initial model, and high requirements on seismic data quality restrict the development and application of such method. For above problem, this study firstly improve the efficiency of frequency-domain full waveform imaging, according to constructing high-precision numerical schemes for discretizing frequency-domain wave equations; proposing a preconditioned Krylov subspace method based on a detailed analysis on the mathematical structure and properties of the coefficient matrix of linear system after the discretization; combining proper optimization method, a high-efficiency frequency-domain full waveform imaging algorithm can be obtained and used to Sanjiang area, Yunnan province. Based on high signal-noise ratio reflection seismic profiling big-shot data, we perform high-resolution imaging for this lithospheric structure of this area to deepen the understanding of lithospheric structure, and provide critical seismological evidence for the deep dynamic background and lithospheric morphology of the lateral collision mineralization belt in the Qinghai-Tibet Plateau.
地震波动方程频率域成像方法,相比于时间域成像方法,具有数据选择灵活、能避免误差累积、易于并行等优点。它能最大程度地利用地震记录中可提取的体波、面波走时和波形等信息,从而可提高模型的兼容性及理论波形对数据的整体拟合精度,提供更多岩石圈结构的细节。然而计算效率偏低、成像结果过度依赖初始模型、对地震数据质量要求较高等问题制约着该方法的发展和应用。针对以上问题,本项目首先开展提高频率域全波形成像计算效率的研究,即通过构造高精度数值方法离散波动方程,详细分析离散后所得线性方程组的数学结构与性质,并提出快速求解的预处理Krylov子空间方法,结合适当的优化算法,发展一套高效的频率域全波形成像方法。在此基础上,将其应用于云南三江地区,通过采用高信噪比的反射地震大炮数据对该区域进行地下高分辨率成像,深化对研究区岩石圈精细结构的认识,为青藏高原侧向碰撞成矿带的深部动力学背景和岩石圈形态提供关键的地震学证据。
结项摘要
作为一种高分辨率地震成像方法,全波形反演对于地球深部结构探测起到重要作用。相比传统的时间域方法,频率域全波形反演的优势更加明显。然而计算效率偏低、反问题的不适定性强、对实际数据的质量要求过高等挑战限制着全波形反演的进一步发展与应用。本项目通过对反演过程的若干关键环节进行改进,发展高效频率域全波形反演算法,主要研究内容与成果包括以下五方面:.(1)本项目通过研究高阶格式以及增加频散关系约束的途径优化近似解析离散化算子,以此构造高精度频率域声波方程与弹性波方程数值离散格式,使其在粗网格下压制数值频散,提高频率域正演模拟效率。.(2)针对离散频率域波动方程后形成的大型稀疏线性代数方程组,本项目提出采用一类旋转分块三角预处理Krylov子空间迭代方法进行快速求解,并分别从理论分析与数值试验两方面证实了这类方法的收敛性与可行性。.(3)反演迭代过程中,敏感核矩阵的严重病态性导致包含于观测数据中的噪声被过度放大而损害反演结果的精度,本项目在Tikhonov正则化反演的框架下,提出采用高精度有限差分格式离散Laplace算子来构造正则化矩阵,以此提升反演结果的精度。.(4)综合以上研究结果,本项目发展了一套高效的频率域全波形反演算法,并结合云南三江地区的深地震反射大炮数据进行该区域地下结构的成像。.(5)本项目还利用所构造的高精度正演模拟方法,并结合适当的频率域逆时偏移成像条件,发展高效的频率域偏移算法,提高了偏移效率以及成像结果的分辨率。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dispersion–dissipation analysis of the triangle-based discontinuous Galerkin method for scalar wave equation
标量波动方程基于三角形的间断伽辽金法的色散-耗散分析
- DOI:10.1093/gji/ggz170
- 发表时间:2019-08
- 期刊:Geophysical Journal International
- 影响因子:2.8
- 作者:He Xijun;Yang Dinghui;Ma Xiao;Lang Chao
- 通讯作者:Lang Chao
求解弹性波动方程的频率域近似解析离散化波场模拟方法
- DOI:10.6038/cjg2021o0332
- 发表时间:2021
- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
- 作者:郎超;仇楚钧;刘少林;申文豪;李小凡;徐锡伟
- 通讯作者:徐锡伟
On the numerical evaluation of invertible preconditioners based on high-order discretizations of the Laplace operator for linear systems
线性系统基于拉普拉斯算子高阶离散化的可逆预条件子数值计算
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Scientific Reports
- 影响因子:4.6
- 作者:郎超;程丽鹃;高荣
- 通讯作者:高荣
A high-precision low-dispersive nearly analytic difference method with its application in frequency-domain seismic waveform inversion
高精度低色散近似解析差分法及其在频域地震波形反演中的应用
- DOI:10.1080/08123985.2019.1699786
- 发表时间:2020-01
- 期刊:Exploration Geophysics
- 影响因子:0.9
- 作者:Chao Lang;Qiu-Sheng Li;Yan-Jie Zhou;Xi-Jun He;Ru-Bing Han
- 通讯作者:Ru-Bing Han
Geometric Asian barrier option pricing formulas of uncertain stock model
不确定股票模型的几何亚洲障碍期权定价公式
- DOI:10.1016/j.chaos.2020.110178
- 发表时间:2020-11
- 期刊:Chaos, Solitons and Fractals
- 影响因子:--
- 作者:Rong Gao;Wei Wu;Chao Lang;Liying Lang
- 通讯作者:Liying Lang
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其他文献
南岭-武夷交汇区的深部背景及地壳泊松比
- DOI:10.6038/cjg2019m0207
- 发表时间:2019
- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
- 作者:韩如冰;李秋生;徐义贤;张洪双;陈昊;郎超;吴庆宇;王晓冉
- 通讯作者:王晓冉
青藏高原东南缘壳幔结构探测研究新进展
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:地球科学与环境学报
- 影响因子:--
- 作者:李秋生;酆少英;白志明;高原;高嵩;熊小松;王晓冉;郎超;韩如冰;吴庆宇;卢占武;王海燕;李文辉;张洪双;张新彦
- 通讯作者:张新彦
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