菲涅耳体旅行时层析成像方法与应用.研究

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1、厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。()2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√"

2、或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：年月日彩【阱第一章绪论1．1地震层析成像简介层析成像是在物体外部发射物理信号，同时接收穿过物体且携带物体内部信息的信号，利用计算机图像重建方法，重现物体内部二维或三维清晰图像。该技术最大的特点是在不损坏物体的条件下，探知物体内部结构的几何形态和物理参数的分布。层析成像首先在诊断医学中获得辉煌的成就，然后逐步推广到非医学领域，诸如地球物理学、射

3、电天文学、超声学、微波、雷达、结晶学、电子显微技术等等。地震波层析成像就是利用人工地震的方法，获取携带有地下介质物理信息的地震波信号，利用求广义Radon逆变换【l】的方法，计算出地下介质的物性分布。地震波在从炮点到接收点的传播过程中，会经过不同的介质。由于介质本身的不同物理性质，地震波的振幅、相位(传播时间)、频谱等都会发生变化，通过对这些变化信息进行处理，进而可以获得地下介质物性分布，推断出其地质构造。1．1．1地震层析成像的发展概况地震层析成像是地球物理学科的一个研究领域，在上世纪70年代首先以井间速度结构调查为研究对象。1979

4、年，Dines和Lytle[2】首先对地震层析成像做了大量数值模拟，并首先将层析成像(ComputerizedGeophysicalTomography)这一名词用于论文的标题。在地震勘探研究领域，自从在亚特兰大召开的第54届地球物理勘探学家协会(SEG)年会上设置了地震层析成像研究内容的专题后，地震层析成像的研究在地震勘探领域得以发展。上世纪80年代，以Daily(1984)[31、Somerstein(1984)H、Dyer和Wbmlin舀on(1980^，-[51等人的研究为代表，地震层析成像的理论、方法和技术以数值模拟的形式得到

5、广泛的研究。上世纪90年代，在工程勘探、资源勘探、环境保护、文物调查、岩体结构研究等许多领域得到广泛研究。地震层析成像经过地球物理学者近三四十年的应用和研究，虽然已经取得了一定成果，但是许多环节仍需要完善。因此这个领域仍是个不断创新不断发展的热门领域【6】。1．1．2地震层析成像的基本原理地震波信号主要包括波走时(又称旅行时)与波形信息，前者与后者相比具有信噪比高、简单通用直观、各种波走时规律相同等优点，因此，利用地震记录中的走时信息重建地下介质速度分布的层析成像方法得到了广泛应用。本论文主要研究地震波走时层析成像方法。为了获得地下介质

6、速度分布，通常把研究的介质离散成划分为一系列小矩形～网格，网格内的速度相同，用慢度J(即速度的倒数)表示，并给每个网格按一定的顺序编号，这样就构成了一个离散模型。地震波以射线的形式在网格间传播，从不同的震源点到检波点经过了不同慢度的网格，因此得到了不同的走时r。如图1．1所示，射线f从震源点S到检波点R的走时为六段射线走时的总和，可以表示为：Ⅳt=∑乞-(1-1)J；l其中‘表示走时，Ⅳ表示网格数目，屯表示了第f条射线在第／个网格中的射线路径长度，Sj表示第歹个网格的慢度值。走时层析成像的目的就是由测量的走时‘重构介质的慢度s，。S‘＼

7、．撼沃弋is"‘弋．R赞i条瓣线图1-1射线在离散模型中的走时示意图地震走时层析成像方法具体由四步组成：(1)数据采集；(2)正滨模拟；(3)建立旅行时方程；(4)反演求解。第一步是拾取各震源一检波器记录的地震旅行时，，在野外进行，由于旅行2第一章绪论时就是地震层析成像反演的基础数据，因此，这一步是很重要的；第二步是建立速度模型，并对离散模型进行正演计算，一般采用射线追踪技术来计算射线路径Z和旅行时f；第三步是根据前二步的结果建立旅行时反演的线性方程式。根据式1-1，对于所有的射线而言，可以表示成如下矩阵方程形式：‘岛●：tⅥJl是●：

8、S盯简写成：T=AS(1-2)其中，丁表示地震波走时列向量，通过野外观测得到；A表示射线的几何路径长度矩阵，为大型稀疏矩阵，可通过正演计算求解射线路径得到；S表示慢度列向量，为待求量。第四步是迭代地求解第三