对一种基于Kirchhoff积分的有限频射线追踪方法的分析与优化

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1、ｒ分类号Ｐ６３１．４单位代码：１０１８３：研究生学号：２０１５６２２０５２密级：公开？吉林大学硕士学位论文一对种基于Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ积分的有限频射线追踪方法的分析与优化ＡｎａｌｓｉｓａｎｄｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆａｆｉｎｉｔｅｆｒｅｕｅｎｃｙｒａｙｔｒａｃｉｎｙｐｑｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＫｉｒｃｈｈｏｆｆｉｎｔｅｇｒａｌ作者姓名：王蕤专业：地球探测与信息技术研究方向：地震射线追踪指导教师：孙建国教授培养单位：地球探测科学与技术学院２０

2、１８年１１月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

3、均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期年Ｍ？月如对一种基于Kirchhoff积分的有限频射线追踪方法的分析与优化AnalysisandoptimizationofafinitefrequencyraytracingmethodbasedonKirchhoffintegral作者姓名：王蕤专业名称：地球探测与信息技术指导教师：孙建国学位类别：工学硕士答辩日期：2018年11月29日对一种基于Kirchhoff积分的有限频射线追踪方法的分析与优化(作者：王蕤指

4、导教师：孙建国)摘要地震射线计算是地震数值模拟的重要手段之一，是地震成像、正演和反演的重要组成部分。传统射线追踪方法基于高频渐近理论，在高频近似（或远场近似）下，射线路径遵循斯奈尔定律，只受射线路径上介质的影响，从而忽略了实际中地震波频率有限时，射线路径受到路径周围菲涅尔带范围内介质和构造的影响。传统对有限频射线的计算基于频率相关的程函方程，过程复杂，需要对频率范围内每个频率进行计算。对于考虑了菲涅尔带范围内介质对射线路径的影响的波长光滑法，其在实质上也是高频近似下的射线计算。基于Kirchhoff积分的有限频射线追踪方法简

5、便且易于计算。但在其实现过程中存在较多的近似和省略，并且存在有未对结果进行影响因素分析，以及对参数的选取没有量化等问题。针对以上问题，给出了保留Kirchhoff积分所有项的全Kirchhoff有限频射线追踪，并给出了可以量化频带宽度参数的两项振幅相等时的频率和随频带宽度变化的加权范围的变化。取得了以下成果：１、给出了基于全Kirchhoff积分的有限频射线追踪方法，证明忽略Kirchhoff积分的频率相关项对结果有明显影响。相比原Kirchhoff有限频射线追踪包含更完善的波场信息。2、给出了可量化的频带宽度的选择，其中包

6、括频带宽度参数与加权范围的关系以及两项振幅相等时的频率与频带宽度的关系，为参数的选取提供了可量化的较精准的依据。基于多个数值模拟结果表明，全Kirchhoff积分有限频射线追踪相对于省略频率相关项的有限频射线追踪波场信息保留更全面，对走时模拟更加准确。对频带宽度参数的量化选取有助于针对不同问题和模型的计算进行更全面科学的参数选取。关键词：有限频；射线路径；Kirchhoff积分；AnalysisandoptimizationofafinitefrequencyraytracingmethodbasedonKirchhoffi

7、ntegralAbstractSeismicraytracingisoneoftheimportantmeansofseismicnumericalcalculation.Thetraditionalraytracingmethodisbasedonthehighfrequencyasymptotictheory.Withthehighfrequencyapproximation(orfarfieldapproximation),theraypathfollowsSnelllawandisonlyaffectedbythem

8、ediumontheraypath,thusignoringtheeffectofthemediumandstructureintheFresnelzonearoundthepathwhentheseismicwavefrequencyislimited.Thetraditionalcal