[發明專利]一種混合二維地震波走時計算方法

在審

• 申請號: 201810077621.8
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108072897A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 孫輝;孫章慶;張志厚;張平;孟繁昌;鄒時貴;夏龍龍;鄧瑞;李夢;黎佳賓;劉丁毅;鐘雨田;張杰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張輝

本發明公開了一種混合二維地震波走時計算方法，包括以下步驟：讀入相關參數、速度模型；沿著震源向不同方向發出射線并計算中心射線信息；使用波前構建法計算射線范圍內網格點的地震波走時；對全空間網格點走時屬性進行分類并以此為依據建立初始窄帶；使用快速推進法計算剩余網格點地震波走時。本發明通過使用窄帶技術連接了快速推進法與波前構建法，通過波前構建法提高了震源附近較小區域的地震波走時計算精度，從而提高了快速推進法在剩余區域網格節點的計算精度，實現了一種兼顧計算效率與計算精度的二維地震波走時計算。

技術領域

本發明涉及地震波走時計算領域，特別是一種混合二維地震波走時計算方法。

背景技術

《工程地球物理學報》2009年第3期公開了張雙杰等“快速推進法計算精度分析及改進”，介紹了兩種提高快速推進法計算精度的方法，一是采用高階差分格式進行計算；二是對震源點附近網格節點進行局部精細處理，在震源附近采用高階差分格式進行計算，在剩余區域采用低階差分格式進行計算。并且通過這兩種方法對均勻介質模型進行地震波走時計算，實驗結果得到了比較好的效果。

《世界地質》2016年第3期公開了王乾龍等“基于完全三叉樹的快速推進法地震波走時計算”，介紹了一種改進的快速推進地震波走時計算方法，將完全三叉樹排序方法引入到地震波走時計算中，減少了窄帶擴展中尋找最小走時值的時間，提高了整個算法的計算效率。并且通過基于完全三叉樹的快速推進地震波走時計算方法對層狀模型、Marmousi模型、Sigsbee 2a模型進行了計算，實驗結果得到了比較好的效果。

通過以上例子可以看出，現有快速推進地震波走時計算方法在一定程度上能夠提升計算精度，但實現過程復雜，提升的計算精度也有限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種混合二維地震波走時計算方法，通過靈活運用窄帶技術將波前構建地震波走時計算方法和快速推進地震波走時計算方法無縫連接起來，即通過在震源附近小范圍內使用計算精度較高的波前構建法，在剩余區域使用快速推進法計算走時，在改善原有快速推進法計算精度的同時，仍保留了其高效的特點。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種混合二維地震波走時計算方法，包括以下步驟：

步驟1：讀入相關參數文件、速度模型，其中，所述參數文件包含速度模型的網格點數、網格間距和震源位置；

步驟2：從炮點沿著不同方向發射射線并計算中心射線信息；

步驟3：使用波前構建法計算射線覆蓋范圍內網格節點走時；

步驟4：對所有網格點進行分類，將它們分為接受點、窄帶點或遠離點，即如果一個網格點的地震波走時已經計算過，并且它周圍點的走時全部計算過，則這個點為接受點；如果一個網格點的地震波走時計算過，而它周圍點的走時并非全部計算過，則這個點為窄帶點；如果一個點的走時沒有被計算過，則這個點為遠離點；

步驟5：將所有窄帶點移入窄帶內，構建初始窄帶；

步驟6：擴展窄帶，直至窄帶為空；在這一過程中，網格點走時是通過迎風差分法求解二維程函方程獲得的，所述二維程函方程為：

|▽τ|＝s

其中，τ為地震波走時，s為慢度，▽為梯度符號，上述公式中梯度項的迎風差分表達式為：