改进Moser—法射线椎姆踪.pdfVIP

维普资讯 1998年 11月 地 球 物 理 学 进 展 第 13卷 第 4期 p ． ／》) 改进M。se西 线追踪 许 琨 吴 篮 王妙月 - ‘- -_ _ 。_。 ·- 。-。_ _ ·_ 一 j - ’中国科学院地聋曲理研究所．北京 100101 石油大学．北京 102200 摘 要：地震渡场正演模拟．层析成像 偏移成像经常需要用到射线追踪．本文在基于图形理 论的Moser法基础上．改进其罔格节点的划分、追踪时路径的选取，并增加直射线追踪以消除 在速度变化不大时射线受节点布置影响出现不合理的折曲现象． 登论文编号 ； ； 舫科 霍勘 ：1004-2903(1998)04--060-066 。 。 1 前 言 射线追踪方法在正演模拟、层析成像 偏移成像及其它地震数字处理与反演中都有广 泛的应用．众所周知，图像重建属于反问题，它所对应的正问越是在已知介质分布的条件 下，求得地震波穿过成像区域的射线轨迹及时间．在一般情况下需要借助于数值计算方法 得到．在地震层析成像 中由于成像介质的非均匀性，使地震波在地下沿弯曲路径行进．因 此我们要获得地下构造的清晰图像，其关键环节是实现源 ．，、 呵地震波路径的定位，即要 用到射线追踪． 现在射线理论由古老的几何射线法发展到现在的旁轴射线法理沦，渐近射线法理论以 及高斯射线柬法理论． 射线追踪方法也取得了很太进步，射线追踪一般都或多或少用到四个基本定律①费马 (Format)原理：即关于波传播总是选择最小旅行时的路线．@惠更斯一菲涅耳 fHuygens—Fresne1)原理：即关于波传播的子震源的问题．◎Snell定律：即关于波传播到 的界面上的反射，透射、和折射现象的规律．@互易性原理：将震源与接收点互换，传播 路径不变的原理-还用到两个公式 (1)射线方程： ]= ]；(2)程函 ， 方程(eikonal方程)：(f)：1／ ． 收稿 日期：1998年2月20日 基盒来源：国家九五攻关项 目f9 9I4—o4-02-o2) 维普资讯 第 l3卷 第 4期 许 琨等：改进Moser法射线追踪 ·6】 · 常规应用的射线追踪方法主要有打靶法(shooting)和弯曲法(bending)，打靶法是初值 问题，弯曲法是边值问题．这两类方法的提出都是基于比较简单的原理，打靶法的基本思 想是通过调整初值，即调整射线人射角来逐步逼近终点，但它存在很多问题，诸如对速度 结构较为复杂的情况存在盲区，首波无法处理，计算量过太．弯曲法是假设一条连接炮点 S到检波点R的曲线作为初始路径，然后逐步调整修正，直到修正量很小为止．它的优点 是速度较快，但对速度分布函数复杂和两点距离较远的情况，弯曲法不如打靶法有效，且 弯曲法有时很难追踪到时间最短路径． 为了解决上述问题，最近又研究出了几种新的射线追踪技术有：程函方程有限差分法 (1988年)、扫描法射线追踪(1992)、线性旅行时插值法(LTI)法射线追踪(1993)，它们都分 为向前和向后两步： 向前处理时求取旅行时，向后处理则利用(1)旅行时的最大梯度方向(2)互易性原理 (3)Fermat原理等原则求取射线路径． 2 基本原理 本文所作的方法是基于图形理论的射线追 踪技术 (Moser