一种基于方向矢量的地震射线追踪方法技术

本发明专利技术属于地震勘探技术领域，公开了一种基于方向矢量的地震射线追踪方法，基于空间平面约束的射线矢量与三维任意起伏界面的求交迭代算法；基于Fermat原理推导的三维任意起伏速度模型上的透射波及反射波的显式计算公式；基于不同需求而设计的射线追踪算法终止条件；基于不同需求的算法输入及输出设计；能根据射线的矢量信息计算射线的路径及走时，也能基于方向约束及走时约束获取波阵面的位置；射线追踪算法在地震偏移、(微)地震定位及地震层析成像等领域中有广泛的应用前景。本发明专利技术为了计算在给定地震方向矢量的前提下，求取地震射线的路径及波前的位置。本发明专利技术亦能应用于常规地震射线的追踪问题的求解，因而具有普适性。

A method of seismic ray tracing based on direction vector

The invention belongs to the technical field of seismic exploration, discloses a tracking method based on seismic ray direction vector and ray vector space plane constraint and 3D arbitrary fluctuation interface intersection iterative algorithm based on 3D arbitrary fluctuation; transmission speed is the principle of Fermat model and explicit reflection formula based on the algorithm termination condition; the design is based on the different needs of the ray tracing algorithm; design of input and output based on the different needs; can be calculated according to the path and travel time ray vector information of radiation, can also be based on the direction constraint and constraint go get wavefront position; ray tracing algorithm in seismic migration, (micro) has a wide application prospect in earthquake location and in the field of seismic tomography. In order to calculate the path of the seismic ray and the position of the front of the wave in order to calculate the vector of the given earthquake direction. The invention can also be applied to the solution of the conventional seismic ray tracing problem, thus being universal.

【技术实现步骤摘要】
一种基于方向矢量的地震射线追踪方法
本专利技术属于地震勘探
，尤其涉及一种基于方向矢量的地震射线追踪方法。
技术介绍
射线追踪作为一种重要的正演方法在(微)地震定位、地震层析成像中有着广泛的应用。它的运算效率及计算精度不仅影响着地震定位的速度和精度还影响反演的效率和结果的可靠性，因而提高射线追踪的效率和精度将具有重要的意义。试射法(Wesson,etal.,1971；Chander,etal.,1977；Langan,etal.,1985；Sunetal.,1993)和基于边值的弯曲法(Jacob,etal.,1970；Sorrels,etal.,1971；Sleep,etal.,1973)奠定了射线追踪的基本思路。而后发展的射线追踪方法在计算效率和计算精度上有较大的提高，如专利技术人早期所提出的逐段迭代射线追踪方法(高尔根等，1996；高尔根等，1998；高尔根等，2002；高尔根等，2002；GaoE,etal.,2002；GaoE,etal.,2008)。射线路径与模型的交点称为射线的中间点。逐段迭代射线追踪方法的思想是在满足射线参数相同的基础上不断调整中间点位置以满足范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于方向矢量的地震射线追踪方法，其特征在于，所述基于方向矢量的地震射线追踪方法包括以下步骤：步骤一，根据射线起始点P1(x1,y1,z1)以方向矢量r1(rx1,ry1,rz1)及三维非均匀起伏地质界面的深度范围，判断与射线相交且射线走时最短的界面；步骤二，根据射线上的点P1(x1,y1,z1)及射线的方向矢量r1(rx1,ry1,rz1)，构建射线的直线方程l(x,y,z)；根据地质界面的深度范围，构造界面Σ的最小逼近平面方程Zmin及最大平面方程Zmax；步骤三，求解射线的直线方程l(x,y,z)与最小逼近平面Zmin的交点Dmin，与最大逼近平面Zmax的交点Dmax；判断交点是否超...

【技术特征摘要】
1.一种基于方向矢量的地震射线追踪方法，其特征在于，所述基于方向矢量的地震射线追踪方法包括以下步骤：步骤一，根据射线起始点P1(x1,y1,z1)以方向矢量r1(rx1,ry1,rz1)及三维非均匀起伏地质界面的深度范围，判断与射线相交且射线走时最短的界面；步骤二，根据射线上的点P1(x1,y1,z1)及射线的方向矢量r1(rx1,ry1,rz1)，构建射线的直线方程l(x,y,z)；根据地质界面的深度范围，构造界面Σ的最小逼近平面方程Zmin及最大平面方程Zmax；步骤三，求解射线的直线方程l(x,y,z)与最小逼近平面Zmin的交点Dmin，与最大逼近平面Zmax的交点Dmax；判断交点是否超出模型边界，若超出模型区域则沿着射线移至模型区域内；将新得到点设置为初始点Dmin及Dmax；步骤四，根据初始点Dmin及Dmax的位置，构造射线与三维非均匀起伏地质界面的求交迭代方程，计算射线与界面的交点D；步骤五，基于Fermat原理推导的三维空间中的透射波方程及反射波方程，并利用该方程求解射线在非均匀起伏界面处的反射rf波矢量及透射波射线矢量rt；步骤六，根据所选定的目标层L或设定的射线旅行总时长T，判断射线追踪的终止条件；步骤七，按照应用需求输出不同的数据组合。2.如权利要求1所述的基于方向矢量的地震射线追踪方法，其特征在于，所述步骤一根据三维非均匀起伏地质模型的深度范围判断与射线相交且走时最短的界面，是通过对比射线的起始点P1(x1,y1,z1)与该点在各个地质界面上的投影点P1p(x1p,y1p,z1p)的深度来实施。3.如权利要求1所述的基于方向矢量的地震射线追踪方法，其特征在于，所述步骤二根据地质界面的深度范围构造界面Σ的最小逼近平面方程Zmin及最大逼近平面方程Zmax；其所构建的逼近平面为水平层且构成三维非均匀起伏地质界面的上下界。4.如权利要求1所述的基于方向矢量的地震射线追踪方法，其特征在于，所述步骤三判断交点是否超出模型边界，并将超出界面的交点移至模型区域内部；判断射线与逼近平面的交点是否超出模型范围是通过对比交点坐标与模型范围来实施的；若交点超出模型的范围，则将交点沿射线移至模型范围内部；若交点在模型区域内，则将交点设置为求交算法的初始点。5.如权利要求1所述的基于方向矢量的地震射线追踪方法，其特征在于，所述步骤四构造射线与三维非均匀起伏地质界面的求交迭代方程；方程是以射线的方向矢量为约束，以射线与三维非均匀起伏界面的距离为判断条件，根据射线与三维非均匀起伏地质界面距离差构建目标函数：F(x,y)＝l(x,y)-f(x,y)；其中z＝l(x,y,z)为射线的直线方程，z＝f(x,y)为界面的一般性方程；在交点P0(x0,y0,z0)处满足F(P0)＝0。6.如权利要求5所述的基于方向矢量的地震射线追踪方法，其特征在于，以步骤三的结果(点P1(x1,y1,z1)及点P2(x2,y2,z2))为起始点，且这两点分布在界面两侧的点，可构造三维空间中的求根的迭代算法：(1)计算F(P1)和F(P2)的值，并比较其绝对值；(2)若|F(P1)|＞|F(P2)|则利用：计算出P的坐标作为新的P1点...

【专利技术属性】
技术研发人员：高尔根，丁亮，孙守才，赵殿君，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34