一种地震波走时快速确定方法技术

本发明专利技术公开了一种地震波走时快速确定方法，包括步骤一、读入相关参数文件、速度模型；步骤二、采用计算机对所有网格点判断获取所有网格点的地震波走时。本发明专利技术方法步骤简单、设计合理，通过网格点到震源点的距离与地震波走时扰动量相乘得到地震波走时，解决原始快速行进法计算地震波走时时的震源误差大问题。进法计算地震波走时时的震源误差大问题。进法计算地震波走时时的震源误差大问题。

【技术实现步骤摘要】
一种地震波走时快速确定方法


[0001]本专利技术属于地震波走时
，具体涉及一种地震波走时快速确定方法。

技术介绍

[0002]地震波走时计算主要分为三大类，一是基于运动学方程的射线追踪类方法，但当遇到复杂介质时，这类方法容易陷入局域解，存在阴影区问题；二是基于费马原理的最短路径算法即SPM算法，这类方法通过采用大量的网格线段来近似逼近地震波射线，为保证精度，这类方法需要比其他方法更庞大数量的网络节点，这也导致了SPM算法更大的计算空间要求；三是基于有限差分求解程函方程类方法，该类方法有效避免了运动学方程类方法的不足，且在计算精度与计算效率方面有着显著优势。
[0003]快速行进法(Fas t Marching Method,FMM)是有限差分求解程函方程的一种典型方法,它通过采用窄带近似波前扩展,从而得到全局地震波走时的计算方法，但由于震源点附近波前曲率较大,会导致震源附近产生较大误差,并且此误差会随着波前的传播到达整个计算区域，目前采用源点网格加密技术，通过对震源附近网格细化后的FMM可以明显降低源点附近的计算误差，但相对于整个计算区域，震源点附近的计算误差仍然较大，因此，震源区网格细化并不能根本解决震源点的误差大问题。此外，震源区网格细化的同时也意味着额外增加了算法的计算量。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地震波走时快速确定方法，其方法步骤简单、设计合理，采用快速行进法获取地震波走时扰动量，并通过网格点到震源点的距离与地震波走时扰动量相乘得到地震波走时，解决原始快速行进法计算地震波走时的震源误差大问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种地震波走时快速确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、读入相关参数文件、速度模型；其中，所述参数文件包含速度模型的网格点数、网格间距和震源位置；
[0007]步骤二、采用计算机对所有网格点判断获取所有网格点的地震波走时：
[0008]步骤201、采用计算机对所有网格点属性划分为远离点、完成点和窄带点，得到远离点集合、完成点集合和窄带点集合；其中，初始时完成点集合W为空集，窄带点集合Z为空集，远离点集合Y为所有网格点；
[0009]步骤202、采用计算机设定震源点走时为0，并将其加入窄带点集合Z,其余所有网格点的走时设置为无穷大；
[0010]步骤203、寻找窄带点集合Z中走时最小的网格点并将其更新为完成点，则震源点更新为第一个完成点，并将其从窄带点集合Z中去除，加入完成点集合W；采用计算机将第一个完成点周围上下左右前后六个属性为远离点的网格点，从远离点集合Y中去除，而后加入
窄带点集合Z中；
[0011]在窄带点集合Z中，采用计算机对第一个完成点周围的六个网格点的走时进行计算，将计算结果与六个网格点的走时相比较，每一个网格点中选择较小的数值赋值给该网格点的走时，得到网格点的更新走时；
[0012]步骤204、根据网格点的更新走时，选择窄带点集合Z中走时最小的网格点并记作第二个完成点，并将其从窄带点集合Z中去除，加入完成点集合W；
[0013]采用计算机判断第二个完成点周围上下左右前后中属性为远离点的网格点是否加入窄带点集合Z中，如果已加入窄带点集合Z中则不处理；如果未加入，则将其从远离点集合Y中去除，而后加入窄带点集合Z中；
[0014]步骤205、在窄带点集合Z中，采用计算机对第二个完成点周围的I2个网格点的走时进行计算，将计算结果与该I2个网格点的走时相比较，每一个网格点中选择较小的数值赋值给该网格点的走时，得到网格点的更新走时；其中，I2为不大于6的正整数；
[0015]步骤206、多次重复步骤204和205，根据网格点的更新走时，选择窄带点集合Z中走时最小的网格点并记作第j
‑
1个完成点，并将其从窄带点集合Z中去除，加入完成点集合W；
[0016]采用计算机判断第j
‑
1个完成点周围上下左右前后中属性为远离点的网格点是否加入窄带点集合Z中，如果已加入窄带点集合Z中则不处理；如果未加入，则将其从远离点集合Y中去除，而后加入窄带点集合Z中；其中，j为正整数，且3≤j；
[0017]在窄带点集合Z中，采用计算机对第j
‑
1个完成点周围的I
j
‑1个网格点的走时进行计算，将计算结果与该I
j
‑1个网格点的走时相比较，每一个网格点中选择较小的数值赋值给该网格点的走时，得到网格点的更新走时；其中，I
j
‑1为不大于6的正整数；
[0018]步骤207、多次重复步骤206，直至窄带点集合为空集；
[0019]步骤206中采用计算机对第j
‑
1个完成点周围的I
j
‑1个网格点的走时进行计算的过程均相同，其中，采用计算机对第j
‑
1个完成点周围中第i个窄带点的走时进行计算，i和I
j
‑1均为正整数，且1≤i≤I
j
‑1，I
j
‑1为第j
‑
1个完成点周围网格点总数，具体过程如下：
[0020]步骤2061、采用计算机设定第i个窄带点的走时如下式：
[0021]T(x,y,z)＝L0(x,y,z)
×
T1(x,y,z)(1)；其中，T(x,y,z)表示第i个窄带点(x,y,z)的走时，L0(x,y,z)表示第i个窄带点(x,y,z)到震源点的距离；T1(x,y,z)表示第i个窄带点(x,y,z)的走时扰动量；
[0022]步骤2062、采用计算机根据式(1)得到第i个窄带点(x,y,z)的程函方程，如下：其中，S(x,y,z)表示地震波在(x,y,z)点传播时的慢度，表示梯度算子，||2表示梯度的模的平方；
[0023]步骤2063、采用计算机利用快速行进法对第i个窄带点(x,y,z)的程函方程进行求解计算，得到第i个窄带点(x,y,z)的地震波走时扰动量T1(x,y,z)；
[0024]步骤2064、采用计算机将第i个窄带点(x,y,z)在空间直角坐标系下的X轴坐标x、Y轴坐标y和Z轴坐标z，代入公式得到第i个窄带点(x,y,z)到震源点的距离L0(x,y,z)；其中，x0表示震源点在空间直角坐标系下的X轴坐标，y0表示震源点在空间直角坐标系下的Y轴坐标，z0表示震源点在空间直角坐标系下的Z轴坐标；
[0025]步骤2065、采用计算机将步骤2063中得到的T1(x,y,z)及步骤2064中得到的L0(x,y,z)代入步骤2061中的式(1)，得到第i个窄带点(x,y,z)的走时T(x,y,z)。
[0026]上述的一种地震波走时快速确定方法，其特征在于：步骤2063中采用计算机利用快速行进法对第i个窄带点(x,y,z)的程函方程进行求解计算，得到震源点到第i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地震波走时快速确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、读入相关参数文件、速度模型；其中，所述参数文件包含速度模型的网格点数、网格间距和震源位置；步骤二、采用计算机对所有网格点判断获取所有网格点的地震波走时：步骤201、采用计算机对所有网格点属性划分为远离点、完成点和窄带点，得到远离点集合、完成点集合和窄带点集合；其中，初始时完成点集合W为空集，窄带点集合Z为空集，远离点集合Y为所有网格点；步骤202、采用计算机设定震源点走时为0，并将其加入窄带点集合Z,其余所有网格点的走时设置为无穷大；步骤203、寻找窄带点集合Z中走时最小的网格点并将其更新为完成点，则震源点更新为第一个完成点，并将其从窄带点集合Z中去除，加入完成点集合W；采用计算机将第一个完成点周围上下左右前后六个属性为远离点的网格点，从远离点集合Y中去除，而后加入窄带点集合Z中；在窄带点集合Z中，采用计算机对第一个完成点周围的六个网格点的走时进行计算，将计算结果与六个网格点的走时相比较，每一个网格点中选择较小的数值赋值给该网格点的走时，得到网格点的更新走时；步骤204、根据网格点的更新走时，选择窄带点集合Z中走时最小的网格点并记作第二个完成点，并将其从窄带点集合Z中去除，加入完成点集合W；采用计算机判断第二个完成点周围上下左右前后中属性为远离点的网格点是否加入窄带点集合Z中，如果已加入窄带点集合Z中则不处理；如果未加入，则将其从远离点集合Y中去除，而后加入窄带点集合Z中；步骤205、在窄带点集合Z中，采用计算机对第二个完成点周围的I2个网格点的走时进行计算，将计算结果与该I2个网格点的走时相比较，每一个网格点中选择较小的数值赋值给该网格点的走时，得到网格点的更新走时；其中，I2为不大于6的正整数；步骤206、多次重复步骤204和205，根据网格点的更新走时，选择窄带点集合Z中走时最小的网格点并记作第j
‑
1个完成点，并将其从窄带点集合Z中去除，加入完成点集合W；采用计算机判断第j
‑
1个完成点周围上下左右前后中属性为远离点的网格点是否加入窄带点集合Z中，如果已加入窄带点集合Z中则不处理；如果未加入，则将其从远离点集合Y中去除，而后加入窄带点集合Z中；其中，j为正整数，且3≤j；在窄带点集合Z中，采用计算机对第j
‑
1个完成点周围的I
j
‑1个网格点的走时进行计算，将计算结果与该I
j
‑1个网格点的走时相比较，每一个网格点中选择较小的数值赋值给该网格点的走时，得到网格点的更新走时；其中，I
j
‑1为不大于6的正整数；步骤207、多次重复步骤206，直至窄带点集合为空集；步骤206中采用计算机对第j
‑
1个完成点周围的I
j
‑1个网格点的走时进行计算的过程均相同，其中，采用计算机对第j
‑
1个完成点周围中第i个窄带点的走时进行计算，i和I
j
‑1均为正整数，且1≤i≤I
j
‑1，I
j
‑1为第j
‑
1个完成点周围网格点总数，具体过程如下：步骤2061、采用计算机设定第i个窄带点的走时如下式：T(x,y,z)＝L0(x,y,z)
×
T1(x,y,z)(1)；其中，T(x,y,z)表示第i个窄带点(x,y,z)的走时，L0(x,y,z)表示第i个窄带点(x,y,z)
到震源点的距离；T1(x,y,z)表示第i个窄带点(x,y,z)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云，李夕海，牛超，曾小牛，刘继昊，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：