一种地震波走时确定方法、系统、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开一种地震波走时确定方法、系统、电子设备及存储介质，涉及地震数据处理领域，该方法包括：首先利用快速行进法求解程函方程获取初始走时值；然后结合初始走时值，利用间断有限元求解程函方程的弱形式，确定地震波走时，提高走时精度。这两个关键步骤组合构成“高精度求解技术方案”的核心。利用快速行进法求解程函方程，虽然与快速扫描法相比有一定的效率差距，但仍然是高效率的方法之一，且实践中精度高于快速扫描方法，因此能够为间断有限元法提供网格单元每个节点正确的方向信息。最后使用二阶走时基函数，实现网格单元内走时计算精度的提高。计算精度的提高。计算精度的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种地震波走时确定方法、系统、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及地震数据处理领域，特别是涉及一种地震波走时确定方法、系统、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]地球物理方法中，地震方法在海洋或陆地上应用广泛，主要通过振动传感器阵列系统观测人工地震的地下地层反射波场信息，然后通过地震成像和反演流程，获取地下介质的构造或者属性信息，帮助地球物理学家和地质学家勘察海洋或者陆地地下矿产资源。地震波传播过程中，走时是非常关键的信息，很多地震成像和反演方法需要进行走时计算，程函方程是描述走时的基本数学模型。因此，如何高效准确地求解程函方程成为了地球物理学家的重要研究工作。
[0003]程函方程与波动方程波场描述不同，主要是描述波前运动，其可进一步简化为射线方程组，描述波前面上少数点的行进过程（射线），然后利用射线追踪方法龙格库塔递推求解，但射线方法常常会遇到阴影区问题，可能造成某些区域射线无法到达。有限差分解是计算走时最有效的方法之一(Vidale，1990；Popovici，1991），可称之为Vidale类方法，该方法能够在规则模型网格上实施，可以覆盖整个空间。快速行进法(Sethian，1996，1999，2002)被广泛用于求解程函方程，该方法包括迎风差分、窄带技术和堆排序技术，迎风差分和窄带技术用于地震波传播过程中波前扩展的过程，堆排序运用二叉树堆从全局中选取最小走时值。快速行进方法具有无条件稳定，计算精确度高，算法效率高的特点，已经广泛用于地震波传播的走时计算。快速扫描方法（Zhao，2007)也被广泛应用于走时的计算，它最大的优势是计算效率比快速行进更高，但实践中，快速扫描法比快速行进方法的精度相对比较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种地震波走时确定方法、系统、电子设备及存储介质，以提高计算地震波走时的精度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种地震波走时确定方法，包括：
[0007]获取地震波的震源位置点和观测位置点；
[0008]将所述震源位置点和所述观测位置点之间的区域离散为（I
‑
1）
×
（J
‑
1）个网格；I为水平方向网格节点数量；J为垂直方向网格节点数量；
[0009]建立地震波的波前在任一所述网格节点的程函方程；所述程函方程是根据地震波的波前在任一所述网格节点的走时和慢度模型确定的；所述慢度模型为根据所述地震波的波前在任一所述网格节点的地震速度模型确定的；
[0010]基于所述程函方程，利用逆风差分法和快速行进算法，确定所有网格节点的初始走时；
[0011]基于所有网格节点的初始走时以及每个网格节点的程函方程，利用间断伽辽金法，确定地震波走时。
[0012]可选地，基于所述程函方程，利用逆风差分法和快速行进算法，确定所有网格节点的初始走时，具体包括：
[0013]利用逆风差分法，确定所述程函方程的差分方程；
[0014]基于所述差分方程，利用快速行进算法，确定所有网格节点的初始走时。
[0015]可选地，基于所有网格节点的初始走时以及每个网格节点的程函方程，利用间断伽辽金法，确定地震波走时，具体包括：
[0016]根据当前网格节点的程函方程，利用间断有限元方法，确定每个有限元单元的弱形式方程；
[0017]根据所述弱形式方程和加权函数系数，确定代数方程；
[0018]根据当前网格节点的初始走时，对所述代数方程进行求解，得到当前有限元单元的中心点平均值、横向梯度和纵向梯度；
[0019]根据当前有限元单元的中心点平均值、横向梯度和纵向梯度，确定当前有限元单元的走时；
[0020]根据所有有限元单元的走时，确定所述地震波走时。
[0021]可选地，根据当前有限元单元的中心点平均值、横向梯度和纵向梯度，确定当前有限元单元的走时，具体包括：
[0022]利用公式，确定当前有限元单元的走时；其中，为中心点平均值；u
ij
为横向梯度；v
ij
为纵向梯度；d
x
为横坐标方向采样间隔；d
y
为纵坐标方向采样间隔；x为当前有限单元中任意一点的横向坐标；y为当前有限单元中任意一点的纵向坐标；x
i
为当前有限单元的中线点位置的横向坐标；y
j
为当前有限单元的中心点位置的纵向坐标。
[0023]一种地震波走时确定系统，包括：
[0024]数据获取模块，用于获取地震波的震源位置点和观测位置点；
[0025]离散模块，用于将所述震源位置点和所述观测位置点之间的区域离散为（I
‑
1）
×
（J
‑
1）个网格；I为水平方向网格节点数量；J为垂直方向网格节点数量；
[0026]程函方程建立模块，用于建立地震波的波前在任一所述网格节点的程函方程；所述程函方程是根据地震波的波前在任一所述网格节点的走时和慢度模型确定的；所述慢度模型为根据所述地震波的波前在任一所述网格节点的地震速度模型确定的；
[0027]初始走时确定模块，用于基于所述程函方程，利用逆风差分法和快速行进算法，确定所有网格节点的初始走时；
[0028]地震波走时确定模块，用于基于所有网格节点的初始走时以及每个网格节点的程函方程，利用间断伽辽金法，确定地震波走时。
[0029]一种电子设备，包括：存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的地震波走时确定方法。
[0030]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计
算机程序被处理器执行时实现上述的地震波走时确定方法。
[0031]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0032]本专利技术的地震波走时确定方法、系统、电子设备及存储介质，首先利用快速行进法求解程函方程获取初始走时值；然后结合初始走时值，利用间断有限元求解程函方程的弱形式，确定地震波走时，提高走时精度。这两个关键步骤组合构成“高精度求解技术方案”的核心。利用快速行进法求解程函方程，虽然与快速扫描法相比有一定的效率差距，但仍然是高效率的方法之一，且实践中精度高于快速扫描方法，因此能够为间断有限元法提供网格单元每个节点正确的方向信息。步最后使用二阶走时基函数，实现网格单元内走时计算精度的提高。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术提供的地震波走时确定方法流程图；
[0035]图2为本专利技术地震波走本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地震波走时确定方法，其特征在于，包括：获取地震波的震源位置点和观测位置点；将所述震源位置点和所述观测位置点之间的区域离散为（I
‑
1）
×
（J
‑
1）个网格；I为水平方向网格节点数量；J为垂直方向网格节点数量；建立地震波的波前在任一所述网格节点的程函方程；所述程函方程是根据地震波的波前在任一所述网格节点的走时和慢度模型确定的；所述慢度模型为根据所述地震波的波前在任一所述网格节点的地震速度模型确定的；基于所述程函方程，利用逆风差分法和快速行进算法，确定所有网格节点的初始走时；基于所有网格节点的初始走时以及每个网格节点的程函方程，利用间断伽辽金法，确定地震波走时。2.根据权利要求1所述的地震波走时确定方法，其特征在于，基于所述程函方程，利用逆风差分法和快速行进算法，确定所有网格节点的初始走时，具体包括：利用逆风差分法，确定所述程函方程的差分方程；基于所述差分方程，利用快速行进算法，确定所有网格节点的初始走时。3.根据权利要求1所述的地震波走时确定方法，其特征在于，基于所有网格节点的初始走时以及每个网格节点的程函方程，利用间断伽辽金法，确定地震波走时，具体包括：根据当前网格节点的程函方程，利用间断有限元方法，确定每个有限元单元的弱形式方程；根据所述弱形式方程和加权函数系数，确定代数方程；根据当前网格节点的初始走时，对所述代数方程进行求解，得到当前有限元单元的中心点平均值、横向梯度和纵向梯度；根据当前有限元单元的中心点平均值、横向梯度和纵向梯度，确定当前有限元单元的走时；根据所有有限元单元的走时，确定所述地震波走时。4.根据权利要求3所述的地震波走时确定方法，其特征在于，根据当前有限元单元的中心点平均值、横向梯度和纵向梯度，确定当前有限元单元的走时，具体包括：利用公式，确定当前有限元单元的走时；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兆林，黄瑾亮，陈志豪，陈鑫，鲁昊天，杨子瑾，
申请(专利权)人：浙江大学海南研究院，
类型：发明
国别省市：