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剖面三维地质建模与高斯射线束正演的研究与实现

邓飞  
【摘要】: 射线正演方法在地震勘探中起着非常重要的作用,高斯射线束法是一种快速的地震记录合成方法,通过该方法合成的波场记录不仅能反映波的运动学特征,也能反映高频动力学特征。该方法将波动方程和射线理论紧密结合起来,通过运动学射线追踪获取射线轨迹,通过动力学追踪来获取中心射线附近的高频能量分布,因而即能反映波的运动学特征,又能表现波的动力学特点,并且具有运算速度快、精度高等优点。 利用射线法进行三维正演模拟,需要建立三维地质模型,并进行三维射线追踪。然而三维地质建模,特别是复杂模型的构造通常比较困难,本文提出了基于三维地质块体的模型表示方法,介绍了一种利用二维地质剖面构建三维地质模型的算法,该方法以用户编辑的二维地质剖面作为原始资料,自动构造以三维地质块体为单元的初始模型,并利用曲面插值和限定三角网技术,经细化处理后输出光滑、细腻、合理的三角网格模型,有效地解决了复杂三维地质建模的问题。离散的三角网格可以描述复杂的地质构造,但是由于包含大量三角形,使得射线追踪效率比较低。因此本文在此基础上又介绍了利用空间包围盒在三角网模型上进行快速射线追踪的方法,利用该方法可以在复杂三维模型上快速完成上万条射线的追踪,有效配合三维高斯射线東方法完成了对复杂三维模型的正演工作。 在进行三维地质建模和高斯射线束正演方法理论研究的基础上,本文设计了以三层架构为基础,以网络数据库为中心的分布式三维地质建模及高斯射线束正演软件体系结构,并基于Qt和OpenGL实现了完全自主知识产权的软件产品,通过多个模型试算表明该软件功能完备、运行稳定具有很好应用和推广前景。


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