基于线性台阵背景噪声与体波波形伴随成像方法研究及应用
发布时间：2023-09-16 09:04
基于面波频散及射线理论的背景噪音成像方法常应用于地壳S波速度层析成像,但其分辨率会受到一定的限制。为提高模型的分辨率,三维背景噪声波形伴随成像技术近年来也发展起来并且得到实际应用,然而在三维情况下,需要非常大的计算和存储资源。相对而言,二维波形伴随成像更具计算效率。同时目前全球越来越多的密集线性台阵布设也为我们提供了充足的数据支持,因此如何高效并精确地开展基于线性台阵波形数据的成像工作是本论文研究的核心问题。我们首先提出了一种基于线性台阵的背景噪声波形伴随成像方法。首先将3D/2D数据转换方法应用到经验格林函数EGFs,将转换后的重构经验格林函数REGFs作为反演的实际数据。不同于传统的背景噪音成像,波形伴随成像方法不需要提取面波频散曲线,而是直接利用线性台阵记录的波形数据反演地下S波速度结构。我们用传统背景噪声成像方法获得的S波速度模型作为反演的初始模型,计算获得理论格林函数SGFs,并选取6-35s周期频段数据进行反演。本文中我们将数据滤波到四个频段:6-15s,10-20s,15-30s和20-35s,用multi-taper的方法测量对应频段的重构经验格林函数REGFs与理论格...
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 背景噪声成像简介
1.1.1 背景噪声互相关方法
1.1.2 背景噪声处理流程
1.1.3 面波频散曲线提取
1.1.4 背景噪声成像
1.2 波形伴随成像法简介
1.3 华北克拉通地壳结构研究回顾
1.4 论文研究意义
1.5 本文的研究内容
第2章 波形伴随成像方法和理论
2.1 正演算子
2.1.1 谱元法
2.1.2 FK-SEM混合计算法
2.2 基于伴随状态法的波形成像
2.2.1 伴随状态法理论推导
2.2.2 目标函数构建
2.2.3 构建敏感核函数及其处理
2.2.4 优化反演算法
2.2.5 最佳步长搜索及模型更新
2.3 面波敏感核函数
2.3.1 多窗口方法
2.3.2 互相关方法
2.3.3 二维面波敏感核
2.4 远震体波敏感核函数
2.4.1 远震体波正演波形
2.4.2 二维远震体波敏感核
2.5 3D/2D数据转换方法原理
第3章 基于线性台阵背景噪声波形伴随成像
3.1 台站分布及线性化分析
3.2 初始模型
3.3 数据及3D/2D转换方法
3.3.1 经验格林函数提取
3.3.2 3D/2D数据转换
3.4 基于线性台阵背景噪声波形伴随成像
3.4.1 背景噪声波形伴随成像法流程
3.4.2 理论格林函数计算
3.4.3 目标函数构建
3.4.4 时间窗选取和测量方式
3.4.5 敏感核函数及预处理
3.4.6 最佳步长搜索及模型更新
3.5 误差下降曲线及走时差直方分布图
3.6 其它3条线性台阵反演情况
3.7 讨论
3.7.1 分辨率测试
3.7.2 不同的走时残差测量方式
3.7.3 计算效率分析
3.7.4 2.5-D模型假设
3.7.5 噪声源不均匀分布的影响
3.8 本章小结
第4章 华北地区线性台阵成像结果及讨论
4.1 测线Line-1成像结果分析及讨论
4.1.1 成像结果分析
4.1.2 不同初始模型成像结果对比
4.1.3 成像结果讨论
4.2 测线Line-2成像结果分析及讨论
4.2.1 成像结果分析
4.2.2 不同初始模型成像结果对比
4.2.3 成像结果讨论
4.3 测线Line-3和Line-4成像结果分析及讨论
4.3.1 成像结果分析
4.3.2 不同初始模型成像结果对比
4.3.3 成像结果讨论
4.4 本章小结
第5章 线性台阵面波和远震体波联合波形反演
5.1 引言
5.2 联合波形反演思路
5.2.1 面波波形伴随成像
5.2.2 远震体波波形伴随成像
5.2.3 联合波形反演
5.3 联合波形反演模型测试
5.3.1 地壳低速体模型
5.3.2 不连续莫霍面模型
5.3.3 华北地壳模型
5.4 本章小结
第6章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3846720
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 背景噪声成像简介
1.1.1 背景噪声互相关方法
1.1.2 背景噪声处理流程
1.1.3 面波频散曲线提取
1.1.4 背景噪声成像
1.2 波形伴随成像法简介
1.3 华北克拉通地壳结构研究回顾
1.4 论文研究意义
1.5 本文的研究内容
第2章 波形伴随成像方法和理论
2.1 正演算子
2.1.1 谱元法
2.1.2 FK-SEM混合计算法
2.2 基于伴随状态法的波形成像
2.2.1 伴随状态法理论推导
2.2.2 目标函数构建
2.2.3 构建敏感核函数及其处理
2.2.4 优化反演算法
2.2.5 最佳步长搜索及模型更新
2.3 面波敏感核函数
2.3.1 多窗口方法
2.3.2 互相关方法
2.3.3 二维面波敏感核
2.4 远震体波敏感核函数
2.4.1 远震体波正演波形
2.4.2 二维远震体波敏感核
2.5 3D/2D数据转换方法原理
第3章 基于线性台阵背景噪声波形伴随成像
3.1 台站分布及线性化分析
3.2 初始模型
3.3 数据及3D/2D转换方法
3.3.1 经验格林函数提取
3.3.2 3D/2D数据转换
3.4 基于线性台阵背景噪声波形伴随成像
3.4.1 背景噪声波形伴随成像法流程
3.4.2 理论格林函数计算
3.4.3 目标函数构建
3.4.4 时间窗选取和测量方式
3.4.5 敏感核函数及预处理
3.4.6 最佳步长搜索及模型更新
3.5 误差下降曲线及走时差直方分布图
3.6 其它3条线性台阵反演情况
3.7 讨论
3.7.1 分辨率测试
3.7.2 不同的走时残差测量方式
3.7.3 计算效率分析
3.7.4 2.5-D模型假设
3.7.5 噪声源不均匀分布的影响
3.8 本章小结
第4章 华北地区线性台阵成像结果及讨论
4.1 测线Line-1成像结果分析及讨论
4.1.1 成像结果分析
4.1.2 不同初始模型成像结果对比
4.1.3 成像结果讨论
4.2 测线Line-2成像结果分析及讨论
4.2.1 成像结果分析
4.2.2 不同初始模型成像结果对比
4.2.3 成像结果讨论
4.3 测线Line-3和Line-4成像结果分析及讨论
4.3.1 成像结果分析
4.3.2 不同初始模型成像结果对比
4.3.3 成像结果讨论
4.4 本章小结
第5章 线性台阵面波和远震体波联合波形反演
5.1 引言
5.2 联合波形反演思路
5.2.1 面波波形伴随成像
5.2.2 远震体波波形伴随成像
5.2.3 联合波形反演
5.3 联合波形反演模型测试
5.3.1 地壳低速体模型
5.3.2 不连续莫霍面模型
5.3.3 华北地壳模型
5.4 本章小结
第6章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3846720
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