基于参考点之间水声传播的声速剖面反演

针对海洋声速剖面测量成本高、长期观测困难的难题,文章初步研究了利用水下固定参考点与水面已知位置之间的声信号传播时延来反演海水声速剖面的方法,提出了一种等声速分层模型下的声速剖面反演方法。将海水分层,对声信号传播过程进行建模,推导反演声速的非线性方程组;再利用牛顿迭代法,对非线性方程组进行求解。通过仿真和海试试验数据处理,分层数不同时,反演声速与实际声速之间的误差随着分层数的增加而变小,声速误差最小为0.80 m·s^(-1)左右,验证了反演方法的有效性与准确性。

基于简正波掠射角的声速剖面反演方法研究

针对浅海宽带信号多途的特点,对多途分离的方法进行了研究,提出了一种基于warping变换的简正波分离和简正波信息提取的方法.随后提出了一种基于射线-简正波理论的利用各阶简正波中不同频点信号到达掠射角进行声速剖面反演的方法,最后通过仿真计算验证本方法可以应用于具有一定时间长度的线性调频发射信号的简正波分离,分离后提取的简正波信号经逆运算还原后与原始信号基本一致,分别对每阶简正波的各个频点到达掠射角进行计算,利用各阶简正波的不同频点到达掠射角建立代价函数,进行声速剖面反演.仿真结果证实了该方法的可行性,并分析了反演精度.

声速剖面反演对基阵倾斜失配的敏感性研究

通过推导基阵倾斜失配给声传播时间计算带来的误差,分析了这种参数失配对基于声传播时间的声速剖面反演结果的敏感性。研究结果表明,小角度倾斜时,由基阵倾斜所带来的声速剖面反演误差与倾斜俯仰角近似成正比,与声传播时间近似成反比。当基阵倾斜方位与声源一基阵连线方向一致时带来的误差最大,而垂直时误差最小。理论计算与仿真、实验结果在变化趋势和数量级上具有较好的一致性,为反演误差预报提供了参考。

基于爆炸声传播时间的声速剖面反演

特征声线搜索以及传播时间测定的精确性是基于声传播时间的声速剖面反演的关键。在具有倾斜海底的三维海域,声线在海底的反射会导致水平偏转,给特征声线搜索和声传播时间计算带来了困难。为此,首先提出一种三维空间特征声线搜索方法。通过对南海海洋环境反演实验数据的处理,分析了声线的水平偏转对声传播时间的影响,并用爆炸声传播时间作为代价函数,用量子粒子群算法作为优化算法进行了声速剖面反演。结果表明,海底坡度较大时,声线的水平偏转对声传播时间影响较大,考虑声线的水平偏转能有效地减小声传播时间计算的误差,进而使得声速剖面反演的精度得到显著提高。

基于微扰法的快速声速剖面反演

传统的基于声传播时间的声速剖面反演需要多次搜索不同声速剖面条件下的特征声线,降低了声速剖面反演的速度.通过一个简单的近似,微扰法将实际声传播时间表示为背景声速下的声传播时间与扰动项之和,从而使得声速剖面反演由原来的非线性优化问题转化为线性方程组的求解形式.实验数据处理结果表明,与传统方法相比,虽然微扰法反演的精度下降了近50%,但是计算时间由10h减少到了3s,从而实现声速剖面海上实时监测.

偏振氧A带光谱气溶胶垂直剖面反演的信息量分析和灵敏度研究

为评估从偏振氧A带光谱中提取的气溶胶垂直剖面的信息量及提高光谱分辨率对偏振测量的气溶胶垂直剖面信息的影响,采用线性化矢量辐射传输模型(UNL-VRTM),对氧A波段线偏振度(DoLP)星载测量中气溶胶垂直剖面的信息量及不同观测条件和光谱分辨率下DoLP的气溶胶峰高信息量变化的影响因素进行分析。研究结果表明,DoLP所包含的气溶胶峰高的信息比辐射度更多,辐射度的信号自由度(DFS)最高为0.49,而DoLP的DFS为0.76;且随着光谱分辨率的提高,气溶胶峰高信息量增加,对表面反射率、观测几何以及先验误差的依赖大大降低。

重磁异常剖面反演实现

介绍了采用截面为任意多边形的有限延伸棱柱体为模型,通过曲线拟合实现重磁剖面联合反演的方法,复杂地质模型可由不同形态、密度、磁化强度的多个任意多边形组合而成。

基于BP神经网络的非等效声速剖面反演

声速剖面反演基于历史数据获取声速剖面,是海洋环境声层析中的一种方法。传统声速剖面反演法很难获取大面积海域的非等效声速剖面,得出的结果一般都是等效声速剖面。为解决该问题,提出一种基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的非等效声速剖面反演方法。对比结果表明,该方法能有效反演非等效声速剖面并且反演结果相比传统声速剖面反演具有更高的精度。

华南超大尺度大地电磁剖面最佳二维反演策略研究

针对中国地质调查项目及SinoProbe大地电磁(MT)标准网探测项目构建的华南超大尺度MT数据集,进行精细反演研究,试图基于理论模型合成数据研究该区最佳二维反演策略,以构建出更精确可靠的深部电性结构。以武陵山西缘东经107°~113°、北纬22°~31°地块的现有地学研究成果,建立尽量符合地质事实的简化三维电性模型,对其中两条重点剖面的阻抗传输函数和倾子数据进行了三维和二维正演,对比了三维和二维正演响应的差异,分析了该区数据进行二维反演时的最佳旋转角选择方式。对旋转后的数据综合对比了不同数据组合、不同正则算子、不同正则因子下的二维反演模型恢复效果。结果表明,该区实测三维阻抗更适宜按剖面进行统一角度旋转,反演正则算子更宜采用梯度算子,根据L曲线拐点选取正则因子的保守解,对模型的恢复效果更加准确可靠。两条剖面中,南北向剖面应优先选择TE+TM模式反演,西北-东南向剖面应优先选择TM模式反演。该算例为后期实测数据的精细反演提供了更客观的参考指标与反演策略参考,有望提高该区深部电性结构及动力学解释的可靠性。

基于参考道的岩性识别与岩性剖面非线性反演

江汉盆地BH地区已发现多个砂岩岩性油藏,需要开展岩性预测工作。应用基于参考道的岩性预测方法,预测了BH地区Y5井与W51井T5+4层位的岩性差异,预测结果与实际钻井结果吻合,表明该方法对岩性变化和砂岩尖灭敏感,适用于叠后地震资料的岩性定性研究。但此方法只能预测井点附近的岩性,在分析BH地区测井资料的基础上,提出非线性函数反演岩性剖面的方法,结合测井资料,建立密度和孔隙度之间的函数关系,在声阻抗反演的基础上反演岩性剖面,减少了常规岩性解释中物性参数值重叠时划分岩性的多解性。用该法直接反演BH地区Y6井附近地震测线的岩性剖面,结果得出目的层位置的岩性是粉砂岩与油浸泥岩,密度为中高值,孔隙度约16%。

采用小生境遗传算法反演浅海声速剖面研究

针对浅海声速剖面反演问题,采用小生境遗传算法,结合声线搜索的最快本征声线匹配反演,实现浅海负跃层条件下的声速剖面估计。利用经验正交函数对声速剖面的多参数不确定性降维,依据声场计算模型获取的最快特征声线传播时延与观测声传播时长进行匹配,采用小生境遗传优化算法,获取最优经验正交函数估计,实现声速剖面反演。按上述方法反演处理浅海声传播实验数据,结果表明,该方法针能够有效反演浅海声速剖面,并且显著优于传统遗传算法反演结果。

GPS反演上电离层剖面及实例

介绍了在利用GPS观测电离层 TEC和反演上电离层剖面过程中,如何选择最适宜GPS星,如何计算卫星有关参数,如何计算卫星到测站间斜向 TEC等问题,最后给出了一个剖面反演实例。

一种多波束声速剖面反演与海底地形校正技术

为了解决在多波束测深中声速剖面代表性误差会造成平坦海底地形凹凸变形的问题,提出了一种基于海底观测值的声速剖面反演与海底地形改正技术。该技术利用波束入射角以及单程回波时间信息,建立波束位移与误差声剖的函数关系,采用间接平差与LM(Levenberg-Marquardt)法反演得到与实际声速剖面相近的改正声速剖面,从而达到校正海底畸变地形的目的。海上实验数据验证表明:与含有误差的海上声剖值相比,反演改正后的声剖值更接近海上实际声剖值;水深改正的相对标准差降低50%以上,有效地削弱了畸变海底地形的影响。

声速剖面快速反演浮标系统与算法研究

为了快速获取大面积海域声速剖面(SSP),介绍了一套具有全球差分定位(DGPS)、短波通信等功能的声纳浮标系统。传统的基于声传播时间的声速剖面反演,由于需要搜索不同声速剖面时的特征声线,存在速度慢的问题。为此,提出采用微扰法快速计算声传播时间,并以之为代价函数反演了南海某海域声速剖面。实验结果表明:该声纳浮标在4级海况下具有良好的可靠性与稳定性;与传统方法相比,虽然微扰法反演的精度下降了近1倍,但是计算时间由10 h减少到了3 s;文中所提出的声纳系统与反演算法能满足声速剖面海上实时监测的要求。

剖面长度对大地电磁二维TM模式反演的影响

对于大地电磁有效探测深度的研究,以往主要从频率的角度进行讨论。通过大量二维直立断层模型的反演对比研究表明,剖面长度对有效探测深度也有着重要的影响。文中设计了一组不同断距的直立断层模型,对TM极化模式下反演剖面长度对有效探测深度的影响进行了细致的研究。结果表明,在频带足够宽、测点足够密集的情况下,对一定深度的目标区,剖面长度的选取直接影响着反演结果。当反演剖面长度较短时,反演结果不可靠,不能正确地反映目标层深度,而当反演剖面长度增加到一定长度后,反演结果就很好且几乎不再随长度的增加而变化。对直立断层而言,若要得到同样好的反演结果,随着断距的增加,反演剖面长度也需增长。通过对模型的大量反演结果进行分析,得到了一组量化的数据,对于文中所设定的模型,通过数据拟合,发现断距与所需反演剖面长度满足线性关系。该研究可在野外观测的剖面长度设计、反演结果的有效深度评价等方面有参考意义。

利用海洋温度剖面与海表盐度反演盐度剖面方法研究

为解决海洋中大量观测数据只含有温度剖面而缺乏盐度观测的问题,基于历史观测的温盐剖面资料,考虑到盐度卫星数据的发展,采用回归分析方法,在孟加拉湾建立了盐度与温度、经纬度、表层盐度的关系,并对不同反演方法的反演结果进行检验评估。结果发现,在不引入海表盐度(sea surface salinity,SSS)时,最佳反演模型是温度、温度的二次项与经纬度确定的回归模型,而SSS的引入则可以进一步优化反演结果。将反演结果与观测结果进行对比,显示用反演的盐度剖面计算的比容海面高度误差超过2cm,而引入SSS后的误差低于1.5cm。SSS的引入能够较为真实地反映海洋盐度场的垂直结构和内部变化特征,既能够捕捉到对上混合层有重要影响的SSS信号,又能够反映盐度在跃层上的季节内变化以及盐度障碍层的季节变化。水团分析显示,与气候态相比,盐度反演结果可以更好地表征海洋上层水团的变化特征。

利用直达波和海面反射波到达时延反演深海声速剖面

研究了利用直达波与海面反射波到达时延反演深海声速剖面的方法,采用最严经验模态方法组织利用历史水文数据并进行反演,并利用2016年南海中南部冬季调查的实验数据进行了验证。反演结果与实测声速剖面在深度小于710 m处的平均绝对误差的最大值为2.15 m·s^(-1),反演结果与实测值基本相符。

辽宁贾家堡子铁矿床磁力剖面2.5D反演模型计算应用

于辽宁贾家堡子铁矿区内开展异常圈定、矿致异常精测以及2. 5D反演模型建立、验证及参数校正工作,且建立的模型显示预计见矿深度与实际见矿孔深度相差2 m左右,模拟矿体与钻孔控制矿体几乎重合一致,该模型参数较为合理,对矿区钻孔设计以及矿体推断具有精确的指导意义。

循环神经网络在浅海声速-声源联合反演中的应用

利用序贯滤波对时变声速剖面进行反演追踪,通常会将声速剖面的时变特性描述为一阶随机游走过程。为了使状态方程更好的预测状态变量的走向,本文利用循环神经网络学习历史水文数据,对浅海环境下的时变声速剖面进行建模,利用集合卡尔曼滤波进行对声速剖面的反演,并对声源进行定位。结果相较于使用一阶随机游走过程的联合反演结果误差更小,在声源深度上均方根误差有着80%的降低,声速剖面反演结果误差有着38.2%的降低。本文通过实测声速剖面的仿真声学数据验证了该方法的可行性。

利用岩性反演技术分析煤层厚度变化及煤层分叉合并边界

煤层厚度及煤层分叉合并直接影响着煤矿综采、综放工作面的布设及开采工艺的选择。在地震勘探中,岩性反演技术越来越多地被应用于解释煤层厚度及岩性变化领域。介绍了地震岩性反演技术的原理,并结合实例对岩性反演成果进行分析,解释了煤层厚度变化和分叉合并边界。