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1、层析成像技术又称为CT技术。CT(ComputerizedTomography)技术，早先是医学界用x射线或超声波为病人迅速诊断而发展起来的，是医学上的一种成像技术；后来，CT技术很快被引入地球物理学领域．开始用以研究地球内部构造及天然地震等。英国Mason(1979)首先将这一技术用来研究Thoresby煤矿顶板的应力分布，随后在英国等国家得到越来越广泛应用。我国在80年代后期，西安煤炭研究分院、河北省煤炭研究所等单位开展了煤层槽波及坑道无线电波CT技术的研究与应用。1．地震层析方法发展的回顾地震层析成像自引入到地球物理学领域以来,由
2、于地震勘探中不同观测方式所具有的投影角度不同,解决问题的难易程度不同,计算机发展水平的限制以及理论基础(射线理论和波动理论)等方面的因素,近20多年来的发展主要遵循着以下三条主线。成 谷,马在田,耿建华,曹景忠地震层析成像发展回顾1．1从透射层析发展到反射层析由于地震数据最通常的接收方式是地面接收,因此人们最先想到的是利用反射资料进行反射层析的研究。从80年代到现在为止,反射层析的研究一直没有中断过。例如,Cutler和Bishop的“地震层析成像:公式和方法”;Bube和Resnick分析了反射地震层析成像能够测定的和不能准确测定的特
3、征参数;Jannane等研究了从地震反射数据能够分辨的地球结构的尺度;Williamson针对反射层析中反射界面的情况提出了三种处理方式;Wang和Houseman利用反射地震振幅来反演速度的变化;Wang和Pratt讨论了反射层析中地震旅行时和振幅对速度的不同分量的敏感度。与透射层析相比,反射层析成像除了受到“地震数据有限带宽、观测方式的有限视角”等问题的影响外,还受到“低速带、速度和反射界面深度之间的多解性”等特定因素的影响,而且反射层析与透射层析相比受有限视角的影响更大。因此,从总体上来说,层析成像的研究以透射层析(主要是跨井观测
4、方式,也有VSP以及反向VSP观测方式)为多。在地震层析成像发展的早期,针对射线层析中大型、欠定(或混定)、不相容、非常稀疏、有时病态或奇异的线性代数方程组而推出的各种解法,尽管对反射层析也同样适用,但基本上都是按照透射层析的情况进行试算的。针对层析成像中欠定(或混定)引起的解非唯一性问题而应用的各种平滑、约束和归一化的技巧,也主要是根据透射层析的情况进行研究的,如Meyerholtz和Pavlis研究了地震层析中褶积压制的作用;Phillips和Fehler比较了各种平滑和归一化方式(阻尼最小平方法、阻尼最小平方加空间平均平滑器法、阻
5、尼最小平方加均值平滑器法、褶积压制法等)应用于同一含噪音的合成数据的效果;Zhou在井间旅行时层析中采用了空间相干滤波器;Nemeth和Normark在井间旅行时层析中采用了动态平滑的措施。随着透射层析发展逐渐成熟,以及对反射层析中存在问题的相应解决办法的研究不断深入,人们发现,与透射数据相比,反射数据能够反映地下更精细尺度的结构和参数分布,并能节约观测成本,为此,反射层析的研究又重新提到日程上来,重新得到了人们的重视。1．2从旅行时层析发展到波形层析地震剖面主要包括旅行时信息和振幅信息。然而,同时利用以上两种信息对地下不同尺度的参数分
6、布进行层析反演的结果很不理想,目标函数中局部极值的个数非常多,这意味着层析反演的非线性特强。因此人们转而开始研究地震剖面上的数据与地下介质模型的对应关系(抽象地说是数据空间与模型空间的对应关系)。Jannan和Beydoun等发现:数据空间与模型空间的对应关系并不简单。旅行时信息反映速度的大尺度变化,振幅信息反映速度的小尺度变化,速度的中尺度变化在数据中没有反映,但可以通过增大接收的排列长度和增加震-检系统的低频响应来缩小大尺度变化和小尺度变化之间的间距。受到这些研究结果的启发,人们将数据空间中的信息分解为旅行时和振幅,将模型空间中的慢
7、度变化分解为长波长、中波长和短波长。在层析成像方法发展的初期,人们对地下介质参数变化的尺度分辨要求不高,仅利用旅行时信息进行层析反演已经足以反映地下介质参数变化的趋势,而且仅利用旅行时信息层析反演的结果还远较利用波场信息层析反演的结果为好。这是因为旅行时信息对应地下介质参数变化的趋势,因而目标函数中局部极值个数少,非线性程度相对减弱,使得计算和求解相对稳定。同时仅利用旅行时信息,意味着层析反演所用的数据量减少,计算量也相应减少。因此,尽管旅行时层析中旅行时拾取的精度对层析反演结果的影响非常大,而叠前剖面上信噪比低又给旅行时的拾取造成了困
8、难,人们仍然对仅利用旅行时信息的层析方法情有独钟。然而,随着人们想要解决的地下介质情况越来越复杂,在叠前剖面上准确拾取旅行时越来越困难,这给旅行时层析的应用增添了一定的难度。同时人们也不再满足于旅行时信息所
