李昆
- 作品数：17 被引量：48H指数：5
- 供职机构：中南大学地球科学与信息物理学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金广西壮族自治区自然科学基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：天文地球理学电子电信更多>>
- 起伏地形条件下二维声波频率域全波形反演（英文）被引量：1
- 2015年
- 频率域全波形反演充分利用全波场的振幅、相位以及频率信息,采用较少的频率便能反演得到精度很高的速度模型。本文以有限单元法为基础,对起伏地形条件下二维声波频率域全波形反演进行了研究。在正演算法中,针对截断边界问题,并考虑多频率联合反演中计算区域采用同一套剖分网格的需求,提出了一种适用于起伏地形的衰减边界条件算法。该算法的核心思想是在控制方程波数项中引入衰减因子,通过一定方式调节衰减因子使得声波在衰减层中充分衰减,达到压制截断边界影响的目的。根据指数衰减规律,文中推导出了一种新的衰减因子计算公式,并给出了不同频率条件下衰减层厚度计算公式;在反演算法中,采用共轭梯度法求解高斯牛顿反演迭代方程组,避免直接求解雅克比矩阵和HeSSian矩阵带来的巨额计算量,并采用相同的反演模型,对比分析了不同初始模型和频率组合对全波形反演结果的影响。起伏地形模型数值模拟和全波形反演数值试验表明,本文提出的指数衰减边界条件算法和基于该算法的全波形反演算法具有很好的应用效果。
- 张钱江戴世坤陈龙伟李昆赵东东黄兴兴
- 关键词：起伏地形有限单元法
- 起伏地形条件下空间波数混合域重力异常三维数值模拟（英文）被引量：5
- 2018年
- 反在重力勘探中,面向实际应用的空间域和频率域数值模拟计算量和存储量巨大,很难对起伏地形条件下大规模复杂地质模型实现高效、精细化反演成像。针对这一问题,本文提出一种空间波数混合域重力异常三维数值模拟方法。该方法沿水平方向进行二维傅里叶变换,把空间域引力位满足的三维偏微分方程转化为不同波数满足的一维常微分方程,不同波数之间常微分方程相互独立,具有高度并行性;同时保留垂向为空间域,适应复杂地形模拟需求,并兼顾计算精度与计算效率;采用有限单元法求解不同波数满足的常微分方程,充分利用追赶法求解定带宽线性方程组的高效性以进一步提高计算效率。在数值试验中,本文设计了棱柱体模型,通过数值解与解析解的对比验证了本文方法的正确性和可靠性;研究了水平地形和起伏地形条件下基于标准FFT扩边和基于Gauss-FFT的空间波数混合域重力异常三维数值方法计算精度与计算效率。数值试验结果表明:基于Gauss-FFT的空间波数混合域数值模拟精度高。综合考虑计算精度与计算效率,基于标准FFT扩边的空间波数混合域数值模拟更有利于起伏地形条件下反演成像与定量解释。
- 戴世坤赵东东赵东东李昆张钱江王旭龙
- 关键词：TOPOGRAPHYANOMALYMIXING
- 散射地震二维观测系统研究
- 2019年
- 传统地震观测系统以反射波理论(即假设地下介质为均匀层状介质)为基础,常用的有共中心点(CMP)、共反射点(CDP)观测系统等。随着勘探的不断深入,对勘探效果和效率提出了更高的要求。目前,工程地质调查中常用的观测系统需要布设大量接收点并进行多次移动,工作成本高且效率低。针对这一问题,本文进行了散射地震观测系统的探索研究,基本思路为以散射理论(即假设地下介质为散射点的集合)为核心,在实现二维频域数值模拟和全波形反演的基础上,设计模型和二维散射地震勘探观测系统,研究观测系统中道间距、炮间距等参数变化对勘探效果的影响。试验结果表明,相较于传统反射地震观测系统,散射观测系统只需要少量的激发点和接收点便能得到较好的勘探效果,有利于降低工作成本、提高工作效率。
- 申语桐戴世坤李昆李昆李昆
- 关键词：地震勘探
- 探地雷达频率域2.5维正演被引量：5
- 2021年
- 该文从频率域电磁法满足的控制方程出发,采用有限单元法实现了频率域2.5维探地雷达(GPR)正演模拟。重点分析了波数域电磁场谱随相对介电常数和收发距变化的规律,探讨了2.5维GPR正演模拟的波数选取问题;基于Open MP并行算法与串行算法的计算效率对比,表明频率域2.5维GPR数值模拟方法具有高效率、高精度和高度并行性的特点,为雷达正演提供重要理论参考依据和技术支撑,是GPR全波形反演的重要基础。
- 戴世坤欧阳振崇周印明张钱江李昆李昆赵东东凌嘉宣
- 关键词：探地雷达正演频率域
- 一种可控源电磁法2.5维观测系统设计被引量：1
- 2020年
- 以CSAMT为代表的可控源电磁法勘探已经在地球物理勘探中得到广泛应用。由于实际地形条件和地下异常体的复杂性,观测系统的设计会直接影响地质模型分辨率、数据采集的质量、数据处理解释的工作量等。对观测系统的优化研究,不仅能够减少勘探任务量,而且能够压制噪声干扰、确保获取相对准确的地电信息。针对CSEM观测系统的优化问题,本文以2.5维CSEM高精度数值模拟为基础,定义了归一化函数,消除场源奇异性及复杂地表带来的影响,突出地下异常体的异常信息;设计二维地质模型,从收发距、观测点密度两方面,针对2.5维CSEM观测系统进行模拟,为具体勘探任务提供重要的指导和借鉴。
- 张岩张岩戴世坤张钱江李昆李昆
- 关键词：地球物理勘探异常信息地质模型异常体复杂地表
- 重力异常场空间-波数混合域三维数值模拟被引量：4
- 2020年
- 重力勘探中复杂条件下的三维正演计算量大存储要求高,使得这种条件下重力勘探高效、精细正反演变得困难.针对这一问题,提出一种空间-波数混合域数值模拟方法,该方法将空间域引力位积分进行水平方向二维傅里叶变换,将三维空间域卷积问题转换为多个不同波数之间相互独立的空间垂向一维积分问题,一维积分垂向可离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征密度变化,可得出单元积分的解析表达式.该方法计算量和存储需求少,算法高度并行;保留垂向为空间域,优势之一在于可根据实际情况合理调整单元疏密程度,准确模拟任意复杂地形和密度异常体的重力异常,兼顾计算精度与计算效率;优势之二在于用形函数拟合求得积分的解析解,计算精度和效率高;充分利用一维形函数积分的高效和高精度,不同波数之间一维积分高度并行性及快速傅里叶变换的高效性,实现重力异常场三维数值模拟.设计棱柱体模型,通过数值解和解析解对比验证了该方法的正确性、适用性和高效性.针对任意复杂地形条件下的重力场及其张量的模拟问题,提出一种快速算法,对其有效性进行了验证.探究标准FFT法的截断效应对计算精度的影响,对比分析Gauss-FFT法和标准FFT扩边法两种方法的计算精度和效率,总结了二者的选取策略,结果表明选用标准FFT扩边法计算效率更高.实际地形的数值模拟表明本文算法适用于任意复杂地形的高效计算.
- 戴世坤陈轻蕊李昆李昆
- 关键词：傅里叶变换
- 复杂条件二维重力场及重力张量场空间波数域正演方法被引量：1
- 2019年
- 随着传感器技术的发展,重力场与重力张量场测量技术发展迅速,为实现地下密度分布精细反演提供了数据保障。正演是反演的基础,解决任意密度分布复杂地质体重力场与重力张量正演高效、高精度计算问题,是实现重力高效、精细反演、人机交互反演解释的关键。针对起伏地形和任意密度分布这种复杂条件下二维重力场及重力张量场高效高精度正演问题,这里提出了一种空间波数混合域正演算法,其关键环节包括:①结合新的矩形二度体组合模型波数域表达式和一维Gauss-FFT算法,提出了一种任意密度分布和起伏地形下重力场及重力张量高效、高精度正演算法;②采用新的二维正演算法,计算观测最高点和最低点之间多个不同高度水平网格重力场及重力张量,结合三次样条插值方法,实现了起伏地形上重力场及重力张量场高效、高精度正演。模型算例结果表明,新方法具有高效、高精度的显著特点。
- 李颖梅戴世坤李昆陈轻蕊凌嘉宣
- 关键词：二度体重力场
- 带地形的可控源电磁法2.5维各向异性介质正演研究被引量：1
- 2017年
- 目前,对于可控源电磁法各向异性介质2.5维问题,主要采用一次场、二次场分离的方法消除场源奇异性并降低截断边界对计算区域的影响.该方法数值计算精度高,但是很难适用于复杂地形条件下的数值模拟.针对复杂地形问题,基于总场的有限元方法表现出一定的优越性,然而,这种方法存在场源奇异性问题和截断边界问题.本文采用基于总场计算的方法对带地形的可控源电磁法2.5维各向异性介质进行模拟研究,推导了考虑电导率和介电常数各向异性的2.5维控制方程;引入网格加密-收缩算法降低场源奇异性的影响范围,提升数值计算效率;引入行波分解边界条件降低截断边界的影响;提出任意采样反傅里叶变换方法,快速、高精度地计算出空间域电磁场分量.理论模型数值算例中:首先,验证了本文算法的有效性;其次,对任意各向异性倾角产生的可控源电磁响应规律进行研究;最后,采用山丘模型对各向异性介质电磁场的响应规律进行了模拟和分析.
- 赵东东戴世坤张钱江陈龙伟李昆
- 关键词：各向异性可控源电磁法数值模拟
- 空间波数混合域磁异常场积分解三维数值模拟被引量：2
- 2019年
- 本文提出一种空间波数混合域磁异常场三维数值模拟方法.该方法利用磁位三维空间域积分为卷积的特点,沿水平方向进行二维傅里叶变换,把空间域磁位满足的三维积分问题转化为不同波数之间相互独立的垂向一维积分问题.保留垂向为空间域,优势之一在于便于浅层单元剖分可适当加密,随着深度增加,单元剖分适当稀疏,可以准确模拟任意复杂地形和磁性体的磁异常,兼顾了计算精度与计算效率;优势之二在于一维积分垂向可离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征磁化强度,可得出单元积分的解析表达式,计算精度高、效率高.该方法充分利用一维形函数积分的高效和高精度、快速傅里叶变换的高效性及算法高度并行性,实现了磁异常场高效、高精度的数值模拟.设计棱柱体模型,将模型解析解与空间波数混合域法的数值解对比,结果表明该方法计算精度高、效率高.设计了组合棱柱体复杂模型,对比分析了标准FFT扩边法与Gauss-FFT法的计算精度与计算效率,总结了标准FFT的扩边系数选取策略.针对任意复杂地形条件下的磁异常模拟问题,本文提出一种适用于起伏地形条件下的磁异常场快速计算方法,并对其有效性进行了验证.
- 李昆李昆李昆张钱江戴世坤王顺国张钱江
- 基于样条插值的FFT及其在重磁场正演中的应用被引量：5
- 2020年
- 离散傅里叶变换在信号处理、谱分析、偏微分方程数值解等方面发挥着重要作用。常规快速傅里叶变换方法在离散化过程中会引起频谱混淆、边界效应等问题,基于高斯积分的快速傅里叶变换方法削弱了截断效应的影响,但同时也降低了计算效率。为此,提出了一种基于样条插值的傅里叶变换方法,其核心思想是将傅里叶变换积分离散为多个单元积分之和,每个单元内采用三次样条表征函数变化,最后累加离散的每个单元积分结果,得到最终傅里叶变换积分结果。该方法充分利用样条插值积分的高阶连续性及采样灵活性,同时单元积分可解析计算,为实现高效、高精度的傅里叶变换提供了一种新思路。设计高斯函数,通过一维和二维的正、反变换结果与解析解对比验证了该方法理论正确、计算精度高。设计连续介质模型,将基于样条插值的快速傅里叶变换应用于重磁场三维数值模拟,模型数值实验结果表明,该方法在连续介质重磁场数值模拟中降低了截断效应的影响,且计算精度高、效率高。实际数据应用结果证明了该方法的实用性。
- 周印明戴世坤李昆李昆胡晓颖王金海
- 关键词：样条插值傅里叶变换
