基于多点样条型旅行时插值的射线追踪方法研究及应用
周官群1
梁希凯1
高永新2
张维鑫1
王亚飞1
金学良3
孟凡彬4
1.合肥工业大学 资源与环境工程学院,安徽 合肥 2300092.合肥工业大学 土木与水利工程学院,安徽 合肥 2300093.淮北矿业(集团)有限责任公司,安徽 淮北 235000;中国矿业大学 资源与地球科学学院,江苏 徐州 2211164.中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院,河北 涿州 072750
摘要：地震波的走时和射线路径是地震数据处理中的关键参数,其计算的精度、效率和稳定性直接影响地震波成像精度和解析能力.然而,传统算法在计算效率和精度上存在不足.为此,提出了一种基于多点样条型旅行时插值(Multipoint Spline Traveltime Interpolation,MSTI)的射线追踪方法.通过理论计算分析,MSTI方法的走时曲线与理论走时曲线高度吻合,显著优于传统的线性插值(Linear Traveltime Interpolation,LTI)方法和抛物型插值(Parabola Traveltime Interpolation,PTI)方法.在数值模拟中,构建了均匀介质和垂向渐变速度模型,其结果表明:① 基于MSTI方法计算的走时更接近理论走时,即使使用较少的节点数,其计算精度也优于LTI方法;② 当单元边界插值节点数相同时,随着离散单元的细化,计算精度得到提升;③ 当离散单元大小固定时,增加节点数有助于快速提升MSTI方法的走时精度,而对LTI方法的精度提升影响较小;④ 在垂向渐变速度模型中,使用Snell定律计算的走时与理论走时更为接近,增加节点数使MSTI方法的计算精度显著提升,而LTI方法的计算精度提高趋于停滞.为进一步验证该方法的有效性,对比分析了不同异常体的反演结果,基于MSTI方法的层析成像技术能够精准定位不同异常体,显示出该方法具有一定的优越性.现场试验结果表明:基于MSTI方法的弯曲射线追踪 2.5维层析成像算法反演速度异常区与回采实际揭露断层空间位置基本一致,为煤矿的安全高效生产提供了强有力的技术支持.
关键词：旅行时射线追踪最短路径多点样条插值线性插值煤矿工作面
分类号：P631(天文学、地球科学)
资助基金：国家自然科学基金(42174084)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-16（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 5223-5239 )
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