《壓制地震多次波的理論研究及在GPU上的並行計算實現》是依託山東科技大學，由丁仁偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：壓制地震多次波的理論研究及在GPU上的並行計算實現
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：丁仁偉
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在地震勘探中，多次波問題普遍存在，而海洋地震勘探中尤為突出。多次波的存在，影響地震成像的真實性和可靠性，干擾地震資料的解釋。如何高效準確的壓制多次波，突出有效波，一直是地震勘探數據處理中久攻而未能有效解決的問題之一。本項目有別於傳統的多次波預測和壓制方法，通過對基於能流守恆方程的多次波預測方法和指數對數譜分解多次波壓制方法的研究，可以達到地層介質橫向變速情況下表面多次波和層間多次波同時預測和壓制的目的。該思路已經在水平層狀介質模型中做了試驗，取得了較好的效果。項目還將GPU計算技術套用到預測和壓制多次波的計算中來,研究GPU/CPU協同並行計算方法，充分挖掘GPU計算的潛能。實驗證明，GPU計算可以很大幅度的提高計算效率，符合工業生產需要。本項目在理論上提出了一個新的思路，在實現手段上採用GPU超算技術，其研究成果能夠為油氣勘探中的多次波問題提供一套解決方案。
結題摘要
多次波壓制一直是地震勘探數據處理中久攻而未能有效解決的問題之一。本項目有別於傳統的多次波預測和壓制方法，研究基於能流守恆方程的多次波預測方法和指數對數譜分解多次波壓制方法的研究，並研究GPU/CPU協同並行計算，充分挖掘GPU計算的潛能。經過三年多的探索，取得了一定的成績。（1）二維指數對數譜分解多次波壓制方法研究取得了進展。但三維處理方法，存在難度，未能完成。通過套用二維譜分解和李群算法對層狀介質能流守恆方程和預測運算元矩陣微分方程進行求解，得出反射波場與預測運算元，預測運算元與反射係數序列的關係，從而實現多次波的預測和壓制。完成了上述過程的C語言編程，並進行了GPU化。（2）發展了李群李代數解能流守恆方程的地震波正演技術。該方法計算的走時公式包含有速度的橫嚮導數，考慮了地下介質橫向變速，保證走時計算更加精確。通過該正演方法，可以得到全部的多次波信息，從數學的角度弄清楚多次波的產生機理。該研究內容還存在一定問題。（3）在薄層多重散射壓制方面取得了一定進展。採用基於李代數積分的薄層反射係數Picard疊代反演技術壓制地層濾波效應。將微分方程e指數解方法用於預測運算元方程，提出了李代數積分的新方法，根據預測運算元和地層反射係數序列的關係式，普通 O’Doherty-Anstey公式為該關係式的一階李代數表達，高階李代數積分是對一階李代數積分的修正。基於該關係式提出了Picard疊代反演算法由預測運算元求取地層有效反射波，並分析了不同階李代數反演效果。（4）研究和搭建了硬體環境，又研究了多GPU，多節點並行計算的並行策略設計，完善了基於檢查點的GPU/CPU協同並行計算策略，節點間採用MPI訊息傳遞並行策略。實驗證明，GPU計算可以很大幅度的提高計算效率。（5）用於多次波預測的速度建模也有了發展。設計實現了兩種速度建模的工具。一是利用圖片的不同顏色方便為地震波正演建立複雜的速度模型；二是通過計算機互動技術，利用GPU加速逆時偏移方法，多次疊代，能清晰準確刻畫界面邊界的互動式速度修正方法。（6）發表期刊論文7篇，標註有基金號的4篇（兩篇SCI，1篇EI，1篇英文正刊），未標註基金號的兩篇（1篇SCI，1篇中文核心），標錯基金號的SCI文章1篇，開發速度建模相關軟體2個。完成了項目申請書預定發表文章的目標，及部分研究目標。但因項目研究內容存在不完善的地方，故推廣套用需要更多的研究工作。
