层析成像

摘要： 如何利用观测到的地震图上尽可能多的信息来约束地下结构以及地震震源本身一直是地震学研究的前沿课题.近年来,随着计算机计算能力的提高,使用基于全波形反演的方法已被用于不同尺度结构成像中,并取得了良好的效果.但如何减小全波形反演对计算资源的巨大需求以及其反演的高度非线性仍是目前急需解决的问题.此外,对于区域以及全球尺度成像,全波形反演的波形的拟合仅限于相对较低的频率.目前,基于波形层析成像在区域尺度最高能拟合的频率大约为0.5 Hz,在全球尺度能拟合的频率更低,所以获得的波速模型的分辨率还有一定的改进空间.地震学体波和面波联合反演是另一种可以综合利用更多信息的成像方法.该种方法主要利用高频体波的走时信息以及面波的频散信息来约束地下结构.由于只需要求解高频近似下的波动方程,其效率较全波形反演有较大提高.相比于体波和面波数据单独反演,联合反演能利用体波和面波对地下结构约束的互补性来获得能同时拟合不同数据的波速结构模型.此外,体波和面波数据联合反演能获得更为准确的泊松比模型,因此可以更好地约束岩性、孔隙度、熔融程度等.鉴于目前海量的基于机器学习获得的不同震相的走时数据以及越来越多的密集流动地震观测,联合反演方法将在区域尺度地壳及上地幔结构的成像中发挥重要作用,进而为区域构造演化、地震灾害评估以及依赖波速结构模型的其他研究奠定基础.本文将回顾区域尺度常用的地震成像方法,介绍联合反演方法的基本原理以及川滇地区的应用,最后探讨一些未来的发展方向.

摘要： 地震Pn波的射线路径集中在地幔顶部有限深度范围内,在射线横向覆盖密度方面具有独特优势,因而Pn震相是研究地幔顶部这一重要层面速度和各向异性结构的优势震相. Pn波速度的横向变化可以反映上地幔温度及成分差异,Pn波各向异性能够反映地幔物质的运动及形变特征,高精度的地幔顶部Pn波速度和各向异性结构可以提供关于岩石圈结构、板块运动和深部热物质运移过程等关键信息. Pn波成像方法经过发展和改进,已经成为研究地幔顶部结构的成熟技术,并被应用于全球范围获取地壳厚度、上地幔速度和各向异性等结构信息,精细刻画了全球上地幔结构的横向不均匀性,进一步认识了地球内部结构和板块俯冲、大陆碰撞变形、火山活动等动力学过程.随着全球地震台站覆盖的日益密集和观测数据的不断增加,大量高质量的Pn数据为地幔顶部精细结构的研究提供了有利条件.本文围绕Pn波成像方法的发展及在全球范围的应用进行综述.

摘要： 利用大岗山水库地震监测台网2014年2月1日至2017年12月31日记录的数据,采用双差层析成像方法获得大岗山水库库区蓄水前后三维速度结构及地震精确定位结果。成像结果显示库区速度结构存在明显横向不均匀性,蓄水前后速度结构未发生较大变化。精确定位结果显示地震呈条带状分布,蓄水后地震活动性增强。

摘要： 经典的层析成像方法通常只考虑物体的强度重建,往往丢失了包含物体更多信息的相位。强度传输方程作为一种经典的相位恢复算法,能够直接从强度反演出相位。文中提出了一种能够层析重建物体相位信息的新算法,该算法在高阶强度传输方程的基础上进行改进,通过将高阶强度传输方程求解得到的初始相位值代入多平面迭代来降低系统误差,恢复出具有更高精度的相位结果,再经过滤波反投影重建物体的三维相位信息,在反投影重建过程中加入了旋转中心校正的步骤以使重建结果更为精确。实验结果表明,该算法在解决由于强度微分近似约束造成的相位精度低问题的同时,可以获得高精度的物体三维相位重建结果。

摘要： 花海盆地—北山构造带南部位于青藏高原东北缘以北地区,是特提斯洋和古亚洲洋两大构造域的交接部位,自新元古代晚期以来经历了多期次、多阶段的板块裂解-俯冲-碰撞-拼合的演化历史,尤其是中生代以来的逆冲推覆和走滑作用,以及受新生代以来印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应影响,导致青藏高原东北缘的向北扩展,形成了现今复杂的地质地貌结构。其地壳结构记录了多期构造作用的叠加,上地壳结构更是促进我们理解青藏高原东北缘向外的扩展机制及其对周缘块体的改造作用的天然记录本。本文利用2018年中国地质科学院在北山构造带南部完成的180 km深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据,通过层析成像反演方法,获得了花海盆地—北山构造带4 km深度范围内的上地壳P波速度结构。其主要特征为:花海盆地、总口子盆地和扎格高脑盆地均表现为较低的速度和较小的垂向速度梯度;研究区内的晚古生代花岗岩体具有明显的高速异常和较大的垂向速度梯度特征;左行走滑的阿尔金断裂带在花海盆地内表现为向北倾的高角度走滑性质,深度至少切穿花海盆地基底;北山南缘断裂带的推测隐伏区呈现速度等值线下凹的低速异常特征。同时,反演揭示的多处低速异常区指示了北山构造带南部的多处断层发育情况。

摘要： 大跨径铁路预应力混凝土连续梁桥0号块部位通常都设置有密集钢筋网、预应力管道、支座锚栓、防落梁挡块锚栓等构件,在进行0号块混凝土浇筑时,粗骨料不易透过钢筋网,造成0号块混凝土内部产生不密实等缺陷。弹性波层析成像技术能有效实现对0号块内部密实情况的检测,其检测效率及检测精度能满足工程要求,但传统弹性波层析成像技术只能应用于规则的矩形界面,无法对弯曲界面进行有效检测。在传统弹性波层析成像技术的基础上,根据工程实际提出弯曲界面层析成像技术,并通过实地检测对该技术进行了验证。

摘要： 利用区域尺度的双差层析成像方法对2008-10~2020-04辽宁海城-岫岩地区地震事件进行震源位置和速度结构的联合反演。对剔除离散走时后的5028个地震事件进行重新定位,得到的震相走时均方根残差平均值由定位前的0.507 s降为0.279 s。重新定位后的结果显示:1)大部分地震发生于地下5~15 km,海城-岫岩地区地震活动多呈条带状分布于断裂带上,与海城河-大洋河断裂带走向吻合;2)反演得到的主要地震活动大部分分布在低速区及高速区与低速区交界地区,其中海城-岫岩震源区上地壳低速区的存在可能与所处断裂构造、深部流体等有关。

摘要： 青藏高原东南缘岩石圈变形强烈、地震活动频繁,对其深部结构进行研究有助于提高对其演化及强震发震机理等问题的认识.本研究利用青藏东南缘固定和流动观测台站记录的地震P波走时数据,采用体波走时层析成像方法得到研究区地壳、上地幔顶部三维P波速度结构.结果显示,峨眉山大火成岩省内带范围呈明显的高速异常,推测为二叠纪时期地幔柱活动残留在地壳内的基性和超基性幔源物质.川西北次级块体和大火成岩省内带东西两侧存在低速带,可能是壳内部分熔融存在和中下地壳流动的证据:高原物质向南运移时受大火成岩省壳内高速体阻挡后分为两支,东支沿安宁河断裂—则木河断裂—小江断裂延伸,西支沿红河断裂向上地壳运移并逐渐穿过红河断裂.云南漾濞M_(S)6.4地震序列全部位于西支低速通道之上,推测构造块体SE向运动和地壳流作用使得应力在上地壳震源区进一步集中,共同驱动断裂活动导致漾濞地震发生.

摘要： 由磁场重联触发的发生在日冕和过渡区域上的具有高度动态的太阳爆发活动是灾害性空间天气的驱动源,对太阳爆发活动的空间成像和光谱分光测量是实现精准空间天气预报的关键数据来源.太阳大气上单离子氦的Lyman a跃迁产生波长30.4 nm的HeⅡ共振谱线,相比于邻近的谱线强度至少高一个数量级,因此能用来观测太阳爆发事件中的物质流动和能量输运过程.本文针对传统的太阳极紫外成像仪和成像光谱仪的缺陷,利用光线追迹方法设计了一款工作在HeⅡ30.4 nm波长处的二维光谱层析成像仪器,采用无狭缝的3个级次(–1,0,+1)同时衍射成像架构,单次快照可实现大视场的二维光谱瞬时成像.由于3个级次图像的空间信息和光谱信息混叠,利用有限层析投影角度的光谱数据反演算法,重构了观测目标的三维数据立方体Ⅰ(x,y,λ).

摘要： 地震层析成像被称为地球CT,是利用地震观测资料反演获得地球深部的结构.利用体波走时反演速度结构是最稳定、最重要的层析成像方法,成功地揭示了地球的深部结构,推动了地球科学的发展.近年来,随着地震数据的快速积累与计算机能力的大幅度提升,地震体波成像的理论与应用均取得了显著的进步,在揭示地球内部的物质循环与动力学、大地震的孕震与发震构造等领域均发挥了重要的作用.本文总结了21世纪以来地震体波成像的新方法和取得的重要进展,特别详细描述了各向异性层析成像的原理和方法.结合东亚、东南亚地区的研究,本文总结了地震层析成像在揭示俯冲板片的形态、结构的应用,发现东亚地区俯冲太平洋板片大规模滞留在地幔转换带中,但在东南亚大量的俯冲印度—澳大利亚板片直接穿过转换带进入下地幔;地震波各向异性进一步约束了俯冲板片及其上覆地幔的变形特征,东亚地区存在强烈的大地幔楔对流,东南亚的上地幔对流相对复杂,并可能受到青藏高原演化的影响.在大地震构造区,地震层析成像揭示了明显的速度和结构异常,陆内大地震的震源附近常常发现低速异常,可能指示了流体对大地震的重要影响;在板块边界,发生在俯冲带逆冲断层面的板间大地震与高速异常的分布密切相关,各向异性反映了断层面的应力状态,可以用来研究逆冲断层面的地震构造.最后,本文探讨了地震体波层析成像存在的问题,展望了该方法如何在地球内部结构演化与动力学领域进一步发挥更大、更重要的作用.

摘要： 随着地下电磁波层析成像技术应用领域的不断扩大,对地下电磁波法的探测能力提出了更高的要求.依托国家"863"计划课题,研发了深井电磁波大功率发射、高灵敏度接收及耐高温高压技术,开发了面向资源勘查等领域应用的大深度大透距JW-8D、面向城市地下空间探测及水工环勘查应用的JW-8Q、面向坑道勘查应用的JW-8K地下电磁波层析成像系统,形成系列化新产品.地下电磁波层析成像系统是一套由数据采集系统和数据处理解释系统组成的从数据采集到实时数据处理解释成图一体化的智能系统,其组成框图见图1.数据采集系统(图2)包括钻孔发射机、钻孔接收机、绞车和地面仪器;数据处理系统(图3)包括数据整理、数据预处理、模型正演分析和层析成像解释.

摘要： 跨孔测量是钻孔雷达的一种测量方式,即在两个钻孔中分别放入发射天线和接收天线进行探测.从速度层析成像的角度进行跨孔雷达层析成像软件系统研究工作,利用GprMax数值模拟软件对3种典型地质结构模型(溶洞(充水)模型、组合孤石模型、斜断层模型)进行跨孔雷达的FDTD数值模拟,利用正演模拟数据对3种模型进行跨孔雷达层析成像反演.结果表明:基于直射线追踪的跨孔雷达速度层析成像在3种典型地质结构的层析成像中有较好的效果.

摘要： 目前工业界深度域偏移速度分析主要利用层析成像的方法,但是这种方法需要人机交互,速度更新效率不高.本文以地震勘探深度域偏移速度层析成像方法为基础,利用角度域共成像点道集(ADCIGS)建立了以剩余速度为自变量,剩余深度为目标函数的关系式,以及目标函数的梯度公式.利用导出的两个公式分别对剩余深度与剩余速度的关系进行了定量分析.通过理论分析和模型试算证明初始速度模型的误差具有方向敏感性.利用此结论进行深度域层析速度建模既可以提高计算效率还可以提高建模精度.

摘要： 超声导波可实现板类或管类结构材料层析成像检测.在检测过程中,超声换能器的数量、放置位置及导波信号缺陷特征的提取将极大影响成像的质量.文章设计了一种高精度超声导波层析成像系统,并通过同时迭代重建算法实现了铝板中缺陷的层析成像.实验结果验证了该系统的有效性.

摘要： 南海地区隶属欧亚板块东南部,周边受到多个板块的俯冲作用;同时,新生代欧亚板块－印度板块碰撞造成青藏高原隆升,也对南海及其周边地区的构造演化产生了重要的影响.本研究利用这一地区的地震台站记录到的地震P波走时数据,利用地震层析成像方法反演了该地区上地幔和转换带的三维P波速度结构与方位各向异性,层析成像结果清晰地揭示了南海周边俯冲带中俯冲板片的图像。在青藏高原东南缘，缅甸板块一直俯冲到地幔转换带；菲律宾岛北部，南中国海板块和菲律宾海板块在上地幔相向俯冲；菲律宾岛南部，Malucca海板块向北西和南东两个方向俯冲，并一直延伸到地幔转换带；研究区南部，澳大利亚板向Sumatra和Java下方俯冲，Sumatra下方俯冲板块比较年轻，地震仅延伸到200-300公里深，而Java下方俯冲板块比较老，地震在整个上地幔和转换带都普遍分布。俯冲板片上方的上地幔顶部普遍分布低速异常，形成一系列的弧后火山。南海下方低速异常穿透转换带并一直延伸到下地幔，表明南海是一个下地幔起源的地幔柱。

摘要： 为保证九里山矿井的安全生产,在14141工作面实施了坑透技术实验进行构造预测.通过分析工作面实际情况及井下探测频率实验,确定了坑透电磁波频率和测点布置方案.通过对比电磁波衰减系数层析成像与运输底抽巷实揭资料表明:实验进展顺利,数据可靠;无线电坑透探测结果与地质实际吻合性较好,精确度较高;坑透技术在煤矿生产中具有良好的应用效果.

摘要： 钻孔孔间电磁波层析成像技术(简称电磁波CT)是一门新技术,是将医学CT原理成功地运用于地学中,并依照电磁波在地下有耗介质中传播规律、物理和数学关系,反演透视剖面上的物理参数的分布,最后以图像重建、图像显示方式表现.桥址区为碳酸盐岩分布,新构造运动间歇抬升,河流多期次下切较大,岩性复杂,形成不对称的"V"型河谷地貌,地水位动态变化较大,地下水长期作用于灰岩裂隙,往往使岩溶或岩溶裂隙更加向深部发育,形成地下溶洞、溶蚀裂隙,岩溶发育具有不均一性、复杂性,给清水河大桥索塔基础持力层的选择和运行安全带来极大的隐患和风险.通过清水河大桥桥址区深部岩溶探测实例,阐述孔间电磁波层析成像技术在弥补传统勘察手段的单一性及局限性中的效果,为特大桥索塔基础持力层的选择提供可靠精确的地质依据.

摘要： 三维电阻率层析成像（ERT）施工简便，反演结果位置准确，特别适合浅层结构研究和工程探测，具有广泛的应用前景。在2014年南水北调重点区域渗漏监测和城市活动断裂项目中进行过三维ERT实验，异常点的反演结果位置有平移，推断异常点位置偏差影响可能是无穷远的距离小于5倍最大AO，角度是0°测线布设的方向布设无穷远电极而目前处理进行三极无穷远的处理，认为无穷远不参与运算，但只是改变了K值，没有考虑供电电位的变化对数据的影响。通过理论模型和实测数据研究无穷远电极长度变化对实测反演结果的影响，在保证精度和勘查目标有效果前提下，通过改变无穷远的布设长度和调整布设角度，研究无穷远实测数据与理论无穷远数据（20倍AO）数值解的误差范围，确定无穷远极不同长度对不同深度的数据数值解的影响范围，角度的变化对不同深度的数据的数值解影响范围，进而通过理论模型和实验数据数值计算，研究无穷远电极对低阻异常和高阻目标体的大小、深度、空间展布的影响。通过渗漏监测中管线的位置和深度，原始数据位置的偏差与无穷远的角度主要决定是无穷远的位置长度，在0°的时候，无穷远的影响考虑到电位的影响，把三极装置按照四极装置进行处理，无穷远参与计算，当无穷远与装置有角度时，按照相对坐标进行计算，计算K值和电位，这样把无穷远的影响考虑进去，通过实测数据和正演数据，在3倍最大OA的距离内。

摘要： 地震模型是预测待钻井地质特征与地质力学性质的主要依据,但由于地震成像速度模型建立过程中存在多解性问题,预测的层位、构造、岩性、力学特征在某些工区存在较大误差,这将对钻井设计的科学性和准确性造成不良影响.针对该问题,本文叙述了一种针对单井的地震模型修正新技术,其以目前常见的常规测井、录井等数据作为修正依据,随钻修正以地震资料为基础的速度模型,应用随钻地震层析等新技术,对未钻开地层的地质特征和地质力学性质的精确预测,有的放矢地修正钻井工艺措施,实现优质、高效、安全、低成本钻井.该技术在顺北探区5井进行了测试,测试结果表明该技术可以满足钻井的需求,具有极佳的应用潜力.

摘要： 地震模型是预测待钻井地质特征与地质力学性质的主要依据,但由于地震成像速度模型建立过程中存在多解性问题,预测的层位、构造、岩性、力学特征在某些工区存在较大误差,这将对钻井设计的科学性和准确性造成不良影响.针对该问题,本文叙述了一种针对单井的地震模型修正新技术,其以目前常见的常规测井、录井等数据作为修正依据,随钻修正以地震资料为基础的速度模型,应用随钻地震层析等新技术,对未钻开地层的地质特征和地质力学性质的精确预测,有的放矢地修正钻井工艺措施,实现优质、高效、安全、低成本钻井.该技术在顺北探区5井进行了测试,测试结果表明该技术可以满足钻井的需求,具有极佳的应用潜力.

摘要： 本发明揭示一种软场层析成像系统。该软场层析成像系统包括：软场层析装置，用来向被测对象施加激励，并获得所述激励所对应的测量响应，所述软场层析装置包括若干传感元件，用来连接至所述被测对象；跟踪装置，连接于所述传感元件，用来获得所述传感元件的位置信息；前向模块，连接于所述跟踪装置，用来产生所述被测对象的对象网格及所述激励的预测响应，所述对象网格包括所述传感元件的位置信息；及重建模块，连接于所述软场层析装置及前向模块，用来根据所述对象网格、所述激励、所述测量响应和所述预测响应重建所述被测对象的图像。

摘要： 本发明涉及使用光学相干层析成像法的成像设备和成像方法。提供了使用傅里叶域光学相干层析成像法的成像设备，该成像设备去除由返回光的自相关成分所引起的噪声，以便获得高分辨率的层析图像。第一切换单元17对返回光12与参考光合成的第一状态（将返回光12引导到合成单元22的状态）和与第一状态不同的第二状态（阻挡或改变返回光12的光路的状态）进行切换。控制单元18控制切换单元17以便改变第一状态和第二状态。干涉信息获取单元19使用由检测单元16在第二状态中检测的参考光14或返回光12以及合成光15来获取关于返回光12和参考光14的干涉信息。

摘要： 提供了使用傅里叶域光学相干层析成像法的成像设备，该成像设备去除由返回光的自相关成分所引起的噪声，以便获得高分辨率的层析图像。第一切换单元17对返回光12与参考光合成的第一状态(将返回光12引导到合成单元22的状态)和与第一状态不同的第二状态(阻挡或改变返回光12的光路的状态)进行切换。控制单元18控制切换单元17以便改变第一状态和第二状态。干涉信息获取单元19使用由检测单元16在第二状态中检测的参考光14或返回光12以及合成光15来获取关于返回光12和参考光14的干涉信息。

摘要： 本发明揭示一种软场层析成像系统。该软场层析成像系统包括：软场层析装置，用来向被测对象施加激励，并获得所述激励所对应的测量响应，所述软场层析装置包括若干传感元件，用来连接至所述被测对象；跟踪装置，连接于所述传感元件，用来获得所述传感元件的位置信息；前向模块，连接于所述跟踪装置，用来产生所述被测对象的对象网格及所述激励的预测响应，所述对象网格包括所述传感元件的位置信息；及重建模块，连接于所述软场层析装置及前向模块，用来根据所述对象网格、所述激励、所述测量响应和所述预测响应重建所述被测对象的图像。

摘要： 光学相干层析成像设备包括光源单元，发射包括从具有不同的中心波长和部分重叠的输出光谱范围的扫频光源发射的光，光具有各自的输出光谱范围并且在时间上相互分离，分割单元，连接到所述光源单元并且将对所述光源单元发射的光进行分割，波长选择单元，连接到所述分割单元并且从输出光谱范围重叠的范围中选择具有预定波长的光，时间检测单元，连接到波长选择单元并且检测扫频光源以预定波长振荡的时间，以及波数检测单元，连接到所述分割单元并且检测来自扫频光源的光具有相同波数的时间。

摘要： 一种用于确定样本（13）的体积表示的计算层析成像方法，包括：初始重建步骤（22），从由X射线系统（10）所取得的样本（13）的X射线投影（21）来重建样本（13）的初始体积数据（23）；确定要更新的所述重建的初始样本体积的一部分的步骤（24）；以及迭代更新过程（32），用于使用迭代重建法仅对确定为要更新的体积数据（23）的一部分产生更新的体积数据（23）。该方法包括，在所述确定要更新的样本体积的一部分的步骤（24）中，基于重建的体积数据（23）的可用的质量信息，对所述体积数据（23）中的每一个单个体素单独评估这一体素是否满足指示这一个体素需要更新的预定的条件，并在所述迭代更新过程（32）中仅对已确定为要更新的那些体素才产生所述更新的体积数据（23）。

摘要： 本发明提供一种融合光声成像和光学相干层析成像的便携式多模式成像方法及其系统，该系统由激光二极管、驱动电源、信号发生器、锁相放大器、光电探测器、光纤耦合器、发光二极管、信号处理器、三维平移台、光纤、透镜组、反射镜、分色镜、光路外壳和样品台构成，可实现单独的光学相干层析成像或组合光声成像和光学相干层析成像的多模式成像。本发明将光声成像系统小型化，并与光学相干层析成像系统组合成为一体化便携式系统，实现了两种模式成像的一体化、小型化和实用化。

摘要： 本发明公开了一种光学相干层析成像装置、成像系统以及成像方法，成像装置包括红外激光光源、光学环形器、分光镜、第一凸透镜、第一反射镜、二维振镜组、第二凸透镜、光栅、第三凸透镜以及CCD相机，红外激光光源输出激光光束，分光镜将激光光束分为样品臂光束以及参考臂光束，参考臂光束经过第一凸透镜到达第一反射镜，样品臂光束经过二维振镜组以及第二凸透镜照射在样品上，样品臂光束以及参考臂光束在分光镜处产生干涉形成待测光束，待测光束经过光栅以及第三凸透镜进入到CCD相机中。成像装置通过在红外激光光源在分光镜之间所设置的光学环形器，能够有效地防止从分光镜反射回来的激光光束对红外激光光源造成损坏，提高红外激光光源的使用寿命。

摘要： 本发明提供一种组合光声成像和光学相干层析成像的便携式双模式成像方法及其系统，该系统由激光二极管、驱动电源、信号发生器、锁相放大器、光电探测器、光纤耦合器、发光二极管、信号处理器、三维平移台、光纤、透镜组、反射镜、分色镜、光路外壳和样品台构成，可实现组合光声成像和光学相干层析成像的双模式成像。本发明将光声成像系统小型化，并与光学相干层析成像系统组合成为一体化的便携式系统，实现了两种模式成像的一体化、小型化和实用化。

摘要： 本发明涉及使用光学相干层析成像法的成像设备和成像方法。提供了使用傅里叶域光学相干层析成像法的成像设备，该成像设备去除由返回光的自相关成分所引起的噪声，以便获得高分辨率的层析图像。第一切换单元17对返回光12与参考光合成的第一状态（将返回光12引导到合成单元22的状态）和与第一状态不同的第二状态（阻挡或改变返回光12的光路的状态）进行切换。控制单元18控制切换单元17以便改变第一状态和第二状态。干涉信息获取单元19使用由检测单元16在第二状态中检测的参考光14或返回光12以及合成光15来获取关于返回光12和参考光14的干涉信息。