地震体波走时层析成像方法研究综述

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地震波层析成像反演方法及其研究综述

地震波层析成像反演方法及其研究综述

No.13,2010现代商贸工业Modern Bus iness Trade Industry2010年第13期地震波层析成像反演方法及其研究综述冯 微(长江大学物理科学与技术学院,湖北荆州434025)摘 要:通过研究利用初至波走时的层析反演方法建立近地表速度模型,提供近地表地下介质的速度信息,进一步为静校正或浅层工程勘探服务。

关键词:速度建模;层析成像;初至波中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1672 3198(2010)13 0368 01地震勘探是利用人工在地表激发和接收地震波,再对地震波作分析处理以及解释而得到地下构造信息和岩性信息的一种方法。

在整个地震勘探过程中,精确的求取地震波在地下介质中的传播速度,一直是地震勘探的核心问题之一。

尤其在地表条件较复杂的区域,地表速度的横向剧烈变化会严重影响中深层目的层的成像效果。

近地表速度不准确,将会直接影响到速度分析、偏移成像的质量以及静校正的精度等地震勘探的各个环节和最终的勘探成果。

1 地震面波及波形反演利用面波进行结构反演一直是了解地球介质结构的重要途径。

近几年来,在面波理论和面波反演方面做了大量工作。

陈蔚天和陈晓非(2001)提出了一种求解水平层状海洋-地球模型中面波振型问题的新算法,它简洁、高效,彻底消除了高频情况下数值计算的精度失真问题。

张碧星等(2000,2002)对瑞利波勘探中 之字形频散曲线形成的物理机理和多模性问题进行了理论分析,研究了诸波模的传播特性及相互关系,以及地表下低速层介质的位置、厚度及其它参数对 之字形频散曲线的相互影响.在面波反演理论方面,朱良保等(2001)通过保角变换,把面波群速度的反演变成了球谐系数的线性化反演,使其计算速度快,等值线光滑,构造界限清晰。

众多研究者根据从面波资料求出的频散曲线,对不同地区的地下速度结构作了反演,揭示了横向结构差异的广泛存在。

根据走时反演地下结构是获取结构信息的经典做法。

地震层析成像原理

地震层析成像原理

地震层析成像原理地震层析成像(Seismic Tomography)是利用地震波在地下传播的波速变化,通过对地震波数据的观测和处理,反演出地下介质的速度结构和构造特征的一种方法。

它是地球物理学中的一项重要研究领域,可以帮助我们深入了解地球内部的构造和演化过程。

地震层析成像的原理基于地震波在不同介质中传播速度不同的特性。

地震波在地下传播时,会受到地下结构的影响,传播速度会发生变化。

当地震波经过不同介质时,它们的传播速度会发生改变,这种改变可以通过对地震波的观测和分析来反演出地下介质的速度结构。

1.数据采集:首先需要在地表布置一定数量的地震台站,用于记录地震波的传播情况。

这些地震台站会同时记录到来的P波(纵波)和S波(横波)的到达时间。

2. 数据处理:利用地震波到达的时间信息,可以通过计算波传播路径的长度来估计地下介质的速度。

传统方法中常使用迭代法(如Gauss-Newton算法)来求解速度模型。

3.反演:根据数据处理得到的波速数据,通过数学反演的方法建立地下速度模型和构造特征。

其中常用的方法包括射线追踪、线性反演、全耦合反演等。

4.分辨率评价:为了评价反演结果的可靠性,需要进行分辨率评价,判断反演结果的可信程度。

常见的评价方法包括主分量分析、模拟能力谱等。

地震层析成像的应用范围非常广泛。

在地质勘探中,通过层析成像可以直接观测到地下的速度结构变化,识别地下的构造和岩性界面,并预测可能存在的矿床等重要资源;在地震地质学中,层析成像可以用来研究地壳的构造和演化过程,例如地震断层的产生和活动等;在地球科学中,利用层析成像可以研究地球内部的动力学过程,了解地球的内部结构和演化历史。

总结起来,地震层析成像通过对地震波传播速度的观测和处理,能够反演出地下介质的速度结构和构造特征。

它是地球物理学中的重要研究方法,对于深入了解地球内部的构造和演化过程具有重要的意义。

工程物探中地震层析成像的研究

工程物探中地震层析成像的研究

工程物探中地震层析成像的研究本文从工程物探的实际出发,首先分析了资料采集的步骤和方法,接着论述了工程物探中地震层析成像的几种方法,其中包括了弯曲射线成像方法、最短路径射线追踪法,最后,本文结合实例分析了地震层析成像技术在工程物探中的具体应用。

标签:工程;物探;地震层析成像一、前言近年来,对地震层析成像的研究不断深入,工程物探中对地震层析成像的应用也越来越广泛,所以,分析工程物探中的地震层析成像非常的有必要,具有很高的研究价值。

二、资料采集层析成象与其它物探方法的最主要区别是要求有各种不同方向的人射射线通过探侧目标,因此要求震源和接收器或者可以旋转,或者可以沿两条平行线移动(称为跨孔方式)。

跨孔方式的层析成象可以利用两条大致平行的巷道或两个钻孔进行施工观测,其中一边安放震源,另一边移动检波器,探测范围在二者之间。

地震层析成象使用的震源可用以下几种:1、炸藥。

在坑道中常用几十克的炸药引爆作震源,放入坑道壁的小孔洞内引爆。

对于有瓦斯的巷道要用专用的防爆装置才不会产生危险。

2、电火花震源。

在钻孔中使用效率较高,对不超过100m的探测间距,要求几万焦耳的能量。

国产的电火花震源可在中国科学院电工所购买。

3、专用的井中震源。

具有定向功能,价格比较昂贵,如美国和日本OYO 公司出产的水枪式井中定向振源,价格都在百万美元以上。

对浅层勘探而言,地矿部物化探所(河北廊坊)研制的晶体声波发生器亦可用于声层析成象。

4、敲击产生震动。

只能用于坑道或堤坝探测,重复性较差。

震源下井时还需绞车和电缆配套。

各种工程地震仪都可用于地震CT的资料采集(如E2401),其动态范围要在100dB以上,频带最好达到1000Hz,记录的格式为SEG—1或SEG—2。

下井观测的方式垂直地震剖面。

三、弯曲射线成像方法直射线的假设只在介质近似均匀情况下成立,已有数值模拟的结果说明当速度差异小于巧多时,直射线反演可以给出较好的近似结果,但工程实际中完整围岩与断层、溶洞等异常体速度差异往往高达50%多以上,这时必须考虑弯曲射线成像方法.设成像区域中速度分布为v(x,y),走时为t,则两者关系用下式表示:(1)若将成像区域剖分成网格,设第j个网格中的慢度为Xj,则对于第i条射线有:(2)其中N为射线数,M为网格数。

地震层析成像方法综述

地震层析成像方法综述

地震层析成像方法综述
雷栋;胡祥云
【期刊名称】《地震研究》
【年(卷),期】2006(29)4
【摘要】对各种地震层析成像方法进行了分类比较.以层析成像技术各个部分的各种方法为重点,分别阐述了地震层析成像技术的4个主要方面(模型的参数化、正演计算、反演及图像重建、反演结果的评价)具体方法的发展现状和进展,并对地震层析成像技术未来的发展方向做了展望.
【总页数】9页(P418-426)
【作者】雷栋;胡祥云
【作者单位】南方石油勘探开发公司,广州,510240;中国地质大学地球物理与空间信息学院,武汉,430074;中国地质大学地球物理与空间信息学院,武汉,430074【正文语种】中文
【中图分类】P315.3+1
【相关文献】
1.地震层析成像方法在青藏高原东北缘的研究进展 [J], 丁子腾
2.地震层析成像研究方法综述 [J], 罗炬;李志海;王海涛
3.地震层析成像方法综述 [J], 和锐; 杨建思; 张翼
4.反演近地表物性参数的地震层析成像方法综述 [J], 刘玉柱; 吴世林; 刘伟刚; 黄鑫泉; 伍正
5.地震层析成像方法综述 [J], 刘畅; 李振春; 曲英铭; 徐夷鹏; 赵伟洁
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地下地震声波层析成像(CT)正演与反演研究

地下地震声波层析成像(CT)正演与反演研究
t 0 i 为声源节点 i 为其它节点
(i)
(8) 将网格节点走时初始化后, 再计算每个节点向周围传播到下一个 节点的走时,并通过比较法,找出最小走时及其入射点。 ③ 计算每个节点上的最小走时 从含有发射点的单元开始,逐步向其四周的单元扩展,计算每个单元 内任意两节点间波的旅行时间:
1 速度网格和射线网格的自动形成
(4)
走时正演计算就是求激发点到接收点的最小路径问题, 为此必须 从激发点到接收点进行射线追踪,射线追踪算法很多,经过筛选我们 采用基于惠更期原理的最短路径追踪算法, 这是目前精度较高且节约 时间的一种算法, 它的主要优点在于能稳定地计算出大差度复杂介质 分布条件下任意两点最小走时, 计算精度主要依赖于射线网格单元的 划分密度。其步骤如下: 将一个二维速度模型用矩形网格离散化, 假设每个网格就是一个 速度单元,单元内速度分布为双线性函数。利用下面的双线性函数即 可确定每一个速度单元内任何一点的速度值 V(x,z)。 V(x,z)=a0+a1x+a2z+a3xz (5) 其中的系数可由网格上的四个速度节点值{VL}和四个节点座标(xL,zL)
3
(10)
小走时的入射节点编号。 ④ 拾取各接收点的最小走时与射线路径 依照上述计算法, 求出每个射线节点上从发射点到该点的最小走 时以及射线路径, 再将接收点所对应的节点走时及其入射点编号抽取 出来,作为理论走时和射线路径,至此就完成了一个发射点的射线路 径追踪过程。 对于多个偏移距的发射点,重复 2、3、4 步骤,即可完成所有发 射点的射线追踪过程,从而取得地震声波层析正演走时数据。 3、数字模型和物理模型的地震声波射线模拟试验 图 1 是数字模型和模型的射线分布图。图 2 是物理模型和射线 分布图。背景速度、数字和物理模型分别为 5000m/s 和 3818m/s,异 常体速度分别为 4000m/s 和 335m/s。 图 1 是数字模型和模型的射线分布图 图 2 是物理模型和射线分布图 我们采用“最短路径”射线追踪方法,在层析正演中实现了对复 杂结构的射线分布模拟, 通过数字模型和物理摸型实验证实了方法的 正确性和适用能力。 该方法的主要特点是可以得到打靶法所不能得到 的绕射波走时。

地震层析成像方法及其应用研究

地震层析成像方法及其应用研究

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2、环境监测:地震层析成像方法也可以应用于环境监测领域。例如,通过 观测地震波在地壳中的传播特征,可以评估地球表面的沉降和隆起状况,监测地 壳运动和地震活动,为环境预警和减灾提供支持。
3、地球科学:地震层析成像方法在地球科学领域的研究中也具有重要意义。 它可以帮助科学家了解地球的内部结构和动力学过程,深化对地球演化历史的认 识。
电阻率法层析成像的原理与方法
电阻率法层析成像基于电阻抗测量技术,通过施加激励信号于研究对象,测 量其内部电学特征,如电阻抗等,并将测量结果转化为图像。具体实验设计包括 选择合适的激励信号、设计测量电路、采集数据及图像处理等步骤。
在物理学领域,电阻率法层析成像被广泛应用于研率的变化,可以推断出材料内部的 导电性能与微观结构。
地震层析成像方法的应用与发展
地震层析成像方法在地球物理领域的应用广泛,主要包括以下几个方面:
1、资源勘探与开发:地震层析成像方法在石油、天然气和地热等资源的勘 探与开发中具有重要作用。通过对地震数据的分析和处理,可以获取地下岩层的 分布、厚度、结构和属性等信息,为资源勘探和开发提供可靠的地质依据。
结论
电阻率法层析成像作为一种无损、非侵入性的成像方法,在物理学、化学、 生物医学等多个领域具有广泛的应用前景。本次演示详细介绍了电阻率法层析成 像的原理、方法及其在各领域的应用,并展望了其未来发展方向。随着技术的不 断进步和应用领域的拓展,电阻率法层析成像将在未来发挥更加重要的作用,为 科学研究与实际应用提供有力支持。
在应用前景方面,地震层析成像方法仍然有很大的发展空间。例如,利用该 方法进行深部矿产资源勘探、地下水污染监测以及地壳运动和地质灾害预警等领 域的应用研究,都具有重要的现实意义和社会价值。

地震地面反射波走时差层析成像算法Fant

地震地面反射波走时差层析成像算法Fant

地震地面反射波走时差层析成像算法Fant地震勘探是一种常用于探测地下构造、油藏等的非侵入式地球科学方法。

地震勘探中,地震地面反射波走时差层析成像算法Fant被广泛应用于获得地下结构的高分辨率图像。

地震地面反射波走时差层析成像算法Fant是一种基于走时差的层析成像方法。

通过对地震数据进行处理和分析,可以揭示地下构造的一些重要信息。

本文将从算法原理、步骤和应用等方面展开阐述。

首先,我们来介绍一下地震地面反射波走时差层析成像算法Fant的原理。

地震地面反射波走时差层析成像算法Fant是通过计算地震波从地下不同深度反射回地面的走时差来推测地下结构。

根据地震波与地下介质之间的相互作用关系,可以推断出地下构造的分布情况。

接下来,我们将详细介绍地震地面反射波走时差层析成像算法Fant的步骤。

首先,需要采集地震数据,通常是通过在地面上布设一系列地震传感器,并记录由震源产生的地震波。

然后,对采集到的地震数据进行预处理,包括数据去噪、滤波等。

接着,根据地震数据的特点,通过计算反射波的走时差,利用层析成像算法,重建出地下结构的高分辨率图像。

最后,对成像结果进行解释和分析,从而得出地下结构的相关信息。

地震地面反射波走时差层析成像算法Fant在地质勘探、地震灾害预测等领域具有广泛的应用价值。

在油田勘探中,该算法可用于确定油藏的位置、形状和分布情况,为油田开发提供重要参考。

在地下水资源调查中,该算法可用于判断地下水脉络的位置、深度和储量等信息。

此外,地震地面反射波走时差层析成像算法Fant还可以应用于地震灾害预测,通过分析地震数据,提前预警地震活动,为减灾工作提供科学依据。

总结起来,地震地面反射波走时差层析成像算法Fant是一种基于走时差的层析成像方法,通过对地震数据进行处理和分析,可以揭示地下构造的一些重要信息。

该算法在油田勘探、地下水资源调查、地震灾害预测等领域具有广泛的应用价值。

通过进一步的研究和发展,相信将会在未来为我们揭示更多未知的地下奥秘。

石油勘探中的地震反射层析成像算法研究

石油勘探中的地震反射层析成像算法研究

石油勘探中的地震反射层析成像算法研究地震反射层析成像算法是石油勘探中关键的技术之一。

地震勘探是通过地震波在地下传播的特性来获取地下地质结构信息的一种方法。

地震反射层析成像算法则是根据地震波在地下不同界面上的反射和折射现象,重建地下界面的方法。

本文将介绍地震反射层析成像算法的基本原理和研究进展。

地震反射层析成像算法的基本原理是通过地震记录数据和走时信息来推断地下地质界面的位置和形状。

其过程可以分为数据预处理、波场模拟和反演三个步骤。

数据预处理是算法的第一步,其目的是对地震记录数据进行噪声去除和时域滤波,以提高数据质量和信噪比。

地震记录数据通常包含了许多不同的波形,其中包括有用信号和干扰信号。

通过应用滤波器和其他信号处理技术,我们可以从地震记录数据中去除噪声和干扰信号,保留有用的地震信号。

波场模拟是地震反射层析成像算法的核心部分。

波场模拟通过计算地震波在地下介质中的传播过程,模拟地震波在不同界面上的反射和折射现象。

波场模拟可以使用有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)和伪谱法等数值计算方法来实现。

通过波场模拟,我们可以得到地震波在地下不同深度和位置上的响应,从而构建地震数据集和反射信息。

反演是地震反射层析成像算法的最后一步,用于重建地下地质界面。

反演过程通过将测量数据与模拟数据进行对比,将地震记录数据与地下介质参数相联系。

反演算法可以分为线性反演和非线性反演两种类型。

线性反演方法基于正演模拟和与观测数据之间的线性关系,通过反演矩阵将地震记录数据转换为地下介质参数。

非线性反演方法则通过迭代优化算法,将观测数据与模拟数据之间的差异最小化,求解最优的地下介质参数。

随着计算机技术的发展和地震勘探的需求增加,地震反射层析成像算法在过去几十年中取得了重要的研究进展。

研究者们提出了许多不同的技术和方法,以改进反演的效率和精度。

例如,有些算法采用多尺度分析和模型约束的方法,可以更好地处理数据中的噪声和不确定性。

还有一些算法结合了机器学习和人工智能的方法,通过学习大量的地震数据样本,提高地震反射层析成像的准确性和速度。

走时层析成像原理及应用

走时层析成像原理及应用

走时层析成像原理及应用走时层析成像(traveltime tomography)是一种地球物理勘探方法,通过测定地震波的走时信息来推断地下介质的分布和性质。

它是一种非侵入性的方法,可以有效地揭示地下结构的细节,并在地质解释、油气勘探、地质灾害研究等领域有广泛的应用。

走时层析成像的原理是基于地震测深原理。

当地震波从地表向地下传播时,会在不同介质之间发生折射、反射和散射等现象,而不同介质对地震波的传播速度有不同的影响。

通过测量地震波的走时信息,即地震波从发射点到接收点所需的时间,可以推断地下介质的变化情况。

走时层析成像的方法一般分为直接法和反演法。

直接法是通过测量地震波在地下介质中传播的时间来获得地下结构的信息,通常利用大量的地震观测数据进行分析和处理。

反演法则是通过将地下结构的变量作为未知量,利用地震波传播的物理规律和观测数据之间的关系来求解地下结构的分布。

在走时层析成像的应用中,最常见的是地球物理勘探领域。

油气勘探中,通过分析地下介质的速度分布,可以找到潜在的油气藏。

地质灾害研究中,可以通过走时层析成像技术来揭示地下断层、岩体变形等对地震、滑坡、地陷等地质灾害的影响。

除了地球物理勘探,走时层析成像还在地震监测、地下水资源调查、地理环境研究等领域有广泛的应用。

在地震监测中,可以通过走时层析成像方法来判断地震震源的位置和规模,从而进行地震预警和危险评估。

在地下水资源调查中,可以利用走时层析成像技术来研究地下水径流路径和储存条件,为水资源的合理开发利用提供依据。

在地理环境研究中,可以通过走时层析成像来揭示地下河流、洞穴、盐水入侵等地貌的形成和演化过程。

需要注意的是,走时层析成像方法存在一些限制。

首先,地震数据的获取和处理比较复杂,需要大量的地震仪器和观测点。

其次,由于地震波的传播路径较长,存在多路径传播和多次反射等现象,会对成像结果产生一定的干扰和误解。

此外,地震波的传播速度会受到地下介质的非均匀性和各向异性的影响,这也会引起成像结果的误差和不确定性。

地震波层析成像反演方法及其研究综述

地震波层析成像反演方法及其研究综述

地震波层析成像反演方法及其研究综述通过研究利用初至波走时的层析反演方法建立近地表速度模型,提供近地表地下介质的速度信息,进一步为静校正或浅层工程勘探服务。

标签:速度建模;层析成像;初至波地震勘探是利用人工在地表激发和接收地震波,再对地震波作分析处理以及解释而得到地下构造信息和岩性信息的一种方法。

在整个地震勘探过程中,精确的求取地震波在地下介质中的传播速度,一直是地震勘探的核心问题之一。

尤其在地表条件较复杂的区域,地表速度的横向剧烈变化会严重影响中深层目的层的成像效果。

近地表速度不准确,将会直接影响到速度分析、偏移成像的质量以及静校正的精度等地震勘探的各个环节和最终的勘探成果。

1 地震面波及波形反演利用面波进行结构反演一直是了解地球介质结构的重要途径。

近几年来,在面波理论和面波反演方面做了大量工作。

陈蔚天和陈晓非(2001)提出了一种求解水平层状海洋-地球模型中面波振型问题的新算法,它简洁、高效,彻底消除了高频情况下数值计算的精度失真问题。

张碧星等(2000,2002)对瑞利波勘探中“之”字形频散曲线形成的物理机理和多模性问题进行了理论分析,研究了诸波模的传播特性及相互关系,以及地表下低速层介质的位置、厚度及其它参数对“之”字形频散曲线的相互影响.在面波反演理论方面,朱良保等(2001)通过保角变换,把面波群速度的反演变成了球谐系数的线性化反演,使其计算速度快,等值线光滑,构造界限清晰。

众多研究者根据从面波资料求出的频散曲线,对不同地区的地下速度结构作了反演,揭示了横向结构差异的广泛存在。

根据走时反演地下结构是获取结构信息的经典做法。

刘伊克等(2001)根据三维地震观测的初至走时数据,利用最小平方与QR分解相结合的算法,在三维空间重建近地表低降速带速度模型。

同时,采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差,实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算。

李录明等(2000)针对地震勘探中的复杂地表问题,提出了一套地震初至波表层模型层析反演方法.它利用地震直达波、回折波、折射波以及三者组合的初至波和层析反演方法具有的纵、横向变速优势,实现适应速度任意变化的复杂表层模型反演。

理论地球物理学的地震层析成像方法

理论地球物理学的地震层析成像方法

理论地球物理学的地震层析成像方法引言地震层析成像是一种利用地震数据推断地下结构的方法,它在地球物理学研究中具有重要的理论和实际意义。

理论地球物理学的地震层析成像方法是基于地震波传播理论和信号处理原理,通过对地震数据进行处理和解释,得到地球内部结构的信息。

本文将介绍理论地球物理学的地震层析成像方法的基本原理、算法和应用。

地震波传播理论地震波是地表上发生的地震源产生的机械波动力。

根据波动方向的不同,地震波可分为纵波(P波)和横波(S波)。

P波是一种有压缩和扩张性的波动,其传播速度较快;S波是一种只能沿垂直于波动方向传播且传播速度较慢的波动。

地震波在地下的传播受到地球结构的影响,由此可以推断地球内部的物理性质和结构。

地震层析成像的基本原理地震层析成像方法基于地震波的传播特性,通过对地震波数据的采集和处理,推断出地下结构的信息。

其基本原理是利用地震波的反射、透射、散射等现象,将地震数据的波形分析和解释,定量地反映地下介质的速度、密度和衰减等特性。

地震层析成像算法地震层析成像算法是将地震数据通过一系列的数学和物理方法进行处理和分析,从而得到地下结构的信息。

常用的地震层析成像算法包括正演算法、反演算法、匹配滤波算法等。

正演算法正演算法是一种将地下结构和初始条件作为输入,通过对地震波方程进行求解,得到地震波的传播情况的方法。

常用的正演算法有有限差分法、波动方程正演法等。

反演算法反演算法是将地震数据作为输入,通过对地震波反问题的求解,推断出地下结构的方法。

常用的反演算法有共轭梯度法、正则化反演法、全波形反演等。

匹配滤波算法匹配滤波算法是一种基于地震数据的频率和波形特征进行分析和处理的方法。

它通过与地下结构的响应进行匹配,提取出地下介质的特征信息。

地震层析成像的应用地震层析成像方法在地球物理学的研究和实践中具有广泛的应用。

以下是地震层析成像在不同领域的应用示例。

石油勘探地震层析成像方法在石油勘探中得到广泛应用。

通过分析地震数据,确定石油或天然气藏的位置、形状和分布,指导油气勘探与开发。

地震体波走时层析成像方法研究综述

地震体波走时层析成像方法研究综述

收稿日期 ; / / 2 0 1 4 0 2 2 0 2 0 1 4 0 3 2 0 . t t w w w. r o e o h s . c n p p g p y 修回日期 投稿网址 h 基金项目 中国地震局地震科技星火计划青年项目( 、 中国地震局监测预报司震情跟踪合同制定向工作任务 ( ) 、 国 X H 1 4 0 5 5 Y) 2 0 1 4 0 2 0 4 1 2 家自然科学基金( ) 联合资助. 4 1 1 7 4 0 7 5 作者简介 赵烽帆, 女, 年生 , 工程师 , 主要从事震源物理及地震活动性研究. ( : 1 9 8 3 E m a i l w e i n a 2 2 1 6 3 . c o m) @ 男, 副研究员, 主要从事地震波传播和壳幔结构成像研究.( : ) 1 9 7 8年生, E m a i l x u t a o a i l . i c a s . a c . c n 通讯作者 徐 涛, @m g g
数高分辨率的地球内部结构信息形信息这是地震层析成像方法的最终目标之一运行速度和内存等计算硬件有很高的要求波形反演广泛应用于精细壳幔结构的探
2 0 1 4年第2 9卷 第3期 , ( ) : 2 0 1 4 2 9 3 1 0 9 0 1 1 0 1
地球物理学进展 P r o r e s s i nG e o h s i c s g p y
/ / h t t w w w. r o e o h s . c n p p g p y
I S S N1 0 0 4 2 9 0 3 / 1 1 2 9 8 2 P C N
赵烽帆, 张明辉, 徐 涛. 地震体波走时层析成像方法研究综述. 地球物理学进展, ( ) : , : / 2 0 1 4 . 2 9 3 1 0 9 0 1 1 0 1 d o i 1 0 . 6 0 3 8 2 0 1 4 0 3 1 2 . p g , ,X Z HA OF e n f a n Z HA N GM i n h u i UT a o . 2 0 1 4 .Ar e v i e wo fb o d a v et r a v e l t i m et o m o r a h e t h o d s . 犘 狉 狅 狉 犲 狊 狊 犻 狀犌 犲 狅 犺 狊 犻 犮 狊( i n g g yw g p ym 犵 狆 狔 ) , ( ) : , : / C h i n e s e 2 9 3 1 0 9 0 1 1 0 1 d o i 1 0 . 6 0 3 8 2 0 1 4 0 3 1 2 . p g

基于地震波走时信息的层析成像技术研究方法综述

基于地震波走时信息的层析成像技术研究方法综述

基于地震波走时信息的层析成像技术研究方法综述作者:卢乙峰来源:《北极光》2016年第04期摘要:国际上对地震层析成像的研究始于上世纪70年代末,经过30多年的发展,地震层析成像方法逐渐成熟,并越来越广泛地被运用到地球物理各个领域中。

以地震层析成像方法的发展作为主线,主要介绍了基于地震走时的层析成像方法和所用地震数据的发展。

关键词:地震波;走时层析;成像介质;网格离散化反演20世纪70年代,地球物理学界根据医学CT的思想,利用地震波在地球内部传播的特性对地壳、上地幔结构进行了半定量的研究。

Aki等最先提出利用地震台站记录的波形来反演地球内部结构。

此后,地震层析成像成为了地球物理学研究的一个新领域。

随着计算机技术的进步和观测方法的日新月异,促使人们对地球的内部世界进行不断地探索。

地震波层析成像技术很快成为研究地壳和地幔速度结构的有力手段。

20世纪80年代,随着大规模集成电路的应用,计算机技术得到飞跃发展,二维数据的处理逐渐向三维数据过渡,使地球物理学家们可以“清晰”地了解地球内部的结构。

到20世纪90年代,各国逐渐加大了对地震事业的投入,无论是固定地震台站还是流动台站都有所增加,于是,以天然地震数据为主、人工地震数据为补充的各种地震层析成像方法如雨后春笋般出现,无论是在防震减灾还是地球物理勘探等领域都得到试验性研究并取得了明显进展。

因此,这种能以图像的方式直观反映地下物质结构属性的地震层析成像方法一出现即受到青睐,并极大地促进了人们对地球结构的认识和对动力学意义的探索历程,例如充分利用面波资料中的丰富信息,人们可以得到地壳、上地幔的精细结构,并指出全球介质速度异常不仅与地盾、大洋中脊、活动构造有关,还与海底年龄、热点分布有关。

地震层析成像技术的飞速发展使得利用地幔热动力模型来探讨地球岩石圈构造,尤其是地幔的非均匀结构成为现实,为人们提供探测地球内部“秘密”的强有力工具。

1基于地震波层析成像技术的简介地震层析成像计算流程主要包括模型参数化、正演、反演3个步骤,以下是以这3个步骤介绍地震层析成像方法。

地震层析成像方法试验报告

地震层析成像方法试验报告

地震层析成像方法试验报告一、实验目的通过地震层析成像方法,对地下结构进行成像分析,找出异常地质体,并初步判断其性质。

通过此实验,了解地震层析成像方法的原理和应用。

二、实验原理三、实验装置1.地震仪:用于记录地震波信号。

2.地震源:用于产生地震波信号。

3.接收器阵列:用于接收地震波信号。

4.数据采集系统:用于采集地震波信号。

5.计算机:用于处理地震数据和进行成像分析。

四、实验步骤1.地震数据采集:将地震仪、地震源和接收器阵列布置在地表上。

地震源向地下发送地震波信号,接收器阵列接收地震波信号,并将信号传输给数据采集系统。

2.数据处理:将采集到的地震波信号经数据采集系统传输至计算机,在计算机上进行数据处理,包括时域滤波、频域滤波、去除噪声等。

3.数据反演:通过反演算法,根据地震波信号的振幅、速度和入射角等参数,计算地下结构的像。

4.成像分析:根据反演结果,对地下结构进行分析和解释。

找出可能存在的异常地质体,并初步判断其性质,如矿产资源、地下水资源等。

五、实验结果通过对采集的地震数据进行处理和反演,得到了地下结构的成像结果。

在成像结果中,我们观察到了一处异常地质体,其形状呈现规则的圆柱状,直径约为10米,深度约为50米。

根据地质情况,我们初步判断该异常地质体可能是地下水资源。

六、实验结论通过地震层析成像方法对地下结构进行成像分析,我们成功地找出了一处异常地质体,并初步判断其性质为地下水资源。

这表明地震层析成像方法在地质勘探中具有很大的潜力和应用价值。

七、实验总结本次实验通过地震层析成像方法进行地下结构成像分析,提高了我们对地下结构的认识。

同时,也发现了地震层析成像方法在地质勘探中的应用前景。

在今后的研究和实践中,我们应进一步改进地震层析成像方法,提高成像效果,为地质勘探和资源开发提供更准确的数据和信息。

地震层析成像概要

地震层析成像概要

地震层析成像摘要:层析成像方法是一种公认的基于地震数据的有效方法,近20年来,层析成像方法发展迅速。

从原理上讲,层析成像方法可分为两大类,一是基于射线理论走时层析成像,二是基于波动方程的散射层析成像。

本文介绍新的层析成像方法及其技术,包括各向异性介质的2D立体层析成像;时移层析成像的超声数据试验;绕射层析成像的迭代方法:真振幅偏移的本质;用于速度模型构建的下行波折封层析成像和反射层析成像;多尺度波动方程反射层析成像,并在后面展开层析成像方法应用于构造速度模型的分析和实例。

关键字:层析成像;偏移成像;速度模型;克希霍夫偏移。

一、引言偏移成像在地震勘探和开发过程中,已经成为一种关键的地震数据处理技术。

成像的精度和可靠性依赖于速度模型的准确与否。

速度分析历来都是地震资料处理的基础工作,从均方根速度、层速度以及叠加速度等,贯穿于地震资料处理的方方面面,速度分析方法丰富多样。

迄今,层析成像方法是一种公认的基于地震数据的有效方法,近20年来,层析成像方法发展迅速。

从原理上讲,层析成像方法可分为两大类,一是基于射线理论走时层析成像,二是基于波动方程的散射层析成像。

后一种层析成像很复杂,正处于理论研究阶段。

尽管其实际应用不多,但却是层析成像的发展方向。

走时层析成像比较成熟,有很多的实际应用。

它又可细分为初至走时层析成像和反射走时层析成像。

初至走时层析成像方法简单直观,稳定性较好,主要应用于井间地震以及近地表的速度分析,但是,初至走时层析成像由于只利用初至走时,所以,得到的速度模型比较粗糙,分辨率也较低。

反射层析成像主要应用于地下速度和反射层深度的反演,以及叠前或叠后偏移的速度分析之中。

前者由于速度和深度之间的藕合关系,以及反射波到达时间及其层位难于拾取等,制约了它的广泛应用,但是,这是一种极具价值和潜力的反演方法。

后者则是利用经过叠前或叠后CRI道集中同相轴未被拉平的剩余时差,经过层析成像来修正用于偏移的速度模型。

地震波速度反射层析成像技术

地震波速度反射层析成像技术

地震波速度反射层析成像技术地震波速度反射层析成像技术是一种非侵入式地球物理勘探方法,通过分析地震波在不同介质中的传播速度变化,可以对地下构造进行成像。

这项技术在地质勘探、地下工程及地震灾害评估等领域有着广泛的应用。

地震波速度反射层析成像技术的基本原理是利用地震波在地下不同介质中传播速度不同的特性,通过接收地震波的反射信号,来推断地下结构的分布情况。

地震波在地下传播时,会遇到不同地层的变化,从而发生反射和折射。

通过接收地震仪记录的强度和时间信息,可以计算出地震波经过的路径和速度。

为了获得地震波速度反射层析成像技术的成像结果,需要进行一系列的数据处理工作。

首先,需要对采集到的地震数据进行预处理,包括去除噪声、补偿衰减等。

接着,通过对地震数据进行叠加处理,得到地震记录的剖面图像。

然后,利用地震波传播速度与地下介质的关系,进行反演计算,得到地下构造的速度分布情况。

最后,通过图像渲染和解释,可将地下结构呈现出来。

地震波速度反射层析成像技术在石油勘探中有着重要的应用。

通过对地下速度结构的揭示,可以进行油气储层的预测和定位。

同时,可以对油气井的选择和开发提供参考。

此外,地震波速度反射层析成像技术还可以帮助解决其他地下工程问题,如隧道、地铁的建设和设计。

通过对地下速度分布的了解,可以减少盲目施工带来的风险,提高工程的安全性和效率。

地震波速度反射层析成像技术在地震灾害评估中也扮演着重要的角色。

地震影响的程度与地下构造有着密切的关系。

通过对地震数据的处理和解释,可以确定地震波传播的路径和振幅变化,进而预测地震灾害的危险性。

这对于制定防灾减灾策略和保护人们的生命财产至关重要。

然而,地震波速度反射层析成像技术也面临一些挑战和限制。

首先,由于地下介质的复杂性,地震波往往会发生多次反射和折射,从而导致数据的解释困难。

其次,地震波传播速度会受到地下介质中其他因素的影响,如饱和度、温度等,这也给成像结果的准确性带来了一定的不确定性。

地震层析成像研究方法综述

地震层析成像研究方法综述

和对动力学意义的探索历程 , 例如充分利用面波资料中的丰富信息 , 人们 可以得到地壳、 上地
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2 5卷
1 1 1 模 型参数 化 ..
地震层析成像的目的是得到地球内部的三维精细结构 , 而层析成像 的结果 目前主要是通
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以这 4个 步骤介 绍地震 层析 成像 方法 的发展 。
收 稿 日期 :0 1 51 修 回 日期 :0 1 9 7 2 1- — 0 9: 21- - . 00 作者简介 : 罗炬( 9 1~)男 ,兰州地震研究所在读硕士 , 18 , 研究方 向是地震层析成像.E m i lo 8 @s acr -a : j 2 i .o luu n n
面体的中心速度表示其整体速度 , 这种方法称为分块法 , 也叫块体法 。R ekr 1 oce 随后提出用 J 多个尺度不同的六面体来描述模型空间, 即为可变块体法 , 但这类方法仍然不能较好地表示模

地震反射层析成像技术原理简述

地震反射层析成像技术原理简述

地震反射层析成像技术原理简述地震反射层析成像技术是一种利用地震波在地下岩石中的反射和折射特性来获取地下地质信息的方法。

该技术广泛应用于石油勘探、地下铁路和隧道工程等领域,具有重要的科学研究和实践应用价值。

本文将对地震反射层析成像技术的原理进行简述。

地震反射层析成像技术的原理基于地下岩石中的地震波传播机制。

当地震波传播到地下岩石界面时,一部分地震波会被反射回来,而另一部分地震波则会继续向前传播。

通过记录地震波的反射和折射信息,我们可以获得地下岩石的反射系数分布、速度结构等重要地质信息。

在进行地震反射层析成像之前,首先需要进行地震勘探。

地震勘探通常通过在地表放置多个地震探测器(地震检波器)和地震源来记录地震波的传播情况。

地震源可以是重锤敲击地表、炮击或者震源车辆等。

通过地震检波器记录地震波的传播时间和振幅,我们可以获得地震记录,进而进行后续的分析和处理。

地震反射层析成像技术的核心原理是利用波动方程数值模拟和反演方法来恢复地下介质的物理参数。

根据地震波在地下岩石中的传播速度和波形特征,我们可以计算得到地震记录的时间与地下结构的关系,然后利用数学方法将地震记录与地下模型拟合,最终得到地下介质的成像结果。

地震反射层析成像技术的计算过程可以分为两个步骤:正演和反演。

正演是指通过已知的地下模型和介质参数,利用波动方程和数值计算方法模拟地震波的传播过程,生成地震记录。

反演是指将观测到的地震记录与理论模型之间的差异最小化,通过多次迭代计算,调整地下模型,使得地震记录与模拟结果达到最佳匹配。

在进行地震反射层析成像技术时,还需要考虑一些常见的问题和挑战。

首先,地震波的传播路径较长,会受到地下介质的吸收和散射效应,导致地震波衰减和形变。

其次,地下介质的复杂性也会对成像结果产生影响,例如地层界面的多次反射、折射和散射,以及地层非均匀性等。

因此,在进行地震反射层析成像时,需要采用合适的方法来处理这些干扰因素,从而提高成像结果的准确性。

中国东北地区远震S波走时层析成像研究

中国东北地区远震S波走时层析成像研究

中国东北地区远震S波走时层析成像研究张风雪;吴庆举;李永华【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2014(57)1【摘要】利用中国东北流动和固定台网的234个宽频带地震仪在2009年6月-2011年5月所记录的远震波形数据,采用波形相关方法拾取了10301个有效的S 震相相对走时残差数据,进一步采用两种射线走时层析成像的方法,反演获取了研究区下方深达800 km的S波速度结构,不同射线走时层析成像方法的结果对本区的S波速度异常结构起到一定的约束作用.S波成像结果与我们先前开展的P波成像研究结果整体相似:在长白山下方发现有一个高速异常结构,这可能就是俯冲到欧亚大陆板块下方的太平洋板块,由于板块的部分下沉,使得板块的形状并没有呈现出明显的板片状.长白山、阿尔山、五大连池火山下方都有低速异常体,长白山和阿尔山下的低速异常向下延伸至地幔转换带附近,可能与其上部的火山形成有关.五大连池火山下方的低速异常向下延伸至200 km左右,不同埋深的低速异常结构可能意味着五大连池与长白山和阿尔山有着不同的成因.松辽盆地呈现以高速异常为主导、高低速异常混合分布的特性,暗示松辽盆地岩石圈地幔可能遭受了改造与破坏,可能有岩石圈拆沉的过程,盆地南部下方的低速异常与长白山和阿尔山下的低速异常有连通性,可能是下地幔热物质上涌的一个通道.S波和P波相似的成像结果从另一个角度展示了中国东北地区的上地幔速度异常结构,对我们认识此区的地下结构提供了重要的约束.【总页数】14页(P88-101)【作者】张风雪;吴庆举;李永华【作者单位】中国地震局地球物理研究所地震观测与地球物理成像重点实验室,北京100081;中国地震局地球物理研究所,北京 100081;中国地震局地球物理研究所地震观测与地球物理成像重点实验室,北京100081;中国地震局地球物理研究所,北京 100081;中国地震局地球物理研究所地震观测与地球物理成像重点实验室,北京100081;中国地震局地球物理研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】P315【相关文献】1.青藏高原东北缘远震P波走时层析成像研究 [J], 董兴朋;滕吉文2.华北克拉通东北部的远震S波走时层析成像研究 [J], 胡刚;滕吉文;何正勤;丁志峰3.南北地震带南段远震P波走时层析成像研究 [J], 徐小明;丁志峰;张风雪4.中国东北地区远震P波走时层析成像研究 [J], 张风雪;吴庆举;李永华5.利用地方震、远震走时和面波数据联合反演日本俯冲带P波和S波层析成像 [J], X.Liu;D.P.Zhao;张晓曼因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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中国地震台网中心, 北京 1 . 1 0 0 0 4 5 中国科学院地质与地球物理研究所, 岩石圈演化国家重点实验室 1 0 0 0 2 9 2 . 中国科学院大学, 北京 3 . 1 0 0 0 3 9 , 1 . 犆 犺 犻 狀 犪犈 犪 狉 狋 犺 狌 犪 犽 犲犖 犲 狋 狑 狅 狉 犽 狊犆 犲 狀 狋 犲 狉, 犅 犲 犻 犻 狀 0 0 0 4 5 犆 犺 犻 狀 犪 狇 犼 犵1 , 2 . 犛 狋 犪 狋 犲犓 犲 犪 犫 狅 狉 犪 狋 狅 狉 犻 狋 犺 狅 狊 犺 犲 狉 犻 犮犈 狏 狅 犾 狌 狋 犻 狅 狀 犐 狀 狊 狋 犻 狋 狌 狋 犲 狅 犲 狅 犾 狅 狀 犱犌 犲 狅 犺 狊 犻 犮 狊, 犆 犺 犻 狀 犲 狊 犲犃 犮 犪 犱 犲 犿 犮 犻 犲 狀 犮 犲 狊, 犅 犲 犻 犻 狀 狔犔 狔狅 犳犔 狆 犳犌 犵 狔犪 狆 狔 狔狅 犳犛 犼 犵 , 1 0 0 2 9犆 犺 犻 狀 犪 , 3 . 犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 犺 犻 狀 犲 狊 犲犃 犮 犪 犱 犲 犿 犮 犻 犲 狀 犮 犲 狊, 犅 犲 犻 犻 狀 0 0 0 3 9 犆 犺 犻 狀 犪 狔狅 犳犆 狔狅 犳犛 犼 犵1
0 引 言
地球物理中的层析成像是一种基于 R 采 a d o n变换原理, 用地表观测集来获得地下介质物性参数二维和三维图像的 技术, 已被广泛应用于地球内部结构探测、 地球动力学、 工程 和灾害 地 质、 矿产等资源研究等领域( 滕 吉 文 等, ; 2 0 0 3
, ; , ; , ;田有 N o l e t 2 0 0 8 S h e a r e r 2 0 0 9 R o w l i n s o n 犲 狋 犪 犾. 2 0 1 0 等, ; , ) 2 0 1 1 L i ua n dG u 2 0 1 2 . ( ) 首先将层析成像方法应用于地震深部 A k i和 L e e 1 9 7 6 探测中, 提出地震走时层析成像方法, 并成功获得美国加利 福尼亚地区的地壳结构. 金安蜀等 ( ) 2 0 世纪 8 0 年代, 1 9 8 0 将地震走时层析成像应用到北京地区壳幔速度结构的研究
摘 要 地球介质参数是地震深部探测的重要目标, 蕴含了丰 富的地球结构和演化信息. 全波形反演技术由于计算量大的原 因, 目前阶段在实际壳幔结构成像应用中还存在较大的难度. 基于 P 波和 S波到时的体波成像仍然是壳幔精细速度结构成 像的重要途径. 本文主要介绍了三种具有代表性的地震体波走 时层析成像方法, 即基于高频近似射线理论的成像方法、 基于 基于射 程函方程数值解的初至波成像方法及有限频成像方法. 线理论的成像方法计算量小, 计算效率高, 长期以来是体波成 基于程函方程数值解的成像方法, 在初至 像的主要方法之一; 波走时成像方面有优势, 但是要求网格节点较密, 计算量大; 有 限频成像方法基于波动方程理论, 比射线理论包含更丰富的介 但是由于计算量大, 目前在实现过程中引入简化的假 质信息, 设, 成像效果还有较大的提升空间. 关键词 体波; 走时层析成像; 射线理论; 程函方程; 有限频 中图分类号 P 6 3 1 文献标识码 A : / 犱 狅 犻 1 0 . 6 0 3 8 2 0 1 4 0 3 1 2 p g
收稿日期 ; / / 2 0 1 4 0 2 2 0 2 0 1 4 0 3 2 0 . t t w w w. r o e o h s . c n p p g p y 修回日期 投稿网址 h 基金项目 中国地震局地震科技星火计划青年项目( 、 中国地震局监测预报司震情跟踪合同制定向工作任务 ( ) 、 国 X H 1 4 0 5 5 Y) 2 0 1 4 0 2 0 4 1 2 家自然科学基金( ) 联合资助. 4 1 1 7 4 0 7 5 作者简介 赵烽帆, 女, 年生 , 工程师 , 主要从事震源物理及地震活动性研究. ( : 1 9 8 3 E m a i l w e i n a 2 2 1 6 3 . c o m) @ 男, 副研究员, 主要从事地震波传播和壳幔结构成像研究.( : ) 1 9 7 8年生, E m a i l x u t a o a i l . i c a s . a c . c n 通讯作者 徐 涛, @m g g
2 0 1 4年第2 9卷 第3期 , ( ) : 2 0 1 4 2 9 3 1 0 9 0 1 1 0 1
地球物理学进展 P r o r e s s i nG e o h s i c s g p y
/ / h t t w w w. r o e o h s . c n p p g p y
I S S N1 0 0 4 2 9 0 3 / 1 1 2 9 8 2 P C N
地震体波走时层析成像方法研究综述
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3, 赵烽帆1, 张明辉2, 徐 涛2
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犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 h em e d i u mp a r a m e t e ro f t h eE a r t h i sa n i m o r t a n t T p ,w h i c hc o n t a i n sr i c h t a r e to ft h ed e e e i s m i ce x l o r a t i o n g ps p i n f o r m a t i o no ft h es t r u c t u r ea n de v o l u t i o no ft h eE a r t h .F u l l w a v e f o r mi n v e r s i o n t e c h n i u e i s r e s t r i c t e d i nt h ea l i c a t i o nt o q p p t h ec r u s ta n dm a n t l ei m a i n u et ot h et i m e c o n s u m i n g gd g c o m u t a t i o n . T h eb o d a v e t o m o r a h a s e do nt h ea r r i v a l p yw g p yb t i m eo fP w a v ea n dS w a v ep l a sak e o l ei ni m a i n i n e y yr g gf v e l o c i t t r u c t u r eo f t h ec r u s ta n dm a n t l e .T h i sp a e rm a i n l ys p y i n t r o d u c e st h r e e t i c a l s e i s m i c b o d a v e t r a v e l t i m e y p y w , t o m o r a h e t h o d s w h i c h a r e t r a v e l t i m e t o m o r a h e t h o d g p ym g p ym ,f b a s e do nr a h e o r i r s t a r r i v a lt r a v e l t i m et o m o r a h yt y g p y m e t h o db a s e do ne i k o n a le u a t i o nn u m e r i c a ls o l v e ra n df i n i t e q f r e u e n c t o m o r a h e t h o d .T h ef i r s to n er e u i r e sas m a l l q y g p ym q ; c a l c u l a t i o na m o u n ta n di se f f i c i e n t t h es e c o n do n eh a st h e , a d v a n t a e i n t h e f i r s t a r r i v a l t r a v e l t i m e i m a i n w h i l e i sm o r e g g g ; t i m e c o n s u m i n t h el a s to n ew h i c hi sb a s e do nt h ew a v e g , e u a t i o n t h e o r h a sh i h e rr e s o l u t i o nt h a nt h em e t h o db a s e d q y g , w h i l e i sm o r e t i m e c o n s u m i n n d l e s s e f f i c i e n t . o n r a t h e o r y y ga ; ; ; 犓 犲 狑 狅 狉 犱 狊 o d a v e t r a v e l t i m et o m o r a h r a h e o r b yw g p y yt y 狔 ; e i k o n a l e u a t i o n f i n i t e f r e u e n c q q y
赵烽帆, 张明辉, 徐 涛. 地震体波走时层析成像方法研究综述. 地球物理学进展, ( ) : , : / 2 0 1 4 . 2 9 3 1 0 9 0 1 1 0 1 d o i 1 0 . 6 0 3 8 2 0 1 4 0 3 1 2 . p g , ,X Z HA OF e n f a n Z HA N GM i n h u i UT a o . 2 0 1 4 .Ar e v i e wo fb o d a v et r a v e l t i m et o m o r a h e t h o d s . 犘 狉 狅 狉 犲 狊 狊 犻 狀犌 犲 狅 犺 狊 犻 犮 狊( i n g g yw g p ym 犵 狆 狔 ) , ( ) : , : / C h i n e s e 2 9 3 1 0 9 0 1 1 0 1 d o i 1 0 . 6 0 3 8 2 0 1 4 0 3 1 2 . p g
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