(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211081546.5 (22)申请日 2022.09.06 (71)申请人 中国地质科 学院地球物理地球化学 勘查研究所 地址 300300 天津市东 丽区东丽湖华纳景 湖花园5-2-201、 5 -2-202室 (72)发明人 乔汉青　张耀阳　吕琴音　 (74)专利代理 机构 青岛润集专利代理事务所 (普通合伙) 37327 专利代理师 赵以芳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于多尺度、 多 方向逐段迭代和反向追踪的 联合射线追踪方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于多尺度、 多 方向逐段 迭代和反向追踪的联合射线追踪方法， 其包括以 下步骤： S1、 将常规反向追踪法的追踪结果作为 逐段迭代法的初始值； S2、 将原始网格抽稀到预 设的最稀 疏级别， 同时只保留剩余原始网格边界 上的路径点； S3、 对抽稀网格应用常规逐段迭代， 并改变抽稀网格边界的方向， 通过改变空间离散 化的方式， 使得回折路径变为满足斯奈尔定律的 路径； S4、 对抽稀网格逐渐加密， 每次加密重复步 骤S3， 直到当前的抽稀级别降为0， 再进行最后一 遍常规逐段迭代。 本发明解决了常规逐段迭代法 存在收敛过慢、 无法追踪回折射线路径和局部收 敛极小的问题， 本发明既能够适应复杂的速度场 变化， 也能够 在震源附近获得较高的精度。 权利要求书1页 说明书10页 附图10页 CN 115358087 A 2022.11.18 CN 115358087 A 1.基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追踪的联合射线追踪方法， 其特征在于， 其包括 以下步骤： S1、 将常规反向追踪法的追踪结果作为逐 段迭代法的初始值； S2、 将原始网格抽稀到预设的最稀疏级别， 同时只保留剩余原 始网格边界上的路径点； S3、 对抽稀网格应用常规逐段迭代， 并改变抽稀 网格边界的方向， 通过改变空间离散化 的方式， 使得回折路径变为满足斯奈尔定律的路径。 S4、 对抽稀网格逐渐加密， 每次加密重 复步骤S3， 直到当前的抽稀级别降为0， 再进行最 后一遍常规逐 段迭代。 2.根据权利要求1所述的基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追踪的联合射线追踪方 法， 其特征在于， 所述 步骤S2具体包括以下流 程： 2‑1在原始网格中， 给定初始射线和追踪点； 2‑2设定抽稀级别为 n并将网格抽稀到最稀疏级别， 只保留剩余网格边界上的路径点。 3.根据权利要求2所述的基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追踪的联合射线追踪方 法， 其特征在于， 在步骤2 ‑2中， 抽稀方式为每多一级抽稀就对当前网格模型中隔一条线保 留一条， n级抽稀相当于每2n条线保留一条。 4.根据权利要求1所述的基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追踪的联合射线追踪方 法， 其特征在于， 所述 步骤S3具体包括以下流 程： 3‑1在抽稀网格中进行 逐段迭代， 并跳过不满足斯奈尔定律的追踪点； 3‑2将抽稀网格和其中的追踪点绕原点 顺时针旋转； 3‑3利用与抽稀网格相同新网格间距的水平 ‑垂直网格覆盖 旋转后的抽稀网格； 3‑4利用插值， 计算旋转后的射线与新网格边界的交点， 即新网格中的追踪点； 3‑5将新网格和其中的追踪点平 移到非负区域； 3‑6对新网格中的射线 进行逐段迭代更新， 同时跳过不满足斯奈尔定律的点； 3‑7将新网格及对应的追踪点变换回原 始网格及对应的追踪点。 5.根据权利要求4所述的基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追踪的联合射线追踪方 法， 其特征在于， 在步骤3 ‑2中， 旋转的角度范围为0 ‑90°。 6.根据权利要求4所述的基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追踪的联合射线追踪方 法， 其特征在于， 在步骤3 ‑6中， 由于网格边界和射线的相对方向发生改变， 新网格中不满足 斯奈尔定律的点与步骤3 ‑1不同。 7.根据权利要求1所述的基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追踪的联合射线追踪方 法， 其特征在于， 所述步骤S4对抽稀网格逐渐加密成新网格并利于插值求得新的追踪点， 同 时添加对应新网格边界上的路径点， 并在每一个稀疏级别上都进行步骤S3 。 8.根据权利要求7所述的基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追踪的联合射线追踪方 法， 其特征在于， 所述 步骤S4具体包括以下流 程： 4‑1对当前抽稀网格进行一次加密， 加入的网格线位于相邻 两条网格线的中间， 然后利 用插值求得新的追踪点； 4‑2在当前抽稀级别的网格上进行步骤S3； 4‑3重复步骤4 ‑1和4‑2， 直到当前的抽稀级别降为0， 再进行最后一遍常规逐 段迭代。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115358087 A 2基于多尺度、 多方向逐段 迭代和反向追踪的联合 射线追踪 方法 技术领域 [0001]本发明属于地震勘探技术领域， 涉及一种基于多尺度、 多方向逐段迭代和反向追 踪的联合 射线追踪方法。 背景技术 [0002]地震波的属性可以大致分为运动学和动力学两方面。 在繁多的地震数据处理和反 演方法中， 其对于地震波 数值模拟的要求也不尽相同。 诸如 逆时偏移、 全波形反演等方法要 求对全波场进 行数值模拟， 而类似常规偏移成像、 微震定位、 层析成像等方法则只需要模拟 波场的运动学规 律即可， 单 纯的运动学 数值模拟的计算 量要远小于全波场。 [0003]射线追踪是地震波运动学数值模拟的重要方法。 目前， 射线追踪主要包含以下几 类： 试射法， 弯曲法， 伪弯曲法， 逐段迭代法， 反向追踪法， 最短路径法， 插值法等。 其中， 试射 法和逐段迭代法的理论基础是斯奈尔定律， 反向追踪法、 弯曲法和伪弯曲法的理论依据是 费马原理， 最短路径法和插值法则是在费马原理上 又结合了惠更思原理的思想 。 [0004]逐段迭代法先固定射线两端点， 再对射线路径进行迭代更新。 逐段迭代法不会跨 越多个界面进行整体更新， 故其稳定性相比伪弯曲法有所提高， 但在速度变化剧烈的介质 中效果有限。 这一类方法能够被应用于网格模型中， 但无法适应网格模型中存在速度剧烈 变化的情况， 即在复杂介质中存在一定的局限性。 [0005]反向追踪法是以走时场为基础， 从检波点向震源进行追踪的， 其对于复杂介质和 网格模型具有较强的适用性， 但反向追踪法是沿着走时场的负梯度方向进行追踪的， 精度 与梯度方向的计算有很大关系。 这一类方法不存在对整条射线进行迭代更新的步骤， 因此 计算效率通常比逐段迭代法要高， 但相应的计算结果精度就无法获得有效提升； 另一方面， 由于追踪是从检波点 开始的， 故误差会在震源附近累计。 [0006]随着地震勘探向高精度发展， 射线追踪法也越来越需要适应以高密度网格作为介 质模型的情况。 因此， 需要一种射线追踪 方法既能够适应复杂的速度场变化， 也能够在震源 附近获得较高的精度。 发明内容 [0007]为解决上述缺陷， 本发明提供了一种基于多尺度、 多方向逐段迭代和 反向追踪的 联合射线追踪方法， 解决了常规逐段迭代法存在的问题： 收敛速度过慢、 可能陷入局部极 小、 无法追踪回折波， 本发明既能够适应复杂的速度场变化， 也能够在震源附近获得较高的 精度。 [0008]基于多尺度、 多方向逐 段迭代和反向追踪的联合 射线追踪方法， 其包括以下步骤： [0009]S1、 将常规反向追踪法的追踪结果作为逐 段迭代法的初始值； [0010]S2、 将原始网格抽稀到预设的最稀疏级别， 同时只保留剩余原始网格边界上的路 径点；说　明　书 1/10 页 3 CN 115358087 A 3