最小二乘偏移成像理論及方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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☆☆☆☆☆

黃建平，李闖，李慶洋 著

圖書標籤:

• 最小二乘
• 偏移成像
• 地球物理
• 反演
• 數值方法
• 信號處理
• 地球物理勘探
• 數據處理
• 成像算法
• 模型參數估計

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030482167

版次：1

商品編碼：12035132

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-09-01

用紙：膠版紙

頁數：179

字數：290000

正文語種：中文

內容簡介

　　《*小二乘偏移成像理論及方法》首先介紹瞭*小二乘模型匹配理論；然後重點闡述瞭基於射綫理論的*小二乘Kirchhoff偏移、*小二乘高斯束偏移、波動方程的單程波*小二乘偏移、波動方程的雙程波*小二乘偏移、黏聲波介質的*小二乘偏移、基於編碼的*小二乘偏移、雙復雜條件下*小二乘偏移及基於先驗模型約束的*小二乘逆時偏移方法及應用；*後對*小二乘偏移方法的研究進行展望。
　　《*小二乘偏移成像理論及方法》適閤高校、研究院所及石油勘探企業從事地震偏移成像相關工作人員參考使用。

內頁插圖

目錄

總序
前言

第1章 緒論
1．1 Hessian矩陣的求取
1．2 反演空間的選取
1．3 預條件算子的構建
參考文獻

第2章 最小二乘模型匹配
2．1 共軛的釋義
2．1．1 共軛導數
2．1．2 褶積運算
2．2 點乘實驗
2．3 最小二乘解
2．4 任意方嚮法和最速下降法
2．5 共軛梯度法
2．6 最小二乘模型匹配實例

第3章 最小二乘Kirchhoff偏移
3．1 Kirchhoff偏移方法介紹
3．1．1 Kirchhoff積分公式
3．1．2 Kirchhoff偏移公式
3．2 Kirchhoff偏移和反偏移算子
3．3 最小二乘Kirchhoff偏移
3．4 模型試算
3．4．1 Kirchhoff最小二乘疊後時間偏移
3．4．2 最小二乘疊前深度偏移
3．4．3 局部傾角約束最小二乘偏移
參考文獻

第4章 最小二乘高斯束偏移方法
4．1 高斯束反偏移及其共軛算子
4．1．1 方法原理
4．1．2 模型試算
4．1．3 結論與討論
4．2 最小二乘高斯束偏移
4．2．1 方法原理
4．2．2 模型試算
4．2．3 結論與討論
參考文獻

第5章 單程波最小二乘偏移
5．1 單程波最小二乘偏移基本知識
5．1．1 概述
5．1．2 最小二乘偏移的理論框架
5．2 最小二乘分步DSR偏移
5．2．1 基本原理
5．2．2 模型試算
5．2．3 結論與討論
5．3 最小二乘傅裏葉有限差分偏移
5．3．1 基本原理
5．3．2 模型試算
5．3．3 結論與討論
5．4 最小二乘廣義屏偏移
5．4．1 基本原理
5．4．2 基於照明預條件的廣義屏最小二乘偏移
5．4．3 模型試算
5．4．4 結論與討論
參考文獻

第6章 最小二乘逆時偏移
6．1 波動方程逆時偏移理論
6．1．1 一維逆時偏移理論
6．1．2 二維逆時偏移理論
6．1．3 邊界條件和成像條件
6．2 最小二乘逆時偏移
6．2．1 雙程波波動方程反偏移算子
6．2．2 最小二乘逆時偏移
6．3 模型測試及應用
6．3．1 二維三層介質模型
6．3．2 u汛TM在近地錶高精度成像中的應用
6．3．3 LsRTM在斷塊油氣藏高精度成像中的應用
6．4 本章小結
參考文獻

第7章 衰減介質Ls刪成像方法及應用
7．1 黏聲波介質逆時偏移方法及應用
7．1．1 黏聲逆時偏移的基本原理
7．1．2 二階黏聲波動方程
7．1．3 規則化處理
7．1．4 模型試算
7．2 黏聲介質最小二乘逆時偏移方法及應用
7．2．1 黏聲介質最小二乘逆時偏移方法原理
7．2．2 黏聲介質波動方程綫性化
7．2．3 梯度的求取
7．2．4 模型試算
7．3 衰減介質LSRTM總結
參考文獻

第8章 基於編碼的最小二乘偏移
8．1 基於編碼的最小二乘偏移方法原理
8．1．1 方法原理
8．1．2 實現流程
8．2 基於編碼的最小二乘偏移方法實例
8．2．1 基於非綫性相位編碼的最小二乘（逆時）偏移方法
8．2．2 疊前平麵波最小二乘逆時偏移方法
8．2．3 一種基於分頻編碼的最小二乘裂步偏移方法
8．3 編碼策略分析
8．4 本章總結
參考文獻

第9章 雙復雜條件下最小二乘偏移
9．1 起伏地錶最小二乘逆時偏移
9．1．1 起伏地錶逆時偏移
9．1．2 起伏地錶最小二乘逆時偏移
9．1．3 成像測試
9．2 基於平麵波編碼的起伏地錶最小二乘逆時偏移
9．2．1 起伏地錶下平麵波閤成
9．2．2 起伏地錶平麵波最小二乘逆時偏移方法
9．2．3 編碼策略
9．2．4 成像測試
9．3 本章小結
參考文獻

第10章 基於先驗模型約束的最小二乘逆時偏移方法
10．1 先驗模型約束的最小二乘逆時偏移理論方法
10．1．1 基於先驗模型的誤差函數
10．1．2 初始模型的選取
10．1．3 井約束最小二乘逆時偏移流程
10．2 模型試算
10．2．1 基於先驗模型約束的LSRTM有效性分析
10．2．2 不同約束條件下的LSRTM效果對比
10．2．3 先驗模型約束的LSRTM對偏移速度場的敏感性分析
10．2．4 先驗模型約束的LSRTM對低信噪比炮記錄適應性分析
10．3 本章小結
參考文獻

第11章 最小二乘偏移的發展趨勢

前言/序言

　　地震勘探是尋找油氣資源的主要手段之一。利用地震勘探方法並結閤其他地質資料和地球物理資料就可以確定地下岩層的幾何形態和物理性質，並進一步判斷地下含油氣層構造的存在，為之後的鑽井提供正確的井位信息。地震勘探方法主要包括野外數字地震信號采集、地震資料處理及地震資料解釋三大步驟。其中，地震數據處理的目的是提高反射波數據的信噪比、分辨率和保真度，高質量的處理成果可直接用於油氣儲層預測和烴類檢測。在諸多處理技術中，地震偏移是最重要的環節之一。通過偏移可以使地震信息進行重排，從而使地下界麵的反射波和繞射波迴歸到産生它們的原本位置上去，這樣就能獲得地下真實構造形態。在實際地震資料處理的過程中，地震偏移處理已經成為確定地下構造形態不可或缺的環節。
　　近年來，隨著勘探程度的日益提高，勘探目標日趨復雜（主要錶現為地層傾角大、介質橫嚮、縱嚮速度變化劇烈、儲層埋藏深等），對地震偏移技術的計算速度和精度都提齣瞭更高的要求。長期以來，為瞭適應各種實際情況下復雜的地質構造，研究者們通過修改理論模型，發展並改進瞭許多偏移方法。地震偏移技術按偏移與疊加的先後次序分有疊前偏移和疊後偏移；按計算方法分有積分法、頻率一波數域法和有限差分法等；按對速度的適應能力分有時間偏移和深度偏移；按維數分有二維偏移和三維偏移。上述地震偏移方法通過不同形式的混閤或組閤可以形成數十種乃至上百種地震偏移方法，在實際生産中，這些地震偏移方法也得到瞭廣泛應用。
　　對炮域偏移方法而言，經典的成像條件認為，正嚮傳播的震源波場與反嚮傳播的接收波場互相關後可以確定反射層的位。事實上，這種成像準則僅是正演算子的共軛轉置，而不是它的逆。另外，由於采集孔徑的限製、速度模型復雜及波場帶寬有限等原因，常規的偏移方法已經無法滿足岩性油氣藏勘探開發的要求。相比較而言，最小二乘偏移（least-squaresmigration，LSM）技術采用模型匹配數據的思想，將成像看作最小二乘意義下的反演問題，通過共軛梯度法（或最速下降法）使誤差函數達到最小。這樣就可以解決常規偏移中的模糊成像問題，得到分辨率更高、振幅保真性更好的成像結果。
　　本書主要介紹最小二乘偏移方法及其應用。全書共10章，其中第1章為緒論，簡單介紹最小二乘偏移的研究背景及國內外研究現狀；第2章主要介紹最小二乘模型匹配理論；第3章主要介紹基於射綫理論的最小二乘Kirchhoff偏移方法及應用；第4章主要介紹最小二乘高斯束偏移方法及應用；第5章主要介紹基於波動方程的單程波最小二乘偏移方法及應用；第6章主要介紹基於波動方程的雙程波最小二乘偏移方法及應用；第7章介紹基於黏聲波介質的最小二乘偏移方法及應用；第8章主要介紹基於編碼的最小二乘偏移方法；第9章介紹雙復雜條件下最小二乘偏移及應用；第10章介紹基於先驗模型約束的最小二乘逆時偏移方法；第11章為最小二乘偏移方法的研究展望。

物理光學基礎：波的傳播與成像原理 本書聚焦於波動光學領域的核心概念與前沿技術，旨在為物理學、光學工程、精密儀器等相關專業的研究人員與高年級學生提供一套係統、深入的理論框架與實踐指導。全書內容緊密圍繞光波的本質、傳播規律以及在復雜介質中的相互作用展開，不涉及最小二乘法在特定成像模型中的應用。 --- 第一部分：波動光學基礎與電磁場理論 本書的開篇建立在經典電磁場理論之上，詳細闡述瞭光作為一種電磁波的物理實在性。 第一章：電磁場基礎與麥剋斯韋方程組 本章迴顧瞭靜電場、靜磁場以及時變場的基本描述，重點推導瞭在無源介質（非導電、非極化）和各嚮異性介質中適用的麥剋斯韋方程組的微分形式和積分形式。我們深入分析瞭坡印廷矢量（Poynting Vector）的物理意義，闡明瞭其與能量流密度之間的定量關係，為後續光能傳輸的分析奠定基礎。特彆地，引入瞭亥姆霍茲方程（Helmholtz Equation）作為描述單色平麵波和球麵波在均勻介質中傳播的波動方程，並探討瞭其在柱坐標係和球坐標係下的分離變量解法。 第二章：光的偏振態與 Mueller 矩陣分析 光的偏振是其橫波特性的直接體現。本章係統梳理瞭光的偏振描述方法，包括斯托剋斯矢量（Stokes Vector）和瓊斯矢量（Jones Vector）。詳細討論瞭自然光、部分偏振光以及完全偏振光的數學錶達。隨後，本書引入瞭光學元件（如反射鏡、透鏡、偏振片、波片）對偏振態的改變效應，並以 Mueller 矩陣的形式來描述這種普遍的綫性光學變換。通過大量的實際案例，展示瞭如何利用 Mueller 矩陣分析復雜光學係統的偏振特性和測量精度。 第三章：光的傳播與相乾性理論 光束的傳播特性是光學成像的基礎。本章引入瞭光束傳播因子（Beam Propagation Factor）的概念，分析瞭高斯光束在自由空間和介質中的橫截麵強度演化和束腰漂移。重點討論瞭光的空間相乾性與時間相乾性。采用“光場自相關函數”和“互相關函數”來精確量化光源的相乾程度。通過對特定光源（如準單色光、激光）的相乾性參數進行計算，解釋瞭乾涉現象的形成條件和可見度（Visibility）的物理限製。 --- 第二部分：幾何光學與光綫追跡 在波動光學分析之前，本書提供瞭一個完整的幾何光學模型作為宏觀描述的參考。 第四章：費馬原理與幾何光綫傳播 本章從變分法的角度闡述瞭費馬最小時間原理，並以此為基礎，推導瞭光綫在界麵處的反射定律和斯涅爾摺射定律。隨後，係統地介紹瞭摺射定律在平麵、球麵和非球麵界麵上的應用。引入瞭光綫追跡矩陣（Ray Transfer Matrix，或稱ABCD矩陣）方法，用於描述一係列光學元件（如薄透鏡、厚透鏡、自由空間傳播）組成的復雜係統的光路變換。詳細分析瞭主平麵、焦點、節點等關鍵光學參數的計算。 第五章：成像係統設計與像差理論 幾何光學是理解成像係統局限性的起點。本章集中討論瞭理想光學係統的成像規律，包括橫嚮放大率和縱嚮放大率。隨後，係統地引入瞭五種經典幾何像差（球差、彗差、像散、場麯、畸變）的物理成因、數學描述（如光綫偏離理想軌跡的量）以及減輕這些像差的設計策略，如雙膠閤透鏡組的使用和非球麵錶麵的引入。 --- 第三部分：衍射理論與成像的波動本質 本部分是全書的核心，深入探討瞭光波繞射現象，這是理解成像分辨率和圖像形成過程的關鍵。 第六章：單縫與圓孔衍射 本章從惠更斯-菲涅爾原理齣發，推導瞭單縫（Slit）和圓孔（Aperture）的夫琅禾費衍射（Fraunhofer Diffraction）強度分布公式。詳細分析瞭衍射圖樣的角分辨率與縫寬、孔徑之間的反比關係。特彆地，對圓孔衍射（即艾裏斑，Airy Pattern）的特點進行瞭詳盡的數學解析和物理闡釋，這是理解光學衍射極限的基石。 第七章：光瞳函數與點擴散函數（PSF） 在分析成像係統時，需要將係統視為一個綫性空間不變（LSI）係統。本章將係統中的孔徑光闌（Aperture Stop）定義為係統的光瞳函數（Pupil Function），並解釋瞭其與係統傳遞函數的直接關係。重點定義並計算瞭點擴散函數（Point Spread Function, PSF），闡明瞭PSF是光學係統對理想點光源響應的強度分布。對於衍射受限的係統，PSF與圓孔衍射的艾裏斑直接相關。 第八章：光學傳遞函數（OTF）與調製傳遞函數（MTF） 本章是連接波動光學與圖像質量評估的橋梁。首先，定義瞭光學係統的傅裏葉變換（Fourier Transform） 及其與光瞳函數之間的關係，導齣瞭係統的光學傳遞函數（Optical Transfer Function, OTF）。隨後，討論瞭OTF的模（Magnitude）即調製傳遞函數（Modulation Transfer Function, MTF） 的物理意義，解釋瞭MTF如何量化係統對不同空間頻率（代錶圖像細節）的對比度恢復能力。通過對比不同設計（如消色差、校正像差）的係統在MTF麯綫上的差異，評估瞭係統的性能優劣。 --- 第四部分：高級主題：非均勻介質中的光傳播 本部分探討光波在摺射率隨空間變化的介質中傳播的復雜情況。 第九章：光束在梯度摺射率（GRIN）介質中的傳播 針對梯度摺射率材料（如光縴、仿透鏡），本章介紹瞭準光綫理論和特定坐標係下的波動方程求解。重點分析瞭拋物綫型GRIN介質中光束的周期性傳播特性。引入瞭角譜法（Angular Spectrum Method） 來精確描述平麵波譜在復雜介質中的傳播和重構過程，該方法是模擬光場傳播的有力工具，避免瞭在傳統光綫追跡中引入的近似。 第十章：散射理論與輻射傳輸基礎 光與顆粒或粗糙錶麵的相互作用需要散射理論來描述。本章簡要介紹瞭瑞利散射（Rayleigh Scattering）和米氏散射（Mie Scattering）的基本公式，說明瞭它們在描述大氣光學現象（如天空顔色）中的應用。最後，本書引入瞭輻射傳輸方程（Radiative Transfer Equation, RTE），作為描述光能流在吸收、發射和散射介質中傳輸的積分微分方程，為理解成像過程中介質對信號的衰減和背景噪聲的産生提供瞭理論基礎。 --- 全書特點： 本書在理論推導上力求嚴謹，公式的每一步推導都清晰可見，避免瞭對復雜數學工具的過度依賴，更側重於物理圖像的建立。內容選材上，緊密圍繞經典與現代光學實驗和器件設計中的核心物理問題展開，特彆強調瞭衍射與相乾性對成像性能的根本性限製。全書不包含任何關於估計、優化或反演算法的討論。 重點在於理解“光如何變成光”，而非“如何從測量中恢復信息”。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的閱讀體驗是充滿挑戰性的，它要求讀者具備紮實的數學功底，尤其是綫性代數和概率論的部分。我不得不經常停下來，翻閱參考書目來迴顧一些關鍵的背景知識。然而，這種“挑戰”恰恰是其價值所在。它不像市麵上很多通俗讀物那樣為瞭迎閤大眾而稀釋深度，而是堅定地站在瞭學術前沿。作者的行文風格非常凝練，有時甚至有些“冷峻”，但每一個論斷背後都有堅實的數學邏輯支撐。我最喜歡的是它對“不適定問題”的討論，這本書沒有迴避這些難題，反而深入分析瞭如何通過正則化手段來穩定解的估計。這對於任何從事精密測量和反演問題的工程師或研究人員來說，都是寶貴的知識財富，它教會我們如何與不確定性共存並從中提取有效信息。

評分☆☆☆☆☆

這本書的篇幅雖然可觀，但結構組織卻非常巧妙，邏輯鏈條環環相扣，從基礎的物理模型建立，過渡到信號的數字化錶示，再到最終的圖像重建，整個過程流暢自然，像一部精心編排的交響樂。我特彆欣賞作者在不同章節之間設置的“橋梁”段落，這些小結不僅僅是內容的重復，更是對前文知識點的提煉和對後續內容的預告，使得讀者在跨越不同技術層麵時，不會感到突兀或迷失方嚮。對於一個希望係統性構建知識體係的初級研究人員來說，這本書提供瞭完整的知識地圖，能夠幫助我們避免走彎路，直接掌握領域內的核心範式。它更像是一位經驗豐富的大師，在你耳邊細語，告訴你“應該先看這裏，再攻剋那裏”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得非常專業，裝幀質量也很可靠，拿在手裏沉甸甸的，讓人感覺內容一定很紮實。我原本對成像技術隻是略有耳聞，但這本厚厚的專著一上手，立刻讓我感受到瞭作者在學術上的嚴謹態度。書中的排版清晰，圖錶製作精良，尤其是一些復雜的光路和信號處理流程圖，畫得非常直觀，即便是初次接觸這些概念的讀者，也能通過圖示對整體框架有一個初步的把握。我尤其欣賞作者在細節上的處理，比如公式的推導過程，每一步都標注得非常清晰，讓人很容易跟上思路，不會在某個復雜環節卡住。對於想要深入瞭解成像領域理論基礎的讀者來說，這本書提供瞭一個非常好的起點，它不是那種隻羅列公式的教科書，而是真正引導你去思考背後的物理意義和數學原理。

評分☆☆☆☆☆

我閱讀瞭許多關於圖像處理和傳感器融閤的文獻，但很少有書籍能像這本一樣，將理論與實際應用中的性能瓶頸討論得如此透徹。書中對“噪聲模型”的分類和處理，簡直是一本操作手冊。它沒有停留在理想化的環境假設上，而是詳細剖析瞭真實世界中，例如大氣湍流、傳感器老化、電子乾擾等因素如何係統性地扭麯成像結果。更重要的是，作者沒有僅僅停留在“問題描述”層麵，而是給齣瞭若乾針對性的“誤差補償”策略，這些策略的推導過程詳實可靠，可以立即用於指導我們優化現有的實時處理流水綫。這本書無疑是為那些真正想把理論轉化為高性能係統的工程師量身定做的，它彌補瞭純理論書籍和純應用手冊之間的巨大鴻溝。

評分☆☆☆☆☆

我最近一直在研究如何優化高分辨率圖像采集的算法，這本書的齣現簡直是雪中送炭。它並沒有直接給我一個現成的“拿來就用”的軟件包，而是從更底層的原理齣發，闡述瞭為什麼某些算法在特定噪聲環境下錶現更優。書中對不同成像模型的對比分析非常到位，特彆是對於那些在實際工程中常見的限製條件，作者都有深入的探討和解決方案的思路。我印象最深的是其中關於係統辨識的部分，它將傳統的信號處理方法與現代的迭代優化技術有機地結閤瞭起來，提供瞭一種看待和解決成像係統誤差的全新視角。讀完這幾章後，我立刻嘗試在我的仿真環境中重現瞭書中的一個關鍵實驗案例，結果發現其預測的性能邊界與我實際運行的結果高度吻閤，這極大地增強瞭我對後續研究的信心。