本發(fā)明涉及射線追蹤技術領域，尤其是涉及層狀模型各向異性射線追蹤方法。

背景技術：

使用網格或者元胞進行介質建模，模型的精確程度與單位網格(元胞)的剖分程度相關，即網格(元胞)剖分越密，獲取的模型越精確，模型對存儲容量的需求越高，對于各向異性介質的網格建模技術，不僅需要存儲速度信息，與彈性介質相關的彈性參數信息(密度、p/s波速比、剛度模量)也是必須的。其中，剛度模量參數數量與各向異性介質復雜程度相關。此外，網格模型通常需要進行平滑，其無法準確表達真實的地球模型特征。網格模型的界面無法通過模型進行區(qū)分，在部分應用中需要人為給定。針對tti介質(傾斜橫向各向同性介質)，各向異性與地層走向相關的傾角場相關，網格模型沒有與傾角場自然相關的參數，需要增加傾角場模型。綜上，對于復雜二維、三維介質來說，各向異性網格模型建模具有一定的局限性。

綜上所述，現有的層狀、塊狀模型建模技術一般應用于各向同性介質中，各向異性參數使用層狀模型進行建模技術存在空缺。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供層狀模型各向異性射線追蹤方法，能夠對復雜三維各向異性介質進行建模，為動力學射線追蹤及振幅計算提供了穩(wěn)定的導數信息。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了層狀模型各向異性射線追蹤方法，其特征在于，包括：

獲取模型原始信息，并對所述模型原始信息進行參數化得到參數值；

給定震源位置和射線的第一相速度方向，根據所述參數值計算所述射線的相速度矢量和群速度矢量，以得到射線層間傳播信息；

根據所述射線層間傳播信息判斷所述射線是否到達模型邊界；

如果未到達所述模型邊界，則計算所述射線經過當前界面的第二相速度方向；

根據所述第二相速度方向與界面的關系，判斷所述射線是否能夠實際繼續(xù)傳播，如果不能，則判斷所述射線是否符合調整條件；

如果符合，則對所述射線進行調整得到第三相速度方向；

重復上述計算射線在層間傳播的步驟，直至所述射線到達所述模型邊界或無法繼續(xù)在模型中傳播，得到所述射線的完整路徑。

結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述模型原始信息包括界面數據和彈性參數數據，所述對所述模型原始信息進行參數化得到參數值包括：

對所述界面數據和所述彈性參數數據反算得到非均勻分布的具有三次b樣條性質的控制節(jié)點；

使用所述控制節(jié)點進行擬合得到參數化模型信息，其中，所述參數化模型信息包括基函數、節(jié)點信息和背景場；

使用所述基函數、所述節(jié)點信息和所述背景場通過三次b樣條函數進行插值得到與所述參數化模型對應的所述參數值。

結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述相速度矢量包括相速度大小和所述第一相速度方向，所述根據所述參數值確定所述射線的相速度矢量和群速度矢量包括：

根據下式計算所述相速度矢量和群速度矢量：

(γik-δik)uk＝0,γik＝aijklpjpl,aijkl＝cijkl/ρ.

其中，γ為christoffel矩陣，δjk為所述kroneckerdelta函數，uk為復振幅向量在k方向的分量，p為慢度矢量，aijkl為正則化的彈性模量，ρ為密度，c為彈性模量，下標i,j,k,l為愛因斯坦求和的指標；

具體的計算過程為根據下式計算所述慢度矢量：

由此，

根據下式計算所述相速度矢量：

vn＝n′vn

其中，n′為所述相速度方向單位矢量，vn為所述相速度大小，vn為所述相速度矢量；

另外，

根據下式計算所述群速度矢量：

其中，vg為所述群速度矢量，g^(m)為所述christoffel方程的特征值對應的特征向量，p為所述慢度矢量，aijkl為所述正則化的彈性模量，下標i,j,k,l為愛因斯坦求和的指標。

結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述計算所述射線經過當前界面的第二相速度方向包括：

將所述相速度矢量進行全局坐標系至局部坐標系的轉換；

對轉化后的所述相速度矢量通過廣義斯內爾定理得到所述射線經過所述當前界面的所述第二相速度方向。

結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述調整條件包括所述射線的參數條件、界面的傾角條件和入射角條件，所述對所述射線進行調整得到第三相速度方向包括：

根據下式計算所述第三相速度方向：

其中，f(ξi)為高斯函數，ξ為可調整的最大正弦值，ζ為調整后的最小正弦值，ξi為欲調整的入射角正弦值，ζi為調整后的所述第三相速度對應的所述入射角正弦值，i為當前界面的層數。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了層狀模型各向異性射線追蹤系統(tǒng)，包括:

獲取單元，用于獲取模型原始信息，并對所述模型原始信息進行參數化得到參數值；

第一計算單元，用于給定震源位置和射線的第一相速度方向，根據所述參數值計算所述射線的相速度矢量和群速度矢量，以得到射線層間傳播信息；

第一判斷單元，用于根據所述射線層間傳播信息判斷所述射線是否到達模型邊界；

第二計算單元，用于在所述射線未到達所述邊界的情況下，計算所述射線經過當前界面的第二相速度方向；

第二判斷單元，用于根據所述第二相速度方向與界面的關系，判斷所述射線是否能夠實際繼續(xù)傳播；

第三判斷單元，用于判斷所述射線是否符合調整條件；

調整單元，用于對所述射線進行調整得到第三相速度方向；

循環(huán)單元，用于重復上述計算射線在層間傳播的步驟，直至所述射線到達所述模型邊界或無法繼續(xù)在模型中傳播，得到所述射線的完整路徑。

結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，所述模型原始信息包括界面數據和彈性參數數據，所述獲取單元包括：

對所述界面數據和所述彈性參數數據反算得到非均勻分布的具有三次b樣條性質的控制節(jié)點；

使用所述控制節(jié)點進行擬合得到參數化模型信息，其中，所述參數化模型信息包括基函數、節(jié)點信息和背景場；

使用所述基函數、所述節(jié)點信息和所述背景場通過三次b樣條函數進行插值得到與所述參數化模型對應的所述參數值。

結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中，所述相速度矢量包括相速度大小和所述第一相速度方向，所述第一計算單元包括：

根據下式計算所述相速度矢量和群速度矢量：

(γik-δik)uk＝0,γik＝aijklpjpl,aijkl＝cijkl/ρ.

其中，γ為christoffel矩陣，δjk為所述kroneckerdelta函數，uk為復振幅向量在k方向的分量，p為慢度矢量，aijkl為正則化的彈性模量，ρ為密度，c為彈性模量，下標i,j,k,l為愛因斯坦求和的指標；

具體的計算過程為根據下式計算所述慢度矢量：

由此，

根據下式計算所述相速度矢量：

vn＝n′vn

其中，n′為所述相速度方向單位矢量，vn為所述相速度大小，vn為所述相速度矢量；

另外，

根據下式計算所述群速度矢量：

其中，vg為所述群速度矢量，g^(m)為所述christoffel方程的特征值對應的特征向量，p為所述慢度矢量，aijkl為所述正則化的彈性模量，下標i,j,k,l為愛因斯坦求和的指標。

結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第三種可能的實施方式，其中，所述第二計算單元包括：

將所述相速度矢量進行全局坐標系至局部坐標系的轉換；

對轉化后的所述相速度矢量通過廣義斯內爾定理得到所述射線經過所述當前界面的所述第二相速度方向。

結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第四種可能的實施方式，其中，所述調整條件包括所述射線的參數條件、界面的傾角條件和入射角條件，所述調整單元包括：

根據下式計算所述第三相速度方向：

其中，f(ξi)為高斯函數，ξ為可調整的最大正弦值，ζ為調整后的最小正弦值，ξi為欲調整的入射角正弦值，ζi為調整后的所述第三相速度對應的所述入射角正弦值，i為當前界面的層數。

本發(fā)明提供了層狀模型各向異性射線追蹤方法和系統(tǒng)，包括：獲取模型原始信息，對模型原始信息進行參數化得到參數值；給定震源位置和射線第一相速度方向，根據參數值計算相速度矢量和群速度矢量，從而得到射線層間傳播信息；判斷射線是否到達模型邊界；如果未到達模型邊界，則計算射線經過當前界面的第二相速度方向；判斷射線是否能夠實際繼續(xù)傳播，如果不能，則判斷射線是否符合調整條件；如果符合，則對射線進行調整得到第三相速度方向；重復上述計算射線在層間傳播的步驟，直至射線到達模型邊界或無法繼續(xù)在模型中傳播，得到射線的完整路徑。本發(fā)明能夠對復雜三維各向異性介質進行建模，為動力學射線追蹤及振幅計算提供了幫助。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的層狀模型各向異性射線追蹤方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的步驟s101方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的步驟s104方法流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的層狀模型各向異性射線追蹤系統(tǒng)結構示意圖；

圖5(a)為本發(fā)明實施例提供的三維層狀各向同性模型示意圖；

圖5(b)為本發(fā)明實施例提供的使用各向同性模型計算的射線在3000m深度的走時分布；

圖5(c)為本發(fā)明實施例提供的使用各向同性模型計算的射線在5000m深度的走時分布；

圖5(d)為本發(fā)明實施例提供的三維層狀各向異性模型示意圖；

圖5(e)為本發(fā)明實施例提供的使用各向異性模型計算的射線在3000m深度的走時分布；

圖5(f)為本發(fā)明實施例提供的使用各向異性模型計算的射線在3000m深度的走時分布；

圖6(a)為本發(fā)明實施例提供的射線追蹤的結果示意圖；

圖6(b)為本發(fā)明實施例提供的pspi脈沖響應結果圖；

圖6(c)為本發(fā)明實施例提供的不含經過調整的射線段的脈沖響應結果圖；

圖6(d)為本發(fā)明實施例提供的含有經過調整的射線段的脈沖響應結果圖；

圖7(a)為本發(fā)明實施例提供的使用復雜層狀模型建模建立的sigsbee層狀模型圖；

圖7(b)為本發(fā)明實施例提供的在區(qū)域1比較層狀模型偏移結果、真實速度模型與網格模型偏移結果圖；

圖7(c)為本發(fā)明實施例提供的在區(qū)域2比較層狀模型偏移結果、真實速度模型與網格模型偏移結果圖；

圖8(a)為本發(fā)明實施例提供的p波速度示意圖；

圖8(b)為本發(fā)明實施例提供的密度示意圖；

圖8(c)為本發(fā)明實施例提供的thomsen’s各向異性參數ε；

圖8(d)為本發(fā)明實施例提供的另一thomsen’s各向異性參數δ；

圖9(a)為本發(fā)明實施例提供的基于網格建模的各向異性hess模型高斯束偏移結果示意圖；

圖9(b)為本發(fā)明實施例提供的另一基于網格建模的各向同性hess模型高斯束偏移結果示意圖；

圖9(c)為本發(fā)明實施例提供的基于層狀模型的各向異性hess模型高斯束偏移結果示意圖；

圖9(d)為本發(fā)明實施例提供的另一基于層狀模型的各向同性hess模型高斯束偏移結果示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例提供的另一層狀模型各向異性射線追蹤方法流程圖。

圖標：

10-獲取單元；20-第一計算單元；30-第一判斷單元；40-第二計算單元；50-第二判斷單元；60-第三判斷單元；70-調整單元；80-循環(huán)單元。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

目前，現有的層狀、塊狀模型建模技術一般應用于各向同性介質中，各向異性參數使用層狀模型進行建模技術存在空缺，基于此，本發(fā)明實施例提供的層狀模型各向異性射線追蹤方法和系統(tǒng)，能夠對復雜三維各向異性介質進行建模，為動力學射線追蹤及振幅計算提供了幫助。

為便于對本實施例進行理解，首先對本發(fā)明實施例所公開的層狀模型各向異性射線追蹤方法進行詳細介紹。

實施例一：

參照圖1，層狀模型各向異性射線追蹤方法，包括：

步驟s101，獲取模型原始信息，并對模型原始信息進行參數化得到參數值；

步驟s102，給定震源位置和射線的第一相速度方向，根據參數值計算射線的相速度矢量和群速度矢量，以得到射線層間傳播信息；

步驟s103，根據射線層間傳播信息判斷射線是否到達模型邊界；

具體地，經過參數化的模型是有幾何上的邊界的，此邊界可能是規(guī)則的，也可能是不規(guī)則的，在三維情況下，邊界更為復雜。射線到達模型邊界，即經過計算，射線與參數化的目標界面的交點不存在(未到達底層界面時)，或者射線到達底層界面(不再繼續(xù)向下傳播)。

步驟s104，如果未到達模型邊界，則計算射線經過當前界面的第二相速度方向；

步驟s105，根據第二相速度方向與界面的關系，判斷射線是否能夠實際繼續(xù)傳播，如果不能，則判斷射線是否符合調整條件；

步驟s106，如果符合，則對射線進行調整得到第三相速度方向；

步驟s107，重復上述計算射線在層間傳播的步驟，直至射線到達模型邊界或無法繼續(xù)在模型中傳播，得到射線的完整路徑。

根據本發(fā)明的示例性實施例，模型原始信息包括界面數據和彈性參數數據，對模型原始信息進行參數化得到參數值包括：

步驟s201，對界面數據和彈性參數數據反算得到非均勻分布的具有三次b樣條性質的控制節(jié)點；

步驟s202，使用控制節(jié)點進行擬合得到參數化模型信息，其中，參數化模型信息包括基函數、節(jié)點信息和背景場；

步驟s203，使用基函數、節(jié)點信息和背景場通過三次b樣條函數進行插值得到與參數化模型對應的參數值。

具體地，不均勻各向異性彈性介質由層狀的橫向不均勻界面分隔。每個界面可以使用不規(guī)則節(jié)點的二維三次b樣條函數進行擬合，如公式(1)所示；

其中，d0i是第i個界面的背景深度；是xj<x<xj+1和yk<y<yk+1范圍內的擾動系數,相應的j＝0,1,…,j，k＝0,1,…,k；j、k代表x、y方向的節(jié)點數量，m,n分別是j-3到j,k-3到k的整數；bm.4和bn,4是(x,y)點上的四階三次b樣條基函數。界面的數量由介質的不均勻性決定。我們令兩個相鄰介質的深度增量足夠小，進而確保在層間傳播的射線路徑可以近似為沿直線傳播。層間橫向變化的彈性參數也可以使用2d三次b樣條函數進行擬合，如公式(2)所示；

其中，ei可以是p波速度、s波速度、密度或者其他任意各向異性參數。e0i,bmn,bm,4(x)和bn,4(y)分別代表第i層的彈性參數場的背景值、擾動系數、四階三次b樣條基函數。任意各項異性均能夠通過上述參數化方法表達。層間的彈性參數可以是不連續(xù)的，深度方向的線性或者二次變化的彈性場能夠通過若干薄層進行逼近。

根據本發(fā)明的示例性實施例，相速度矢量包括相速度大小和第一相速度方向，根據參數值確定射線的相速度矢量和群速度矢量包括：

根據方程組(3)計算群速度矢量和相速度矢量：

(γik-δik)uk＝0,γik＝aijklpjpl,aijkl＝cijkl/ρ.(3)

其中，γ為christoffel矩陣，δjk為kroneckerdelta函數，uk為復振幅向量在k方向的分量，p為慢度矢量，aijkl為正則化的彈性模量，ρ為密度，c為彈性模量，下標i,j,k,l為愛因斯坦求和的指標；

其中，根據方程組(4)計算慢度矢量：

由此，

根據公式(5)計算相速度矢量：

vn＝n′vn(5)

其中，n′為相速度方向單位矢量，vn為相速度大小，vn為相速度矢量；

另外，

根據公式(6)計算群速度矢量：

其中，vg為群速度矢量，g^(m)為christoffel方程的特征值對應的特征向量，p為慢度矢量，aijkl為正則化的彈性模量，下標i,j,k,l為愛因斯坦求和的指標。

具體地，群速度和相速度能夠通過christoffel方程進行求解，由廣義胡可定理定義的應力應變關系如公式(7)所示；

σij＝cijklεkl(7)

其中，σ和ε分別是應力和應變張量，c為剛度矩陣。與上述公式相同，使用了einstein求和。

根據本發(fā)明的示例性實施例，計算射線經過當前界面的第二相速度方向包括：

步驟s301，將相速度矢量進行全局坐標系至局部坐標系的轉換；

步驟s302，對轉化后的相速度矢量通過廣義斯內爾定理得到射線經過當前界面的第二相速度方向。

具體地，界面處的射線傳播可以通過廣義斯內爾定理進行求解，相速度大小vn和相速度方向αn的關系寫作一般形式為公式(8)所示；

其中，上標u和l分別對應上下層參數,p為射線參數。對于上述公式，其參考系應為與界面相關的局部坐標系。如果全局坐標系與局部坐標系的方位角和傾角的夾角分別是和θ，相關的方向余弦矩陣rθ如矩陣(9)和矩陣(10)所示；

通過旋轉，可以將相速度從全局坐標系轉換至局部坐標系中，如公式(11)所示；

同理，相速度通過式(12)也能夠從局部坐標系旋轉至全局坐標系中，

相速度和群速度的矢量表達式如公式(5)(13)所示，

vg＝vgn(13)

其中，n是平行于射線傳播方向的單位向量，vg是群速度的標量值。

根據本發(fā)明的示例性實施例，調整條件包括射線的參數條件、界面的傾角條件和入射角條件，對射線進行調整得到第三相速度方向包括：

根據方程組(13)計算第三相速度方向：

其中，f(ξi)為高斯函數，ξ為可調整的最大正弦值，ζ為調整后的最小正弦值，ξi為欲調整的入射角正弦值，ζi為調整后的第三相速度對應的入射角正弦值，i為當前界面的層數。

具體地，當射線遇到臨近層間速度和彈性參數劇烈變化且具有較大傾角的界面時，將其交點視作新的震源，利用惠更斯理論對其進行部分調整，令射線能夠繼續(xù)下行。將可調整的超過臨界角的正弦函數值指定為[1,ξ],對應的調整后正弦函數值范圍設為[ζ，1]。為了獲得更好的調整射線分布，使用了高斯函數。可選擇ξ小于1.05，ζ大于0.98，具體的情況由模型復雜程度決定。

這里，調整條件包括射線的參數條件、界面的傾角條件和入射角條件，具體來說判斷依據包括：

(1)射線經過的界面上下層速度及彈性參數變化劇烈；

(2)當前界面傾角過大(導致很難有射線穿透界面)；

(3)經過計算，折射射線對當前界面的入射角正弦值范圍在[1,ξ]之間。

需要說明的是，圖10的流程圖代表了模型參數化和具體射線追蹤過程，即，其為從獲取模型數據到生成與某震源和模型相關的完整射線路徑的流程。使用此流程可以完整得到我們需要的射線路徑及射線走向、速度等相關信息。其中，射線初始化是射線初始值設定的相關內容，包括指定震源點，與相速度相關的初始入射角，是人為設定的，與射線追蹤的具體方法無關。流程圖中層間傳播對應的是計算射線從第i-1層射入第i層界面時，相關的相速度方向、群速度方向與第i層界面交點的步驟，即步驟s102中的層間傳播信息。

本發(fā)明提供了層狀模型各向異性射線追蹤方法，包括：獲取模型原始信息，對模型原始信息進行參數化得到參數值；給定震源位置和射線第一相速度方向，根據參數值計算相速度矢量和群速度矢量，從而得到射線層間傳播信息；判斷射線是否到達模型邊界；如果未到達模型邊界，則計算射線經過當前界面的第二相速度方向；判斷射線是否能夠實際繼續(xù)傳播，如果不能，則判斷射線是否符合調整條件；如果符合，則對射線進行調整得到第三相速度方向；重復上述計算射線在層間傳播的步驟，直至射線到達模型邊界或無法繼續(xù)在模型中傳播，得到射線的完整路徑。本發(fā)明能夠對復雜三維各向異性介質進行建模，為動力學射線追蹤及振幅計算提供了幫助。

實施例二：

參照圖4，層狀模型各向異性射線追蹤系統(tǒng)，包括:

獲取單元10，用于獲取模型原始信息，并對模型原始信息進行參數化得到參數值；

第一計算單元20，用于給定震源位置和射線的第一相速度方向，根據參數值計算射線的相速度矢量和群速度矢量，以得到射線層間傳播信息；

第一判斷單元30，用于根據射線層間傳播信息判斷射線是否到達模型邊界；

第二計算單元40，用于在射線未到達所述邊界的情況下，計算射線經過當前界面的第二相速度方向；

第二判斷單元50，用于根據第二相速度方向與界面的關系，判斷射線是否能夠實際繼續(xù)傳播；

第三判斷單元60，用于判斷射線是否符合調整條件；

調整單元70，用于對射線進行調整得到第三相速度方向；

循環(huán)單元80，用于重復計算射線在層間傳播的步驟，直至射線到達模型邊界或無法繼續(xù)在模型中傳播，得到射線的完整路徑。

根據本發(fā)明的示例性實施例，模型原始信息包括界面數據和彈性參數數據，獲取單元10包括：

對界面數據和彈性參數數據反算得到非均勻分布的具有三次b樣條性質的控制節(jié)點；

使用控制節(jié)點進行擬合得到參數化模型信息，其中，參數化模型信息包括基函數、節(jié)點信息和背景場；

使用基函數、節(jié)點信息和背景場通過三次b樣條函數進行插值得到與參數化模型對應的參數值。

根據本發(fā)明的示例性實施例，相速度矢量包括相速度大小和第一相速度方向，第一計算單元10包括：

根據方程組(3)計算相速度矢量和群速度矢量，求解相速度矢量和群速度矢量的詳細公式包括：

根據方程組(4)計算慢度矢量；

根據公式(5)計算相速度矢量；

根據公式(6)計算群速度矢量；

根據本發(fā)明的示例性實施例，第二計算單元40包括：

將相速度矢量進行全局坐標系至局部坐標系的轉換；

對轉化后的相速度矢量通過廣義斯內爾定理得到射線經過當前界面的第二相速度方向。

根據本發(fā)明的示例性實施例，調整條件包括射線的參數條件、界面的傾角條件和入射角條件，調整單元60包括：

根據方程組(13)計算第三相速度方向。

具體地，實施例二中所涉及到的方程組與公式均在實施例一中示出，再次不再贅述。

需要說明的是，通過本發(fā)明實施例提供的射線追蹤方法得到完整的射線路徑，可以通過振幅計算方法獲取相應的振幅信息，振幅信息服務于后期的與振幅相關的偏移反演、成像等應用的。因此，射線追蹤方法是振幅計算的基礎，也是地震射線理論的基礎工作，以下為振幅計算的具體步驟：

使用基于笛卡爾坐標系的動力學射線追蹤系統(tǒng)如公式(14)(15)所示；

dqi/dτ＝aijqj+bijpj,(14)

dpi/dτ＝-cijqj-dijpj(15)

其中，(γ1,γ2,τ)代表了射線坐標系，a,b,c,d分別表示程函方程的四個二階導

振幅計算使用公式(16)：

其中，s為炮點，r為接收點，震源子波為s(t)，f(s；γ1，γ2)為震源的輻射函數，l(r,s)＝|detq(r,s)|^1/2為幾何擴散系數，r^c為從s到r的完整r/t系數，t(r,s)是s到r的走時，t^c(r,s)是有關焦散的相移。

實施例三：

此層狀模型建模方法能夠對復雜三維各向異性介質進行建模，與傳統(tǒng)的網格模型建模技術相比，減少了存儲需求，并且三次b樣條能夠準確方便地給出界面相關的一階和二階導數，為動力學射線追蹤及振幅計算提供了穩(wěn)定的導數信息。

三維復雜各向異性介質的射線追蹤如圖5(a)(b)(c)(d)(e)(f)。其各項異性參數如表1。圖5(a)為三維層狀各向同性模型，縱軸對應了深度，色標對應了速度。(b)和(c)分別為使用模型(a)計算的射線在3000m，5000m深度的走時分布。(d)為三維層狀各向異性模型。(e)和(f)分別為使用模型(d)計算的射線在3000m，5000m深度的走時分布。(a)(b)(c)對應了各向同性模型射線及其在某深度的走時分布。(d)(e)(f)對應了相同界面位置的tti各向異性模型及同樣深度的射線走時分布，層間傾角場與界面傾角相關。由圖可知，各向異性介質的速度沿著射線傳播方向變化快，射線相對炮點的偏轉更快。

表1三維層狀各向異性模型參數

圖6(a)(b)(c)(d)為調整射線路徑在層狀模型射線追蹤的應用及效果。圖6(a)為射線追蹤的結果，實線為沒有經過調整的一般射線路徑，虛線為經過調整的射線段，橫縱軸分別為距離和深度。(b)為pspi脈沖響應結果。(c)為不含經過調整的射線段的脈沖響應結果。(d)為含有經過調整的射線段的脈沖響應結果。虛線為經過調整的射線路徑，可見，調整以后射線能夠繼續(xù)向下傳播，將(c)與(d)比較，可以看出，調整射線對部分深部區(qū)域起到了一定的補償作用。分別將(c)、(d)與(b)的基于波動方程的gazdag’s相移插值波動方程偏移(pspiwem)的脈沖響應結果相比，經過調整的脈沖響應結果與其更加接近。

圖7(a)(b)(c)顯示了介質層狀建模技術對sigsbee復雜模型的支持情況。圖7(a)為使用復雜層狀模型建模建立的sigsbee層狀模型，橫縱軸分別為模型長度和深度。(b)為在區(qū)域1(zone1)比較層狀模型偏移結果、真實速度模型與網格模型偏移結果。(c)為在區(qū)域2(zone2)比較層狀模型偏移結果、真實速度模型與網格模型偏移結果。(a)為經過層狀建模的sigsbee模型，其中，散射點、陡傾角巖丘、尖滅、斷層均能被較精確確定。(b)、(c)分別為兩個區(qū)域的高斯束偏移成像(gbm)結果。左邊為基于層狀模型的成像結果，中間為真實模型，右邊為基于網格模型的成像結果。對比(b)可見，由于網格模型經過平滑，巖丘附近速度變化劇烈，無法精確成像出巖丘邊界位置，而層狀模型由于其對模型的接近程度高，能夠更加精確地成像出巖丘邊界的位置。由(c)可以看到兩種模型對于巖丘下方區(qū)域都具有較好的成像效果。

圖8(a)(b)(c)(d)顯示了復雜各項異性模型層狀建模對于hess模型的應用。圖8(a)為p波速度；(b)為密度，(c)(d)為thomsen’s各向異性參數epsilon和delta，橫縱軸分別為模型長度和深度。各項異性介質需要對速度、密度、彈性參數等進行建模。通過層狀建模技術能夠準確保留相應的信息。

圖9(a)(b)(c)(d)為基于層狀模型和基于網格模型的gbm結果，圖9(a)和(b)分別使用了基于網格建模的vti和各向同性的hess模型，橫縱軸分別為長度和深度。(c)(d)分別使用了基于層狀模型的vti和各向同性hess模型。其中(a)(b)分別是vti和各項同性網格模型的高斯束偏移結果，(c)(d)分別是vti和各向同性層狀模型的高斯束偏移結果。由左右兩組對比可知，各項異性參數對于各向異性模型成像來說具有重要的影響。通過對比上下兩組結果，可知，基于層狀模型的gbm結果噪聲更小，且層位置更清晰。

本發(fā)明實施例提供的層狀模型各向異性射線追蹤系統(tǒng)，與上述實施例提供的層狀模型各向異性射線追蹤方法具有相同的技術特征，所以也能解決相同的技術問題，達到相同的技術效果。

本發(fā)明實施例所提供的層狀模型各向異性射線追蹤方法和系統(tǒng)的計算機程序產品，包括存儲了程序代碼的計算機可讀存儲介質，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實施例中所述的方法，具體實現可參見方法實施例，在此不再贅述。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)和裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

最后應說明的是：以上所述實施例，僅為本發(fā)明的具體實施方式，用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制，本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明實施例技術方案的精神和范圍，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。