基于MPI并行预条件迭代的地震成像正演方法

摘要

本发明公开了一种基于MPI并行预条件迭代的地震成像正演方法，具体为：在待勘测区域中激发人工地震波，并由频率域波动方程模型-ΔU(x,y,z)-k²U(x,y,z)=G(x,y,z)来刻画，其中为拉普拉斯算子，U为待勘测区域的连续空间压力场，k为波数，G为连续的震源项；正演过程中，采用并行预条件迭代法快速有效地求解上述方程，即求解出勘测区域内的压力场，模拟地震波的传播，从而为地下层介质图像的反演提供坚实的基础。该法能够利用高性能多核计算机进行快速计算，并在相同规模下对内存的需求较低。

主权项

1.一种基于MPI并行预条件迭代的地震成像正演方法，其特征在于，在待勘测区域中激发人工地震波，通过频率域波动方程模型-ΔU(x,y,z)-k²U(x,y,z)=G(x,y,z)来模拟波传播；其中为拉普拉斯算子，U为待勘测区域的连续空间压力场，k为波数，G为连续的震源项；对频率域波动方程进行并行预条件正演求解，求解出勘测区域内的压力场，模拟地震波传播，再根据压力场实现地震信息反演，获取地球的地下层图像；所述对频率域波动方程进行并行预条件正演包括以下步骤：S1.采用差分法对频率域波动方程进行离散，得到线性系统Au=g；其中系数矩阵A为稀疏的；右端项向量g是震源项的离散，未知向量u为压力场；S2.对线性系统Au=g进行预条件处理，得到等价的线性系统；AM^-1v=g，Mu=v，            （1）其中M是基于移位拉普拉斯算子离散得到的预条件子，和A具有同样的稀疏结构；S3.对待勘测区域进行并行划分；S4.对步骤S3划分的子区域进行内外迭代，从而求解出线性系统（1）在各子区域内的局部解，最后将这些局部解合并，得到频率域波动方程的整体解，整体解即为离散的压力场u。