基于GPU加速的二维VTI介质正演及逆时偏移模拟

简介：
本研究利用GPU加速技术对二维垂直各向异性（VTI）介质进行波动方程正演与逆时偏移模拟，旨在提升地震数据处理效率和成像精度。 二维VTI介质的拟声波正演模拟与逆时偏移技术在地震成像领域具有重要的应用价值，特别是在石油勘探方面。这些技术通过模拟地层中的声波传播来反演地下结构信息，帮助地质学家理解复杂的地壳构造。 首先需要了解什么是二维VTI介质：这是一种垂直各向异性的介质类型，在这种类型的介质中，物质的弹性属性（如速度和密度）在不同方向上是不同的。这在实际的地层研究中非常常见。而在二维模型下，我们只考虑水平与垂直方向上的差异性，这样可以简化问题处理的同时仍能捕捉到地层的重要特性。 拟声波正演模拟作为整个技术流程中的第一步，其主要任务是对构建的物理模型进行波动方程求解以预测地震响应。在二维VTI介质中，该过程涉及到解决一个复杂的偏微分方程，并通常采用有限差分（FD）方法来完成。这种方法将连续空间离散化为网格点阵列，在相邻节点之间通过计算差异值近似导数从而实现波动方程的求解。 逆时迁移(RTM)是一种用于地震记录映射回地下结构的技术，它利用反向传播波场对地震反射事件进行定位和成像。在二维VTI介质中实施RTM需要处理由各向异性带来的复杂性问题，包括分裂波及双折射效应等现象的考虑。 CUDA技术是NVIDIA公司开发的一种用于GPU计算平台与编程模型的技术方案，特别适用于并行化科学计算任务如地震数据处理中的数值模拟。由于其强大的并发执行能力以及大量流处理器资源，在二维VTI介质拟声波正演模拟和逆时偏移等应用中展现出显著性能优势。 在本项目“二维VTI介质拟声波正演模拟、逆时偏移与ADCIGs提取（CUDA）”里，关键输出之一是角域共成像点集(ADCIGs)。这种技术通过收集不同角度的反射波信息来提高地层属性估计精度及图像分辨率。借助于GPU加速处理能力，在计算效率上取得了显著提升。 综上所述，本项目利用了CUDA技术在GPU上的实现方法对二维VTI介质拟声波正演模拟和逆时偏移进行了优化，并结合ADCIGs提取流程来提高地震成像的精度与速度，这对于石油勘探及地质研究具有重要的实用价值。