大学生课外科研立项申请书

以内） 目表现极大兴趣。 三、指导教师基本资料 指导教师基本资料（1） 姓名 单位 职称 电话 研究方向 指导教师签字 井西利 燕山大学理学院 理学院院长 13653355198 计算物理 申报理由（指导教师填写本项。请说明该项目是否有项目支撑，是否有较高的科技价值等。） 该项目属于多类型地震波射线CT 的数学物理模型同化研究课题，是国家自然基金资助项目（项目编号：41174116），它能反映两个钻孔之间截面上的地质特征，实现面积测量，对各种工程探测的异常体如岩溶、陷落柱、裂隙、裂缝、断裂破碎带、软弱夹层、地下空洞和不明埋设物等具有很好的效果，也具有单一钻孔测量方法无可比拟的优势，对重点部位的剖面利用层析技术反演该剖面波速场或吸收场，可以很好的判断和评价目标体。声波层析成像技术在对工程岩体的地质分类及探明目标体异常等方面具有举足轻重的作用，必将成为一种不可或缺的手段得到广泛应用，具有较高的科学价值。 指导教师基本资料（2） 姓名 单位 职称 单位 研究方向 指导教师签字 申报理由（指导教师填写本项。请说明该项目是否有项目支撑，是否有较高的科技价值等。） 四、项目具体内容(与《课题论证》活页内容同) 1、选题：本课题国内外层析成像理论始于1917 年奥地利数学家J.Radon 发表的著名论文研究现状述评及选题的《关于由函数沿某些流形的积分确定该函数》，该图像重建方程(或称研究意义。500字左右 为Randon 变换)对CT (Computer Tomography)技术的形成和发展起到了指导性的作用。1963 年A.M.Cormackl 发表了函数的线积分图像重建在放射学中的应用，进一步发展了从X 射线投影重建图像的解析数学方法，为医学CT 设备研制打下了基础。70 年代后期，层析成像技术在地球物理、地震勘探方面逐步开展了不同程度的研究工作。目前，美国的井间地震已进入稳步发展的阶段，井间地震已从简单的二维逐步走向三维、四维(时延井间地震)。 在我国，一些大学与研究机构已开始井间地震的理论研究。其中以石油大学为首的研究小组进行了射线理论与波动理论的层析研究，取得了许多成果。中国地质科学院物化探研究所物探所从事声波层析成像方法技术及仪器的研究已有十几年，研制成功DS 系列多种型号声波探测系统，开发了野外数据采集、资料处理、成图与推断解释一整套软件方法技术，整体研究成果在国内处于先进水平。 层析成像技术作为地球物理勘探的新方法、新技术之一，因其直 接作用于目的层，具有较高分辨率等特点，因而在油气田上用于确定剩余油分布和储层精细描述；在金属矿中用于寻找井间盲矿和井间矿体储量预测；在工程地质勘探和重大工程项目安全评估等领域也得到广泛应用。 2、内容：研究的主要内声波探测信息处理及其成像系统是对声波探测信号进行数据采集、容、主要观点、基本思路、存储处理和图像显示的系统，层析成像基于波的传播理论研究波在地下重点及难点。500字左右 介质中传播的变化，通过边界处对声波信号的测量，获取钻孔间物性参数的分布信息，根据地质条件、测试条件和探测精度要求，将两平行钻孔之间的区域离散成若干个规则的网格单元，并将两钻孔处的网格节点分别作为声波测试的发射点和接收点。当声波在任一节点发射时，所有接收点都应有该发射点产生的声波信号。 采用网格化方法求解，这样求各单元内的慢度扰动就成为解一般线性方程组的问题。在各单元内慢度扰动已知后, 根据式vk = v0 +Δvk，便得到该块内的速度值。 接下来就要进行声波的反演计算，声波层析成像的反演实质上就是求解利用大量的声波旅行时间与其相应射线在成像单元内所经过的路径以及待求速度的关系建立的线性方程组。我们在这用最小二乘法（LSQR）来进行反演计算，LSQR 法是一种投影方法，它不仅适合于稀疏最小二乘问题，而且还适合于具有非对乘矩阵B的稀疏方程式BU=f 从大型稀疏矩阵方程的解算方法入手获取数据来完成对信息的解析提取。 重难点在于对于声波分布信息的分析，用最小二乘法进行反演计算的过程，以及我们对理论知识的学习实践过程和用C程序编译的过程。 3、预期价值：本课题创井间声波反映的是两个钻孔之间截面上的地质特征，实现面积测新之处和实际应用价值 量， CT成像技术可以根据地质条件、测试条件和探测精度要求进行网格化求解，然后进行反演计算就可以得到准确描述探测体的图像。 井间层析成像技术作为地球物理勘探的新方法、新技术之一，因其直接作用于目的层，具有较高分辨率等特点，因而在油气田上用于确定剩余油分布和储层精细描述；在金属矿中用于寻找井间盲矿和井间矿体储量预测；在工程地质勘探和重大工程项目安全评估等领域也得到广泛应用。 4、拟采取的研究方法和技术路线 包括理论分析、实验方法和步骤；研究工作的总体安排和进度。 理论分析 以现有的研究成果进行反复的学习训练以达到熟练掌握运用理论知识进行CT成像计算的程度，再深入学习C程序的高级编译方法，将CT成像的计算方法写入程序，最后进行算法测试。 实验方法和步骤 ? 射线追踪 设两钻孔点的声波走时（tij）数据满足方程： tij=∫s(x,y)dl 为方便求解，采用小扰动方法是问题线性化，取 S(x,y)=S0(x,y)+△S(x,y) 采用网格化方法求解，这样求各单元内的慢度扰动就成为解一般线性方程组的问题。 ? 用最小二乘法进行反演计算 ? 运用C程序进行程序编写 ? 构造系数矩阵A 的阶数n = 5 的小型矩阵方程Ax =f进行层析成像法测试 工作总体安排和进度 4月-7月小组成员理论（数学和C程序）学习 7月-8月学习层析成像法理论计算 8月-9月程序编写 9月-10月层析成像法测试