1.一种Lax Friedrichs扫描地震波旅行时间的方法,其特征在于,包括:通过引入慢度向量,建立地震波在各向异性TI介质中的程函方程;
将所述程函方程的解分解为两个因子的乘积,并将所述两个因子的乘积带入所述程函方程中,转换为相应的哈密顿形式;
根据所述慢度向量,求解群速度和相速度;
利用Lax‑Friedrichs扫描格式数值,求解所述程函方程,确定所述地震波的旅行时间。
2.根据权利要求1所述的Lax Friedrichs扫描地震波旅行时间的方法,其特征在于,所述将所述程函方程的解分解为两个因子的乘积,并将所述两个因子的乘积带入所述程函方程中,转换为相应的哈密顿形式包括:将所述程函方程的解分解为第一因子和第二因子,所述第一因子和所述第二因子表示为:
其中,x,y,z为计算域中的坐标,T(x,y,z)为所述第一因子,s(x,y,z)为所述第二因子,T0(x,y,z)是预先确定捕捉源奇点的,u(x,y,z)为在源点附近平滑的未知因子,s0(x,y,z)为相位慢度模型,α(x,y,z)为所述相位慢度模型s0(x,y,z)对应的位置因子;
将所述第一因子和所述第二因子带入所述程函方程,并根据所述未知因子u(x,y,z)和所述预先确定捕捉源奇点的T0(x,y,z)关于坐标x、y、z的导数进行公式转化,确定所述相应的哈密顿形式为:
f(x,y,z)=sm(P,Q,R),(m=1,2,3)其中,(ux,uy,uz)分别是所述未知因子u(x,y,z)关于坐标x、y、z的导数,T0是预先确定捕捉源奇点的,H(x,y,z,u,ux,uy,uz)为哈密顿算子,f(x,y,z)为对应的哈密顿导数函数,sm(P,Q,R)为带入P,Q,R后的相位慢度模型,P、Q和R为所述第一因子T(x,y,z)关于坐标x、y、z的导数。
3.根据权利要求2所述的Lax Friedrichs扫描地震波旅行时间的方法,其特征在于,所述根据所述慢度向量,求解群速度和相速度包括:设定相位慢度方向和射线方向;
根据所述慢度向量和群速度向量之间的关系,确定所述群速度和所述相速度。
4.根据权利要求3所述的Lax Friedrichs扫描地震波旅行时间的方法,其特征在于,在所述相应的哈密顿形式中,所述旅行时间关于坐标轴x、y、z的导数的确定包括:确定所述旅行时间关于坐标轴x、y、z的导数的解析表达式,表示为:其中,v0为源点处的相速度函数,(p0,q0,r0)=(T0x,T0y,T0z),分别为所述旅行时间关于x,y,z的导数;
从所述解析表达式的平方根中依次提取所述旅行时间关于x,y,z的导数p0,q0,r0,并通过代数运算,确定所述旅行时间关于x,y,z的导数p0,q0,r0的对应绝对值,表示为:其中, 为相位慢度方向的倾斜角和方位角。
5.根据权利要求4所述的Lax Friedrichs扫描地震波旅行时间的方法,其特征在于,所述利用Lax‑Friedrichs扫描格式数值,求解所述程函方程包括:建立所述相应的哈密顿形式的一阶Lax‑Friedrichs格式;
根据每个网格点对应的三阶迎风偏置WENO近似值,将网格点上的旅行时间值替换,建立基于WENO的三阶Lax‑Friedrichs格式的静态哈密顿‑雅可比方程;
将所述基于WENO的三阶Lax‑Friedrichs格式的静态哈密顿‑雅可比方程写成紧凑形式,根据所述紧凑形式对所述网格点上的旅行时间值进行更新。
6.根据权利要求5所述的Lax Friedrichs扫描地震波旅行时间的方法,其特征在于,所述根据所述紧凑形式对所述网格点上的旅行时间值进行更新包括:对所述一阶Lax‑Friedrichs格式中的网格点进行初始化赋值;
用8次交替方向扫频的Gauss‑Seidel迭代求解所述紧凑形式,并进行网格更新;
在内部边界和外部边界的六个平面上,设置对应的多个极大、极小值条件,采用线性外推法确定域外点的数值解;
判断两个连续迭代之间的解的L1范数差是否满足预设的精度条件,若满足,则终止迭代。