基于GPU加速和随机边界的3D弹性波逆时偏移算法.pdf

【三维弹性波逆时偏移算法】是一种高级的地震成像技术，用于精确地描绘地下结构，尤其适用于复杂的地层环境。它通过反向模拟地震波的传播过程，利用适当的成像条件，将地震资料在时间维度上进行反推，从而达到更准确的成像效果。这种技术的优势在于其对各种复杂介质的适应性，没有角度限制，并且可以处理各种类型的波。 【GPU加速】在现代计算中的应用日益广泛，特别是在高性能计算领域。GPU（图形处理器）设计之初是为了增强图形处理能力，但其高并行性和高密集度数值计算的能力使其成为处理大规模并行计算任务的理想选择。在地震勘探领域，GPU的并行计算能力被用来加速三维逆时偏移、三维模型模拟、速度建模以及全波形反演等任务，显著提升了计算效率。 【CUDA编程】是NVIDIA公司开发的一种编程模型，用于充分利用GPU的并行计算能力。通过CUDA，开发者可以直接利用GPU硬件进行计算，极大地提高了计算速度，对于处理如三维逆时偏移这类需要大量计算的任务尤为有效。 【随机边界存储策略】是针对逆时偏移过程中需要大量临时文件存储的问题提出的一种解决方案。传统的Checkpointing方法和边界存储策略虽然能减轻硬盘压力，但仍然需要存储大量数据。随机边界存储法则是以计算换取存储，尽可能减少硬盘存储需求，提高数据处理效率。 【三维弹性波方程】描述了弹性波在三维空间中的传播规律，包括一阶速度—应力形式。这些方程在各向同性介质中表示了速度和应力之间的相互作用，其中的常数cij反映了介质的弹性特性。通过高阶有限差分格式，这些方程可以被数值化，以便在计算机上进行模拟。 在GPU并行计算的支持下，三维弹性波逆时偏移算法的实现得以优化。通过GPU的并行计算能力，不仅可以大幅缩短计算时间，而且通过随机边界策略，可以减少存储需求，解决了三维逆时偏移算法推广的主要障碍。这种方法对于提高地震资料处理的效率，尤其是对于复杂地区的精确勘探，具有重要的实际意义。