地震数据的物理意义
震源物理学在地震预警中的作用

震源物理学在地震预警中的作用震源物理学在地震预警中发挥着重要的作用。
地震预警系统是一种能够在地震波到达目标区域之前提供警报的技术,它能够为人们提供宝贵的几秒到几十秒的预警时间,使人们有足够的时间采取适当的应对措施。
这对于减少地震造成的人员伤亡和财产损失具有非常重要的意义。
而震源物理学正是通过研究地震的发生机制以及传播特性,为地震预警系统提供了重要的理论和技术支持。
首先,震源物理学研究地震的发生机制,包括地震破裂和地震波的产生。
地震破裂是指地震发生时岩石断裂释放能量的过程,它是地震波传播的基础。
通过研究地震破裂的物理过程,可以了解地震的产生机制,并判断地震的震源特征,如震源深度、能量释放大小等。
这对于地震预警非常重要,因为不同震源特征的地震会产生不同的地震波传播速度和强度,从而影响地震预警系统的预报准确性和可靠性。
其次,震源物理学研究地震波在地球内部的传播特性。
地震波是指由地震破裂产生的能量在地球内部以波的形式传播的现象。
研究地震波传播的速度和路径可以帮助确定地震传播时间,从而为地震预警系统提供准确的预报信息。
例如,S波相对于P波会有一定的延迟到达目标区域,通过测量P波和S波的传播时间差可以估计震中到目标区域的距离,进而估计地震到达目标区域的时间。
通过研究地震波的传播路径还可以确定不同地震波到达目标区域的时间差,从而提供更准确的地震预警。
此外,震源物理学还研究地震波在地表的传播特性。
通过测量地震波在地表的振幅、频率等参数,可以判断地震的强度和能量释放大小,从而为地震预警提供重要的参考信息。
例如,地震波的振幅通常与震级有关,通过测量地震波的振幅可以初步估计地震的强度,并提供预警信息。
此外,地震波的频率谱特征也可以用来判断地震的能量释放大小,不同频率的地震波传播速度和影响范围也不同,通过对地震波频谱特征的研究可以为地震预警提供更准确的信息。
总之,震源物理学在地震预警中具有重要作用。
通过研究地震的发生机制以及地震波的传播特性,可以为地震预警系统提供理论和技术支持,提高预警的准确性和可靠性。
地震对地球物理学研究的启示

地震对地球物理学研究的启示地球物理学作为一门研究地球内部结构、地震活动、地热、地磁等现象的学科,对于认识地球的内部和外部变化过程具有重要意义。
而地震作为一种地球内部的自然现象,对地球物理学研究提供了丰富的数据和现象,为我们揭示地球内部的奥秘提供了重要线索。
本文将从地震对地球物理学研究的启示方面进行探讨,探究地震为地球物理学研究提供的宝贵贡献。
一、地震揭示地球内部结构地震是由于地壳板块运动引起的能量释放,地震波传播的路径和速度受到了地球内部结构的影响。
通过对地震波传播的速度和路径进行观测和分析,可以推测出地球内部的结构和组成。
地震波的传播速度受地球材料物理性质的影响,不同类型的地震波在不同材料中传播速度也不同,通过测量地震波的传播速度和路径,我们可以推测地球的各个层次的物理性质和组成。
地震对地球内部结构的揭示为地球物理学研究提供了重要的线索。
二、地震为地球磁场和地热提供了数据支持地震活动与地球的磁场和地热密切相关,通过地震引起的地热释放可以让我们了解地球的热量分布和能量转换过程。
地震活动的频率和强度与地球磁场的变化存在一定的关联,通过监测和分析地震活动与地磁场的关系,可以深入研究地球的磁场演化和产生机制。
地震活动还会引起地球内部的能量释放,通过对地震所引起的地壳和地幔内部的能量释放过程进行研究,可以了解地球内部的能量转换和热流分布情况,对地球热力学研究提供重要的数据支持。
三、地震对地表地貌和地质变化的影响地震活动能够引起地表地貌和地质的变化,通过对地震引起的地质灾害的研究,可以揭示地球表面的构造和演化。
地震触发的山体滑坡、地裂缝、地震断层等现象会改变地表地貌和地质结构,通过对这些现象的观察和研究,可以推断出地球表层的构造演化历史和变化过程。
地震活动还可以引发海啸、火山喷发等地质灾害,通过对地震引发地质灾害的研究,可以了解地球表面的动态变化和地质风险。
四、地震预测与地震学研究地震预测是地震学的一个重要研究领域,通过对地震活动的观测和分析,寻找地震发生的规律和趋势,为地震防灾和减灾提供科学依据。
理解地震的物理学原理及应用

理解地震的物理学原理及应用地震是指地球的地壳在地下深处发生的震动。
一般来说,地震是由于地球的板块运动造成的,每年全世界大约有250,000次的地震发生。
地震的短时间内频繁的震动所带来的灾害是很大的,因此地震防灾和减灾成为了一项重要的工作。
那么,地震到底是什么,我们该如何理解地震的物理学原理及应用呢?地震的原理地球内部有许多层,其中包括了地壳、地幔、外核和内核。
地壳是地球上最薄的一层,它的厚度大约只有30公里左右。
地球的地壳由若干块板块组成,这些板块在地球表面上运动。
当这些板块运动的时候,它们会产生巨大的摩擦力,不断在互相摩擦中积累能量,而地震就是这股积累能量的释放。
一般来说,地震的释放是突然的,能量释放时会产生地震波。
地震波有两种,一种是纵波,另一种则是横波。
纵波是沿着地震方向向前传递的波,而横波则是垂直于地震方向向前传递的波。
当然,地震波也可以是由多次反射和折射所形成的非常复杂的波形。
地震的应用地震不仅可以带来各种自然灾害,同时也有着广泛的应用。
由于地震波传播速度受到地壳中地物的密度、弹性等因素的影响,因此科学家可以通过地震勘探来研究和探测地球中各种物质的情况。
地震勘探是通过地震波在不同地质结构中传播的速度和路径来揭示地下地质构造和矿产资源的一种方法。
这项技术被广泛用于石油、天然气、金属矿产等资源勘探中。
在石油勘探中,地震勘探是非常重要的一种方法。
通过分析地震波传播的速度、路径和波形,勘探人员可以确定油藏的位置、大小和石油的密度等信息,从而正确地执行采油方案。
另外,地震勘探也被用于构建地震地图。
随着科技的进步,现在可以实时监测地震波并分析其路径和速度,从而预测地震的发生和地震灾害的范围。
这项技术在地震灾害应对和预防方面有着重要的作用。
此外,地震波的传播速度和路径也可以用于研究地球内部的构造和物质的运动方式。
从这些数据中,科学家可以了解地球的结构、物质的性质和地球的历史等等。
因此,地震勘探还被用于地球科学的学术研究。
为什么地球物理学研究地震?

为什么地球物理学研究地震?
一、地震是地球内部活动的重要表现
地球是一个复杂而活跃的行星,其中存在着大量的地质运动和能量
释放。
地震作为其中一种重要的地质灾害,是地球内部能量释放的结果。
研究地震可以帮助我们了解地球内部的构造和运动方式,深化对
地球活动的认识。
二、地震对人类有重要影响
地震不仅给人们的生活和财产带来直接威胁,而且还可能引发次生
灾害如海啸、山体滑坡等,对人类社会产生深远影响。
通过研究地震,可以提前预警和减轻地震灾害,保护人们的生命和财产安全。
三、地震研究有助于地质资源勘探
地震波在地球内部的传播速度与地质结构密切相关,通过对地震波
的研究可以揭示地下地质构造和岩石性质,为石油、天然气等地质资
源勘探提供重要依据。
地震勘探技术在石油勘探领域已经广泛应用,
并取得了显著成果。
四、地震研究有助于科学预测和防灾减灾
通过深入研究地震的规律和预兆,科学家可以提前发现地震发生的
可能性,实现地震的科学预测。
这对于地震灾害的防范和减灾提供了
重要支持,为地震预警系统的构建和完善提供了科学依据。
五、地震研究有助于推动地球科学发展
地震是地球内部活动的重要表现,研究地震有助于深化对地球内部结构和动力学过程的理解,推动地球科学领域的发展。
同时,地震研究也涉及到地震地质、地震物理、地球物理等多个学科领域的交叉,对促进科学交流和合作起到了积极的推动作用。
地震对地球物理勘探和地球科学研究的重要性

地震对地球物理勘探和地球科学研究的重要性地球是我们赖以生存的家园,而地球物理勘探和地球科学研究正是我们了解地球内部构造、预测自然灾害以及研究地球演化历史的重要手段。
地震作为一种常见的自然灾害,无疑对地球物理勘探和地球科学研究起着至关重要的作用。
本文将以地震为切入点,探讨地震对地球物理勘探和地球科学研究的重要性。
一、地震与地球物理勘探地震可通过地震波传播以及地震的震源机制等多种方式,为地球物理勘探提供了宝贵的数据。
首先,地震波的传播路径和速度可以提供地球内部结构的信息。
通过观测地震波在地球内部的传播特性,地球科学家可以推断出地球的不同层次,如地壳、地幔和地核的分布以及不同层次的密度、温度和压力等信息。
这为我们了解地球的内部构造提供了重要参考。
其次,地震的震源机制能够揭示地壳运动和变形的情况。
地壳运动是地震的根本原因,地震带来的地震波传播是地震能量释放的结果。
通过分析地震的震源机制,地球科学家可以研究地壳运动、板块运动以及造山带的形成等重要地质现象。
这些信息对于地球科学家研究地球演化历史以及预测地震和其他自然灾害具有重要意义。
二、地震与地球科学研究地震不仅对地球物理勘探有着重要意义,同时也对地球科学研究起到了推动作用。
首先,地震可以用来研究地球内部的流体运动。
地震波在地球内部传播过程中受到流体的干扰,地震学家可以通过对地震波传播的速度、振幅和频率等特性的研究,来了解地下水流、岩浆运动等地球内部流体运动的情况。
这对于研究地球的水循环、火山活动等具有重要意义。
其次,地震研究还可以用来研究地球的构造演化历史。
地震活动是地球演化过程中不可忽视的因素,地震研究可以揭示地壳运动、板块漂移以及大陆碰撞等重要地质事件的发生。
通过分析地震活动的历史记录,地球科学家可以还原地球上古代的大陆分布和变化,进而了解地球的演化历史和地质事件的发展规律。
另外,地震对于预测地震和其他地质灾害也具有重要意义。
地震活动往往会伴随着地震前兆的出现,如地面变形、地表裂缝以及地下水位变化等。
物理学在自然灾害研究中的应用

物理学在自然灾害研究中的应用自然灾害是常常困扰人类生活的问题,它对生命和财产造成了巨大的伤害。
为了更好地理解和预测自然灾害,物理学在这个领域发挥了重要作用。
本文将探讨物理学在自然灾害研究中的应用。
一、地震研究地震是自然界最具破坏性的灾害之一。
通过物理学的研究,我们可以更好地理解地震的起因和发展规律。
地震学家利用地震波传播的速度和路径来确定地震的震源位置和规模。
地震波的振幅和频率也能提供关于地震波的传播和能量损耗的信息。
利用地震学的知识,我们可以更准确地预测地震的发生时间和地点,从而采取相应的措施来减少损失。
二、飓风和台风研究飓风和台风是热带地区常见的自然灾害,其强大的风力和巨大的降雨量对人们的安全和生活造成了威胁。
物理学在飓风和台风的研究中发挥了重要的作用。
通过研究空气动力学和热力学等物理学原理,我们可以了解气旋系统的形成、演变和消散过程。
同时,物理学也为我们提供了评估和预测飓风和台风强度的方法,可以帮助人们做好准备并采取适当的措施来保护自己和财产。
三、洪水和干旱研究洪水和干旱是水资源分布不均和气候变化等因素引起的自然灾害。
物理学在研究洪水和干旱方面发挥了重要的作用。
通过研究水的物理性质,如密度、流动特性和蒸发原理,我们可以了解洪水和干旱的形成原因和演变规律。
物理学还可以帮助我们建立准确的气象模型和水文模型,从而实现对洪水和干旱的预测和管理。
四、火灾研究火灾是一种常见的自然灾害,对人们的生命和财产造成了巨大的威胁。
物理学在火灾研究中也发挥了重要作用。
通过研究燃烧过程的物理原理,我们可以了解火灾的传播方式和速度。
物理学还可以帮助我们开发高效的灭火装置和火灾预警系统。
此外,物理学还可以帮助我们了解火灾对环境的影响,从而采取相应的措施来减少火灾对环境的污染。
总结:物理学在自然灾害研究中发挥了重要的作用。
通过物理学的知识,我们可以更好地理解和预测地震、飓风、洪水和火灾等自然灾害的发生规律。
这些研究成果有助于我们制定更好的应对策略,减少灾害带来的损失。
物理学在地震预警与地震学中的应用

物理学在地震预警与地震学中的应用地震是地球表面的一种自然现象,它对人类社会和经济造成了巨大的损失。
由于地震的突发性和不可预测性,给人类的生命和财产安全带来了巨大的威胁。
因此,地震预警系统的研究与应用成为了物理学领域的重要课题。
本文将探讨物理学在地震预警与地震学中的应用。
1. 地震预警系统的原理与应用地震预警系统是通过监测地震前兆信号,提前几秒到几十秒预警地震的到来,从而给人们足够的时间采取适当的措施,减少地震对生命和财产的危害。
物理学在地震预警系统中起到了关键的角色。
首先,物理学家通过地震监测站点的布置和地震仪的运行,收集地震波的传播速度、波形等信息。
然后,物理学家对这些数据进行处理和分析,利用地震波到达时间与震级之间的关系,建立起地震预警模型。
最后,物理学家将获得的地震预警信息传输给相关部门和民众,使其有时间进行避难或采取其他安全措施。
2. 物理学在地震学中的应用物理学在地震学中的应用不仅仅局限于地震预警系统,还涉及到地震波的传播和地壳变形等方面。
地震波是地震能量在地球内部传播的结果,通过对地震波的研究,可以获取有关地球结构和地震机制的信息。
物理学家通过布设地震台网,收集和分析地震波的种类、传播路径和传播速度等数据,可以研究地球内部的构造和物质的性质。
此外,物理学家还通过地震学研究来预测地震活动的趋势和频率。
通过对历史地震事件的回顾和统计分析,物理学家可以确定地震活动的规律和周期,从而预测未来地震的可能发生位置和震级。
这项研究对地震防灾减灾具有重要意义,为公众提供了重要的预警信息。
3. 物理学在地震工程中的应用在地震工程中,物理学也发挥着重要的作用。
地震工程是利用物理学原理和方法,设计和建造抗震建筑和工程设施,降低地震对建筑物和基础设施的破坏程度。
物理学家运用振动理论和结构动力学原理,研究地震波对建筑物和结构的影响,并设计合理的结构参数和抗震措施,使建筑物具备一定的抗震能力。
总结:物理学在地震预警与地震学中的应用,借助地震预警系统和地震学研究,可以提前预测地震的到来,为人们提供宝贵的时间来采取安全措施。
常用地震属性的意义汇总

常用地震属性的意义地震反射波来自地下地层,地下地层特征的横向变化,将导致地震反射波特征的横向变化,进而影响地震属性的变化,因此,地震属性中携带有地下地层信息,这是利用地震属性预测油气储层参数的物理基础。
随着地震属性处理及提取技术的大量涌现,属性种类多达 几百种,实际应用人员应用起来遇到了很大困难, 迫切需要按实用的角度,总结各地震属性参数与储层特征参数间的内在联系,为进一步研究建立地震信息与储层参数之间的关系提供可靠的前提条件,做到信息提取有方向、有目标。
为了达到这一目的,首先按类别较全面总结了目前常用地震属性,从算法开始,分析了各属性所表达的在地震波波形上的意义,从正向上分析地震属性变化与油气储层特征变化的关系,进而探讨总结了它的潜在地质应用。
1 、属性体、属性剖面这类属性是按剖面(或体)处理的,是一个体文件(或剖面文件) ,属性值对应空间位置,即( x 、y 、t 0、属性值),可以用于常规地震剖面的方式显示与使用,常用的属性有:相干体(方差体、相似体等) 、波阻抗、道积分数据体,经希尔伯特变换得到的瞬时属性体、倾角、倾向数据体等,这些属性体可以直接应用于解释,也可以用解释层位提取出来转变为属性层,下表为常用属性体属性意义及潜在地质应用一览表。
属性名称( BCM定义同义词) 反 射 强 度 ( Reflection Strength )振 幅 包 络( Amplitude Envelope ) At()22瞬 时 振 f(t ) h (t)幅( Instaneous Amplitude ) REFLSTAN ( 缩 写)瞬时相位 ( InstaneousPhase)tan1 h(t)(t )f (t )INSTPHAS ( 缩写)在解释中的应用用于振幅异常的品质分析;用于检测断层、河道、地下矿床、薄层调谐效应;从复合波中分辨出厚层反射进行地震地层层序和特征的识别;加强同相轴的连续性,因此使得断层、尖灭、河道更易被发现。
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1.1 三维地震数据场的物理意义地震波勘探是目前寻找石油及天然气的主要方法,从地震波信号中人们可以识别地下岩层的地质结构,从而推断油气田的位置。
三维地震数据体是地震反射波在地下岩层中传播时获取的地震波振幅数据。
地下的岩石是成层分布的,层与层之间因岩石的物理性质不同而存在差异,表现为波阻抗不同,当地震波传播到这些岩层分界面时会发生波的反射和透射。
在地震勘探中,人们在地表用炸药爆炸等方式产生人工地震,激发地震波,当地震波向地下传播遇到波阻抗界面时,一部分能量产生反射,一部分能量产生透射,其中反射波向上传播被安放在地表的检波器(传感器)接收,透射波则继续向下传播,当遇到另一个波阻抗界面时,又产生反射和透射,随着地震波的向下传播,人们就能接受到来自地下各个岩层的反射波,经过计算机进行数字信号处理后就得到了三维地震数据场,其中在某一个与地面垂直的二维方向上,就是地震剖面,地震勘探的原理如图1-1所示。
图1-1 地震勘探原理示意图人工震源在激发时产生的地震波为一个尖脉冲波,由于大地对地震波有吸收作用,在地震波的传播过程中,高频成分被逐渐吸收,只剩下较低频的成分,最初的脉冲波变成有一定持续时间的地震子波。
某个检波器所接收到的所有反射子波叠加起来组成一道信号,称为一个地震道,经过偏移归位处理后,就是该点垂直向下的各个岩层面反射回来的地震子波按反射时间由先到后,也就是反射面由浅到深的先后顺序迭加起来的结果。
来自同一层面的反射子波在相邻地震道之间由于波形相似,反射时间也比较接近,波峰(最大振幅所在位置)比较靠近,在地震剖面上能够相互叠套成串,一连串的波峰组成一条线,称为同相轴,同相意指同相位,一条线上的波峰处在同一个波动相位上,岩层面对应于子波波峰的位置。
为了突出同相轴,便于观察和解释,在绘制地震剖面图时,将地震信号正半周(振幅大于零或某个正的阈值的部分)所占区域充填成黑色。
在地震剖面上,相邻道上来自同一层的反射波的黑色区域相互重叠,连接成一条明显的又黑又粗的线条,这就是同相轴,它代表反射面所在的位置。
三维地震信号的采集过程中,在地表布置有很多纵横交叉的测线,其中纵测线为主测线,横测线为联络测线。
若用坐标系表示,则X轴和Y轴在地表所在的水平面上,X轴平行于主测线方向,Y轴平行于联络测线方向,X轴与Y轴垂直。
在主测线和联络测线上每隔一定距离有一个测点,在每一个测点上放置一个检波器,每隔一段时间(一般为1毫秒、2毫秒或4毫秒)对检波器接收到的振动信号进行一次采样,若以时间轴为Z轴并垂直于水平面向下,则采集到的三维地震信号组成一个三维地震数据体。
该数据体有三个坐标,其中X、Y为空间坐标,Z为时间坐标,用反射时间代表反射面深度,也可以通过时深转换将时间转换为深度,因而Z实际上也为空间坐标。
因此三维地震数据体实际上就是在地表获得的地下三维空间规则网格结点上的地震振幅场,可表示为A = f (x, y, z),其中A为振幅,x,y,z为空间坐标。
三维地震数据体可以看成是地下三维空间的三维振幅图象,在这种图象中仅仅在反射界面处才存在一个地震子波,界面的反射系数越大,子波的振幅也越强,子波的振幅与界面的反射系数成正比,地震子波的波峰处对应于岩层界面的位置。
图1-2就是一个三维地震数据体的示意图。
图1-2 三维地震数据体示意图1.2 三维数据二维解释的局限性以前由于没有合适的三维显示设备,人们只好利用一条条地震剖面(主测线和联络测线)以及水平时间切片来显示三维数据,地震剖面是一种二维图象,可表示为A = f (x, z)或A = f (y, z),水平切片也是一种二维图象,可表示为A = f (x, y),地质解释人员依据这些二维图象来推测、想象地下地层的空间形态和结构。
图1-3是新疆塔里木盆地的一条地震剖面,从图中可以清楚地看出地下岩层的起伏形态。
图1-4是一个三维地震数据体在深度为1464毫秒处的水平切片,从图中可以清楚地看出一个弯曲的古河道。
反射界面图1-3 新疆塔里木盆地某测线地震剖面古河道图1-4 某三维地震数据体在深度为1464毫秒处的水平切片对于庞大的三维数据体,即使将每一条剖面和水平切片都显示出来,一个三维体的完整信息也是分散在各个独立的二维图象中,很难综合起来进行联想,观察起来也不直观,不能从三维的角度去观察和分析地质体的空间形态。
更何况在实际工作中不可能对每条剖面和切片都进行观察,常常是将剖面抽稀,仅对部分剖面和水平时间切片进行解释,即只利用了一小部分信息,大部分信息没得到利用,这是一种信息的巨大浪费,其结果是不可避免地会漏失或忽略大量的小油田。
另外由于缺失中间过渡信息,在二维剖面的解释过程中常常会出现断层组合不合理,同相轴难以追踪和对比等情况,往往需要反复修改,解释效率很低。
多年以前人们就认识到了这个问题,并指出了三维数据三维解释的出路。
在计算机图形学基础上发展起来的科学计算可视化技术及虚拟现实技术,为三维地震数据的三维解释提供了技术上的支持,二十世纪九十年代以来,国外就开展了三维地震数据的可视化研究,在实践和应用中取得了明显的效果,引起了人们的极大兴趣,目前三维地震数据场的可视化技术还在继续发展之中,并已成为石油勘探中的一个研究热点。
1.3可视化技术简介1.3.1 可视化技术产生的背景大型科学计算往往产生巨量的数据,这些数据只有经过分析和理解才能成为有用的信息。
尽管人们可以利用超级计算机及时处理滚滚而来的大量数据,却无法用计算机来及时分析和理解这些数据。
目前计算机在自动理解上还达不到人脑具有的智能,最终的分析和理解还得由人来完成,这是一件十分费时而又烦琐的工作。
人们发现,复杂的数据以图形的形式表现时是最容易理解的。
科学计算的目的是洞察、发现数据中隐藏的现象和规律,而不仅仅是获得数据本身,由于缺乏对大量数据及时、有效的分析手段,据估计大约有95%的信息被浪费掉了,这严重阻碍了科学技术的发展。
摆脱这种困境的最好办法就是用直观的图形输出来代替枯燥的数据输出,借助人类强大的视觉及形象思维能力,对数据进行本质上的理解,看到传统意义上不可见的现象或规律,这就是科学计算可视化。
可视化是在20世纪80年代后期正式提出并发展起来的一项计算机应用分支,1987年2月,美国国家科学基金会在华盛顿召开了有关科学计算可视化的首次会议,与会者来自计算机图形学、图象处理以及其它领域的专家。
会议认为“将图形和图象技术应用于科学计算是一个全新的领域”,并指出“科学家们不仅要分析由计算机得出的数据,而且还要了解在计算过程中数据的变化,这些都要借助于计算机图形学及图象处理技术”。
会议将这一领域定名为“Visualization in Scientific Computing”,简称“Scientific Visualization”。
实际上,随着技术的发展科学计算可视化已扩展到工程计算可视化及测量数据的可视化。
可视化技术使人们能够利用计算机在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行观察和交流,极大地提高了工作效率,使人们可以在三维图形世界中用以前不可想象的手段来获取信息,从而为加深理解、获取深层次信息提供了强有力的手段。
1.3.2 可视化的基本算法可视化的本质是用图形和图象来表达数据,其核心是三维数据场的可视化[1]。
对于三维数据场,可视化算法可分为两大类。
第一类是基于面的体绘制算法,它首先由三维空间数据场构造出中间几何图元(如曲面、平面、切片等),然后再由传统的计算机图形学实现面绘制。
最常见的中间几何图元就是等值面,可以抽取出一个等值面,也可以抽取出多个等值面进行绘制。
在三维地震数据体的面绘制中,最常用的是进行各种切片显示,这种方式只是将原始数据中的部分数据转换成平面图或曲面图,因而用这种方法构造出来的可视化图形不能反映整个原始数据场的全貌及细节,但由于可以产生比较清晰的切片图象,而且比较容易绘制,因而是一种常用的可视化算法。
第二类算法并不构造中间几何图元,而是直接由三维数据场产生屏幕上的二维图象,称为体绘制(V olume Rendering)算法,或直接体绘制(Direct V olume Rendering)算法,主要包括光线投射法、足迹表法、体元投射法、子区域投射法以及频域体绘制算法等。
这是近年来迅速发展起来的一种三维数据场可视化方法,这种算法能产生三维数据场的整体图象,包括每一个细节,并具有图象质量高、便于并行处理的优点,其缺点是计算量很大,计算时间较长。
1.3.3 三维数据场可视化常用的建模方法三维数据场可分为标量场、矢量场和张量场,对于三维矢量场例如流速场的可视化,人们想了许多办法,但目前仍是一个难题,原因是大多数流体是透明的,人眼无法直接观察到它们的运动。
为了观察流体,我们必须借助于一些外部介质,通过这些介质的运动来表现流速场及其变化,如风是空气的流动,本身不可见,我们是根据树枝的摇晃、吹起的砂粒来观察到风的运动,没有这些可见的实物的衬托,风是不可见的。
同样用计算机实现可视化也必须借助砂粒等介质来使风可视化,这就是常用的“粒子法”,此外还有“箭头法”、“矢量面法”、“矢量管法”、“纹理法”以及“特征结构法”等等。
如何更完全、更直观地表现三维场及其运动是当前可视化研究中的一个热点,这不仅是一个计算问题,更是一个研究表现手法的艺术问题,可视化的表现手法需要技巧和艺术。
在三维可视化中的这些“粒子”、“箭头”、“矢量面”、“矢量管”等就是我们要建造的模型,通过观察这些立体模型的形态及其运动,就可以从三维空间看到三维场及其变化。
这些粒子、箭头等物体是通过建模来描述的,即用数学模型构造一些“可见”的实体,没有实体的空间是看不见的真空,也就达不到可视化的目的。
在风洞流速场的可视化中,人们就是通过粒子模型来表现流速场的分布。
在建模中还有一个问题,如果模型造得太密,将导致图象杂乱无章,难以观察,就像把几张透明投影胶片叠在一起,其结果是什么都看见了,但什么都看不清,相当于什么都没看见。
如果粒子太稀,又不能准确表现三维场的细节,精度降低,因此选择合适的模型采样密度也是可视化设计中必须要考虑的问题。
1.4 三维地震数据场可视化技术的发展现状二十世纪九十年代以来,国外就开始了三维地震数据的可视化研究[2]-[6],近年来又开始研究虚拟现实在三维地震数据可视化中的应用[7]。
由于传统的二维地震剖面和水平切片的作图方法在人们的思维定势中根深蒂固,影响很深,因而大部分三维地震数据体的可视化方法不可避免地沿袭了这种作图方式,人们企图通过按空间顺序连续显示所在位置的二维剖面或切片来表现三维地质体的空间变化规律,更有甚者,不惜作出各种复杂的切片来洞察地质体的三维特征。
图1-5和图1-6就是两种典型的切片图。