Сейсмічна томографія є потужним інструментом дослідження земних надр та останніми роками стала галузевим стандартом у світовій геофізиці. Проте, в Україні вона практично не застосовується. З метою розвитку вітчизняної галузі, а також у рамках виконання наукової теми "Розробка теорії та методології побудови динамічних геолого-геофізичних моделей геологічних об"єктів і процесів", яка фінансується фондом фундаментальних і прикладних досліджень Київського національного університету імені Тараса Шевченка, на кафедрі геофізики геологічного факультету розробляються теоретичні та методологічні основи геофізичної томографії та літологічної інверсії, зокрема, реалізовано обчислювальний алгоритм та розроблено оригінальне програмне забезпечення для реалізації сейсмічної променевої томографії.
Як алгоритм для оновлення швидкісної моделі було обрано метод одночасної ітеративної реконструктивної томографії (SIRT), що є модифікацією методу алгебраїчної реконструктивної томографії (ART), в якому поправка до моделі обчислюється з одночасним використанням усіх наявних променів, що перетинають модель під різними кутами.
Програмне забезпечення реалізоване в сучасному програмному середовищі та апробоване на модельних прикладах. Трасування сейсмічних променів через швидкісну модель базується на ідеї побудови дерева найкоротших відстаней (SPT) із застосуванням теорії мереж. Такий підхід дозволяє за один раз обчислювати траєкторії та часи пробігів усіх хвиль, що виходять з одного джерела, що значно заощаджує час обчислень. За алгоритм для побудови дерева найкоротших відстаней обрано L-deque, що зарекомендував себе як один із найбільш швидких та стійких алгоритмів при роботі зі значними обсягами даних.
Seismic tomography is both a powerful tool for studying Earth's subsurface and a standard for worldwide geophysics. However, this method has a very sporadic implementation in Ukraine. In order to raise standards of Ukrainian geophysics and in accord with the scientific research into the methodology of dynamic geological and geophysical models for geological objects and processes (the programme being funded by Theoretical and Applied Research Foundation at Kyiv National University) the Department of Geophysics (Institute of Geology) has been devel
oping a methodology for geophysical tomography and lithological inversion. Namely, there have been elaborated a computing algorithm and upgraded software programming to launch seimic ray tomography.
To update velocity model there was chosen a simultaneous iterative reconstruction tomography (SIRT) technique. This technique is a modification of algebraic reconstruction tomography (ART) that calculates updating of the velocity model simultaneously using all available rays that cross the model at different angles.
Software programmes have been tested in upgraded programming environment and on the computational models. Ray tracing through velocity model is grounded in calculating shortest path tree (SPT) when using network theory. This approach allows calculating ray-paths and travel-times for all rays starting with one source point. It saves a lot of time and resources for performing calculations. Having proved to be a fastest and robustest algorithm for a large amount of data, L-deque was chosen to be an algorithm for building shortest path tree.
Сейсмическая томография - мощный инструмент для исследования земных недр, который в последние годы стал отраслевым стандартом в международной геофизике. Однако он практически не нашел применения в Украине. С целью развития отечественной геофизики, а также в рамках научной темы "Разработка теории и методологии построения динамических геолого-геофизических моделей геологических объектов и процессов", которая финансируется фондом фундаментальных и прикладных исследований Киевского национального университета имени Тараса Шевченко, на кафедре геофизики геологического факультета разрабатываются теоретические и методологические основы геофизической томографии и литологической инверсии, в частности, разработаны алгоритм и программное обеспечение для реализации сейсмической лучевой томографии.
В качестве алгоритма для обновления скоростной модели был избран метод одновременной итеративной реконструктивной томографии (SIRT), который является модификацией метода алгебраической реконструктивной томографии, в котором поправка к модели рассчитывается с одновременным использованием всех доступных лучей, пересекающих модель под разными углами.
Трассирование сейсмических лучей через скоростную модель основывается на идее построения дерева кратчайших расстояний с использованием теории сетей. Такой подход позволяет за один раз получить траектории и времена пробегов всех лучей, исходящих из одного источника, что в значительной мере сокращает время расчетов. В качестве алгоритма построения дерева кратчайших расстояний был избран L-deque, который зарекомендовал себя как один из наиболее быстрых и устойчивых алгоритмов при работе с большими объемами данных.
