全方位循环与次生节点：提升旅行时线性插值射线追踪的精度与效率

"这篇论文是2013年发表在《吉林大学学报(地球科学版)》第43卷第1期上的一篇自然科学论文，由叶佩和李庆春共同撰写。研究主要关注如何改进旅行时线性插值（LTI）射线追踪算法，以提高其在计算精度和效率上的表现。LTI算法通常在处理复杂地层时存在精度问题，因为其在计算节点旅行时忽略了逆向传播射线。作者提出了两个改进策略：一是采用全方位循环的方法来计算节点最小旅行时，二是网格边界加入次生节点。通过模型试验，研究发现这些改进能有效提高算法对复杂模型的适应性，且在相同节点间距下，计算精度提升了一个数量级，同时计算速度也有所加快。随着节点间距的精细化，计算耗时显著降低，计算速度比传统方法提高了n到10n倍。关键词包括射线追踪、旅行时线性插值、全方位循环和次生节点。" 本文研究的核心是旅行时线性插值射线追踪算法的优化，这是一种广泛应用于地球物理勘探领域，尤其是地震成像中的技术。该算法基于线性假设，简单地按行或列扫描计算节点旅行时间，但在处理非均匀或复杂地质结构时，可能导致射线路径不遵循实际的最短旅行时间路径，从而影响计算精度。 叶佩和李庆春提出的第一个改进是采用全方位循环计算最小旅行时间。这一改变考虑了来自所有方向的射线，使得算法能更好地捕捉到复杂地质环境中的折射和反射现象，从而提高计算的精确性。 第二个改进是在网格边界引入次生节点。这有助于更准确地模拟射线在边界条件下的行为，尤其是在处理网格交界处的旅行时间计算，进一步提升了计算精度，并可能减少由于边界处理不当导致的误差。 通过模型实验，论文证明了这两种改进方法的有效性。全方位循环的LTI法不仅提高了对复杂地质模型的适应性，而且在保持节点间距不变的情况下，计算精度显著提升。此外，计算速度的加快意味着在处理大规模数据时，这种优化的算法将大大缩短计算时间。 这篇论文的贡献在于提供了一种更高效且精确的射线追踪方法，对于地质勘探中的旅行时间计算具有重要意义，特别是在需要处理大量数据和复杂地质结构的场合。其改进策略可以被其他类似的线性插值算法借鉴，以优化其性能并提高处理复杂问题的能力。