PFAST：高性能地震旅行时间层析成像Matlab软件包

资源摘要信息:"PFAST（Parallel Fast Scanning Technique）是一个高性能的软件包，专门用于地球物理领域的地震层析成像。PFAST以Matlab源代码的形式提供，支持在二维和三维模型中进行传输和反射地震波的旅行时间层析成像。软件采用了并行计算技术以提高计算效率，使得处理大规模地球物理数据成为可能。 PFAST软件包的基本功能包括： 1. 在2-D/3-D任意异质各向同性模型中计算地震波的传播时间。 2. 执行常规的初到行时间层析成像。 3. 在2-D中执行反射到达断层扫描（仅限1.1版本）。 4. 使用初到达和反射到达的二维图像进行联合层析成像（仅限1.1版本）。 PFAST的核心算法包括： （a）快速扫描法（FSM）：这是一个基于网格的Eikonal方程求解器，能够迅速计算地震波在复杂介质中的传播时间。 （b）惠更斯原理：利用FSM计算反射波的传播时间。 （c）伴随方法：该方法用于高效计算非线性目标函数的梯度，无需直接评估Fréchet导数矩阵，从而大幅减少计算时间和资源消耗。 PFAST软件的开发背景和应用实例： - Huang和Bellefleur在2012年发表于《国际地球物理杂志》的论文详细介绍了PFAST的理论基础。 - 同样地，2011年Huang和Bellefleur在北极多年冻土地区对具有复杂近地表喀斯特喀斯特湖的区域应用了PFAST进行地球物理数据分析。 PFAST软件包的最新版本支持在2-D各向同性模型中进行联合层析成像和3-D各向同性模型的地震层析成像。此外，它是一个开源项目，用户可以在遵守开源协议的基础上自由使用、修改和分发软件包。 通过PFAST，地球物理研究者和工程师能够更加精确和高效地进行地震数据处理和地下结构的可视化，对地质勘探和灾害预测等方面具有重要的应用价值。"