← Назад

Конечно-разностное моделирование.

Finite-difference modelling .

FDModel PEP-клиент.


Решаемые задачи.

Данная программа реализует двумерное конечно-разностное моделирование сейсмических волновых полей. При этом используется явная консервативная конечноразностная схема для уравнений распространения упругих P и SV волн относительно вектора мещений. В качестве параметров программа требует координаты прием- ников (описанные в заголовках модификациипрототипа), двумерную модель среды (таблица типа 'DDR2DMOD'), размеры ространственной ячейки в метрах, шаг дескритизации по времени, длину сейсмической записи и параметры источника, включающие его положение в среде (координаты источника также считываются из входной модификации), амплитуду и частоту сигнала (источник считается 'взрывом', т.е. сферическим фронтом для изотропной модели и эллиптическим - в случае трансверсально-изотропной среды). В результате формируется модификаци с синтетическими трассами, а также сейсмический файл, содер жащий снепшоты (в случае указания необходимости создания).

Взаимодействие с другими программами.

---

Программа является PEP-клиентом, то есть, она запускается из-под оболочки пакетного запуска pktexec, предоставляющей сервис по заданию параметров, управлению выполнением и просмотру протокола работы программы.


Описание.

Сеанс работы.

Задание параметров и запуск программы происходит из-под оболочки пакетного запуска pktexec. Типовой сеанс работы состоит из следующих шагов:

  1. Запуск программы из меню пакета ВСП.
  2. Задание проекта (пункт меню File -> Project...).
  3. Задание входных параметров:
    • входной модификации-прототипа;
    • двумерной скоростной модели среды;
    • шагов дискретизации по горизонтальной оси (основной изагущение);
    • начала и конца области загущения по горизонтальной оси;
    • шагов дискретизации по вертикальной оси (основной изагущение);
    • начала и конца области загущения по вертикальнойоси;
    • шага дискретизации по времени;
    • длительности синтетической трассы;
    • шага дискретизации синтетической трассы;
    • типа начального импульса;
    • амплитуды начального импульса;
    • частоты начального импульса;
    • имени импульса (в случае задания импульса из сейсмического файла);
    • длины импульса (в случае задания импульса из сейсмического файла);
    • начального и конечного времени записи снепшотов;
    • шага записи снепшотов;
    • номеров пунктов возбуждения для записи снепшотов;
    • типа среды распространения (изотропия - анизотропия);
    • расположения источника внутри области моделирования;
    • выходной модификации для синтетических трасс.
    • выходной модификации для снепшотов.
  4. Запуск программы на выполнение (кнопка Start в панели инструментов или пункт меню FDModel -> Start).
  5. Во время выполнения программы выдается текстовая информационная строка, сообщающая, какой этап работ выполняется, а также бегунок, показывающий относительный прогресс выполнения программы.
  6. Для просмотра протокола прохождения программы надо нажать кнопку View log в панели инструментов или выбрать пункт меню FDModel -> View log.
  7. Для выхода из среды пакетного запуска нужно нажать кнопку Exit в панели инструментов или выбрать пункт меню File -> Exit.

Параметры обработки.

Входные параметры (панель Parameters).

"Prototype modification"
Имя: iwave
Тип: nmod_s
Описание: Шаблонная модификация с сейсмическими данными, из которой программой будут извлечены координаты сейсмоприемников и источника. Поэтому необходимо, чтобы заголовки трасс- прототипов содержали значащие поля XOPV, ZOPV, XSPV и ZSPV. Если какие-нибудь приемники окажутся за пределами области моделирования, то они использованы не будут. Если за пределами области моделирования окажется источник, программа работать не будет. Источник занимает сферическую область с центром в точке (XSPV, ZSPV - указаны в файле- прототипе) и радиусом R = 2*Vp(XSPV,ZSPV)/f, f - частота исходного сигнала.
"2D model of media"
Имя: imodel
Тип: dbitem_s(VSP...DDR2DMODLIST.)
Описание: Таблица типа 'DDR2DMOD', содержащая описания границ слоев, скоростей P и S волн, а также плотностей. В случае анизотропной модели также используются параметры анизотропии (скорости вдоль осей X и Z, а также независимый параметр R).
"Spatial grid parameters in X [m] (main, special)"
Имя: deltax
Тип: float2
Описание: Этот параметр определяет шаг пространственной дискретизации по горизонтальной координате (основной и в области сужения). Заметим, что чем крупнее сетка, тем менее точным получается решение; однако, при этом время счета также уменьшается. Размеры ячейки должны быть заданы в метрах.
"Position of special area in X axis [m] (start,end)"
Имя: dencex
Тип: float
Описание: Этот параметр определяет область сгущения пространственной сетки по горизонтальной координате. Область сгущения позволяет получить более точный результат в интересующей области без загущения сетки вдоль всей координаты, что позволяет получать лучшие выходные данные при несущественном увеличении времени счета. Область сгущения не должна выходить за границы области моделирования.
"Spatial grid parameters in Z [m] (main, special)"
Имя: deltaz
Тип: float2
Описание: Этот параметр определяет шаг пространственной дискретизации по вертикальной координате (основной и в области сужения). Заметим, что чем крупнее сетка, тем менее точным получается решение; однако, при этом время счета также уменьшается. Размеры ячейки должны быть заданы в метрах.
"Position of special area in Z axis [m] (start,end)"
Имя: dencez
Тип: float
Описание: Этот параметр определяет область сгущения пространственной сетки по вертикальной координате. Область сгущения позволяет получить более точный результат в интересующей области без загущения сетки вдоль всей координаты, что позволяет получать лучшие выходные данные при несущественном увеличении времени счета. Область сгущения не должна выходить за границы области моделирования.
"Time step, ms"
Имя: deltat
Тип: float
Описание: Шаг сетки по времени в миллисекундах. Так как программа использует явную разностную схему, то значение этого параметра должно удовлетворять условию устойчивости: dt <= min(dx,dz)/max(Vp). Параметр задается в мс.
"Trace length, ms"
Имя: trace_len
Тип: int
Описание: Длительность синтетической трассы, которая будет рассчитана, в миллисекундах.
Имя: trace_dt
Тип: int
Описание: Шаг дискретизации выходной сейсмической трассы. Величина должна быть задана в миллисекундах.
"Source impulse"
Имя: src_imp
Тип: enum
Описание: Данный параметр определяет тип источника. Может использоваться импульс Риккера, минимально-фазовый импульс и импульс из сейсмического файла.
"Amplitude of source impulse"
Имя: srcampl
Тип: float
Описание: Данный параметр определяет амплитуду сигнала в источнике.
"Source frequency [Hz]"
Имя: srcfreq
Тип: float
Описание: Данный параметр определяет частоту сигнала в источнике.
"Seismic file for impulse (for mode 'from Seismic')"
Имя: nmod_e
Тип: float
Описание: Данный параметр определяет имя входной сейсмограммы с источником колебаний.
"Time length of inpulse[ms] (for mode 'from Seismic')"
Имя: seis_imp_t
Тип: float
Описание: Данный параметр определяет длину входного исмульса в милисекундах.
"Time range for snapshots [ms] (Start, End)"
Имя: snap_time
Тип: float2
Описание: Данный параметр определяет начальное и конечное время записи снепшотов (изображений среды).
"Time step for snapshots [ms]"
Имя: snap_dt
Тип: float
Описание: Данный параметр определяет временной шаг записи снепшотов (изображений среды).
"Number of snappoints to creare snapshots"
Имя: snap_sp
Тип: int_ar1
Описание: Данный параметр определяет те пункты возбуждения, для которых есть необходимость записи снепшотов (Выборка по NSP).
"Time step for snapshots [ms]"
Имя: medium
Тип: enum
Описание: Данный параметр определяет тип моделируемой среды. Может быть изотропной или трансверсально-изотропной.
"Output seismic data"
Имя: owave
Тип: nmod_e
Описание: Имя модификации, в которую будут записаны модельные трассы.
"Seismic for writing snapshot wave field"
Имя: osnap
Тип: nmod_e
Описание: Имя модификации, в которую будут записаны снепшоты (сортировка времени по NMGL, сортировка по пунктам взрыва - NSP).

Информация времени работы программы (панель Runtime).

"Executing"
Имя: p_progress
Тип: string
Описание: Информационная строка, отображающая этап работы программы.
"Done traces:"
Имя: done
Тип: progress
Описание: Показывает относительное количество обработанных пунктов трасс

Параметры результатов (панель Results).

"Output seismic data"
Имя: rwave
Тип: nmod_e
Описание: Имя модификации, в которую будут записаны модельные трассы.
"Seismic for writing snapshot wave field"
Имя: rsnap
Тип: nmod_e
Описание: Имя модификации, в которую будут записаны снепшоты (сортировка времени по NMGL, сортировка по пунктам взрыва - NSP).

Пользовательский интерфейс.

Для детального ознакомления с пользовательским интерфейсом оболочки пакетного запуска, смотри описание программы pktexec. Ниже приводится пример окна оболочки с активной панелью ввода параметров:


Входные данные.

Трассы.

Для работы программы требуется модификация-прототип со значащами полями XOPV, ZOPV.

Таблицы БД.

Таблица типа 'DDR2DMOD' с описанием скоростной модели среды.


Выходные данные.

Трассы.

Выходом программы является модификация с модельными трассами.


Требования к окружению.

Операционное окружение.

Программа получает имя рабочего проекта через переменную среды PROJECT. В случае запуска программы из-под оболочки, это условие выполняется путем выбора рабочего проекта.

Программа определяет местонахождение системных файлов пакета из переменной VSPHOME, определенной в профиле пользователя или в файле setup в домашнем каталоге пользователя пакета. Файле setup данная переменная может выступать также под именем VSP.

Используемые файлы.

Программа ищет описание параметров в файлах $VSPHOME/etc/FDModel.pep и $VSPHOME/etc/vsp.pep.

В домашнем каталоге пользователя должен присутствовать файл setup, содержащий пути к каталогам данных, заданий и протоколов прохождения проектов, а также пути к системным файлам пакета ВСП.

Прочие требования.

Прочие требования накладываются оболочкой пакетного запуска pktexec.


Сообщения пользователю.

Способ доведения сообщений до пользователя.

Все сообщения выводятся в стандартный поток ошибок. В случае запуска программы из-под интерактивной оболочки сообщения сохраняются в файле протокола прохождения задания LOG/$PROJECT/FDModel-#.log. Сообщения классов серьезности EL_FATAL и EL_ERROR помещаются по завершении работы программы в область сообщений интерактивной оболочки.

Описание информационных сообщений.

N/A

Описание диагностических сообщений.

Список кодов и идентификаторов ошибок (обозначаемых ниже ERROR_IDENT), начинающихся с "ERROR__" приводится в документе Коды ошибок программ пакета UNIVERS.

Диагностические сообщения, выводимые в информационную строку:

"Invalid output trace length"
Неверно задано значение длины выходной трассы.
"Invalid scheme time sampling"
Неверно заданы значения шагов дискретизации для конечно-разностной схемы (слишком маленькие либо отрицательные, либо равные 0).
"Invalid scheme step dx1"
Неверно задано значение основного пространственного шага по горизонтальной оси.
"Invalid scheme step dx2"
Неверно задано значение уменьшенного пространственного шага по горизонтальной оси.
"Invalid scheme step dz1"
Неверно задано значение основного пространственного шага по вертикальной оси.
"Invalid scheme step dz2"
Неверно задано значение уменьшенного пространственного шага по вертикальной оси.
"Start dense point on X-axis must be less then end point on same axis"
Координаты начала и конта области сгущения по горизонтальной оси заданы неверно.
"Start dense point on Z-axis must be less then end point on same axis"
Координаты начала и конта области сгущения по вертикальной оси заданы неверно.
"Invalid source frequency"
Неверно зада частота начального импульса.
"Invalid start time for snapshots"
Неверно задано начальное время записи снепшотов.
"Invalid finish time for snapshots"
Неверно задано конечное время записи снепшотов.
"Invalid snapshots time step"
Неверно задан шаг записи снепшотов.
"Specified grid and time sampling do not satisfy stability condition"
Пространственные и временные шаги конечно-разностной схемы не удовлетворяют условию стабильности.
"Failed to open custom impulse from seismic"
Невозможно открыть входную модификацию с сейсмическим импульсом.
"Empty seismic file with custom impulse"
Входная модификация с чейсмическим импульсом пустая.
"Can't create output seismic data due to"
Невозможно создать выходную модификацию.
"No shot points were found!"
Не найдено ни одного пункта взрыва.
"Trace (X) writing error."
Ошибка записи выходной сейсмики.
"Trace (Z) writing error."
Ошибка записи выходной сейсмики.
"Failed to retrieve medium parameters for a source"
Невозможно получить параметры среды в точке.
"Failed to open 2D velocity model"
Невозможно открыть скоростную модель среды.


Особенности использования.

Замечание: настоящая программа весьма требовательна к системным ресурсам. В случае их недостатка программа работать не будет либо будет работать нестабильно. Количество необходимой для запуска памяти может быть вычислено по формуле Mr(iso) = 120*n*m (байт), Mr(aniso) = 160*n*m (байт), где Mr - необходимый объем памяти (изотропная и анизотропная среда), n - горизонтальный размер пространственной сетки, m - вертикальный размер пространственной сетки (выраженные в количестве точек).


Ссылки.

Программы и документы.

  • Интерактивная оболочка пакетного запуска pktexec.

Литература и прочие источники.

  1. J. Zahradnik, E. Priolo. Heterogeneous formulations of elastodynamic equations and finite-difference schemes. Geophysics. 1995. 60. P. 663-676.
  2. R. Stacey. Improved transparent boundary formulations for the elastic-wave equation. Bull. Seism. Soc. Am. 1988. 78. P. 2089-2097.
  3. D.H. Yang, E. Liu, Z.J. Zhang, J. Teng. Finite-difference modelling in two-dimensional anisotropic media using a flux-corrected transport technique. Geophysics. 2002. 148. P. 320-328.
Контакты
198188 Санкт-Петербург, ул. Зайцева, д. 41, офис 263
Телефоны:
+7 (495) 754-9990
+7 (903) 255-7275
+7 (911) 236-7708
e-mail:
vsp@geovers.com
© ООО Геоверс, 2001-2024