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Daubechies小波有限元求解GPR波动方程

2016-07-29冯德山杨炳坤王珣杜华坤

地球物理学报 2016年1期
关键词:有限元

冯德山, 杨炳坤, 王珣, 杜华坤

1 中南大学 地球科学与信息物理学院, 长沙 410083 2 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室, 长沙 410083 3 福建省建筑科学研究院, 福州 350025



Daubechies小波有限元求解GPR波动方程

冯德山1,2, 杨炳坤1,3, 王珣1,2, 杜华坤1,2

1 中南大学 地球科学与信息物理学院, 长沙410083 2 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室, 长沙410083 3 福建省建筑科学研究院, 福州350025

摘要基于可分离小波理论,由一维Daubechies尺度函数的张量积构造二维Daubechies小波基,并将它作为GPR波动方程求解的插值函数,导出了二维Daubechies小波有限元GPR方程离散格式;通过引入转换矩阵,实现小波系数空间与雷达场值之间转换.引入自由度凝聚技术,有效解决了小波有限元求解中小波单元内部自由度过多的问题,节约了计算量并方便与传统有限元法耦合.然后,详细阐述了Daubechies小波有限元联系系数计算方法,有效解决了小波有限元求解偏微分方程的难点与核心问题.最后,以两个典型GPR模型为例,对比了Daubechies小波有限元与传统有限元的雷达正演剖面图与单道波形图,结果表明:在相同的剖分方式及节点数目条件下,Daubechies小波有限元的紧支性与正交性一定程度上提高了求解效率,它与有限元法求解结果能较好地吻合,验证了Daubechies小波有限元算法的正确性.

关键词探地雷达; Daubechies小波有限元; 自由度凝聚技术; 联系系数; 波动方程; 正演模拟

1引言

GPR正演传统算法主要有:有限差分法(刘四新和曾昭发,2007;……

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