基于Matlab平台GUI的地震走时层析成像快速实现

第23卷 第 3 期 CT理论与应用研究 Vol.23, No.3

2014年5月(403-412) CT Theory and Applications May, 2014

樊华, 刘明军, 赵国春. 基于Matlab 平台GUI 的地震走时层析成像快速实现[J]. CT 理论与应用研究, 2014, 23(3): 403-412.

Fan H, Liu MJ, Zhao GC. Implementation of GUI software for seismic travel-time tomography[J]. CT Theory and

Applications, 2014, 23(3): 403-412.

基于 Matlab 平台 GUI 的地震走时层析成像快速实现 

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樊华 ，刘明军 ，赵国春

1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083

2.中国地震局地球物理勘探中心，郑州 450002

摘要：地震走时层析成像是地球物理反演中的成熟方法之一，已在许多领域得到广泛应用，并

取得了良好的效果。本文围绕地震走时层析成像 GUI 的快速实现，首先简要介绍了地震走时成

像方法的原理和方法，并基于Matlab软件平台，利用GUI开发环境编写了二维横向非均匀地震

走时层析成像图形用户界面(GUI)，实现了方便快捷地反演地震测深资料的速度结构并以人机

交互方式快捷灵活地将图像显示出来；结合实际观测资料处理结果表明，本文编制的 GUI 软件

能够有效地实现地震走时层析成像结果的窗口化、图像化和快捷化。

关键词：地震层析成像；速度结构；地震走时；图形用户界面；Matlab

文章编号：1004-4140(2014)03-0403-10 中图分类号：P315 文献标志码：A

地震波走时和波形提供了地壳和上地幔内部物质的成分和物态等信息，利用它们可以

获得地下的地质构造、速度结构以及衰减结构[1－4]。地震成像技术(Seismic Computerized

Tomography，地震 CT)根据对观测的各种地震震相的走时和波形资料的分析，按照一定

的数理关系反演地球内部物理量的空间分布，并以图像方式显示物理量的空间分布[5]。地

震 CT 按所依据的理论基础主要有两类：基于射线方程的走时 CT 和基于波动方程的波形

CT。理论分析和试验结果均表明[6]，要得到地下介质的高分辨率成像，需要同时利用地震

波的走时信息和波形信息。前人的工作表明[7]，虽然波形 CT 比走时 CT 对地下介质有更高

的分辨率，但波形 CT 只能补充而不能代替走时 CT，只有二者联合使用才能得到更高分辨

率的图像重建。基于射线理论的走时 CT 方法由于走时精度高、发展早以及技术方法比较

成熟，因而基于地震走时 CT 获取速度结构的成像技术目前仍被广泛运用于全球和区域尺度

研究中[1－4]，是透视地球内部结构特征的主要工具。

在 DOS 操作系统时代，唯一的人机交互是通过诸多的 Dos命令，诸多命令难记且乏味。

步入 WIndows 操作系统后，摆脱了枯燥乏味的命令界面，进入了图形用户界面，对非计算

机专业人员，尤其是科技人员是一大解放。

鉴于目前图形用户界面技术的成熟以及广泛流行，使得科研人员无需死记硬背诸多命

令，只需通过窗口、菜单等进行操作就可完成很多科研和工程任务,这给科研和工程带来了

很大便捷。Mat1ab 的数据可视化功能很强，提供了简洁实用的 GUI 工具，可以方便快捷地

实现可视化编程，在科学研究和工程技术等领域得到了广泛的应用。

收稿日期：2013-10-28。

基金项目：国家自然科学基金40774071)。

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本文基于 Matlab 平台的Guide 环境工具，编写实现了二维横向非均匀介质地震走时层

析成像图形用户界面，并应用到地震波走时对地壳和上地幔顶部进行速度层析成像的实例

中，体