基于MATLAB的地震波二维介质有限差分正演模拟系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了弹性波方程有限差分数值模拟，支持雷克子波等震源输入，采用完全匹配层边界条件，可高效模拟二维非均匀介质中地震波传播过程，适用于地震勘探正演研究。

详 情 说 明

地震波二维介质有限差分正演模拟系统

项目介绍

本项目实现基于弹性波方程的地震波有限差分正演模拟系统，主要用于模拟二维非均匀介质中地震波的传播过程。系统采用交错网格有限差分法，结合完全匹配层(PML)边界条件，能够高效模拟复杂地质构造下的波场传播，为地震勘探和全波形反演研究提供高质量的合成地震记录。

功能特性

• 多种震源支持：提供雷克子波、高斯子波等多种地震子波作为震源输入
• 先进边界处理：采用完全匹配层(PML)边界条件，有效消除人工边界反射
• 复杂模型构建：支持包含断层、地层界面等复杂构造的自定义速度和密度参数模型
• 高效并行计算：实现多炮并行模拟，大幅提升计算效率
• 实时可视化：提供波场快照动态可视化功能，直观展示波场传播过程
• 高质量输出：生成符合全波形反演(FWI)要求的高质量合成地震记录

使用方法

输入文件准备

1. 速度模型：准备二维纵波速度(VP)分布文件(.mat或.txt格式)
2. 密度模型：准备与速度模型维度一致的密度分布文件
3. 参数配置：设置震源参数(子波类型、主频、位置)、采集参数(检波器布设、采样间隔)和模拟参数(网格大小、差分阶数)

运行模拟

执行主程序启动正演模拟过程，系统将自动完成：

• 模型参数验证与初始化
• 波动方程有限差分解算
• 边界条件处理
• 波场数据采集与存储

输出结果

模拟完成后将生成：

• 炮集记录(多维数组格式)
• 波场快照动态图(.gif或.avi)
• 模拟配置参数日志(.json)
• 波场能流密度图(.png)

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 内存要求：≥8GB RAM(建议16GB以上)
• 存储空间：≥10GB可用空间
• 软件依赖：MATLAB R2018a或更高版本
• 并行计算：支持多核CPU并行运算

文件说明

主程序文件封装了正演模拟系统的核心功能，主要包括模拟参数配置与验证、计算网格和差分系数生成、震源与接收器设置、波动方程时间迭代求解、边界条件处理、波场数据实时采集与存储，以及结果可视化与输出等完整工作流程。该文件通过协调各个功能模块，实现了从模型输入到地震记录生成的全自动化正演模拟过程。