MATLAB有限差分法三维地震波场模拟系统

资 源 简 介

基于MATLAB开发的地震波场数值模拟工具，支持自定义地质模型和弹性波方程求解，可分析P/S波在复杂介质中的传播特性，包含可视化分析功能。

详 情 说 明

基于有限差分法的三维地震波场数值模拟与可视化分析系统

项目介绍

本项目旨在开发一款集成化的三维地震波场数值模拟与可视化分析平台。系统采用交错网格有限差分法模拟地下介质中地震波的传播过程，能够精确求解弹性波方程，并对层状构造、断层、油气藏等复杂地质模型进行波场响应分析。通过动态可视化技术展现P波、S波的传播、反射与折射现象，该系统为地震勘探方案设计、工程地质调查及地质灾害评估提供了强大的数值实验工具。

功能特性

• 复杂地质建模：支持自定义三维速度模型（Vp、Vs、密度），兼容SEGY格式数据或Excel配置表导入
• 弹性波场模拟：基于交错网格有限差分法求解弹性波方程，集成完全匹配层（PML）吸收边界条件
• 多参数震源：提供点源/面源设置，支持雷克子波与自定义波形，震源频率范围5-50Hz可调
• 接收数据采集：可布设多通道接收器阵列，记录位移分量时间序列
• 波场动态可视化：实时显示波场快照序列，支持AVI/GIF动画导出
• 数据分析工具：生成地震记录（SEGY/MAT格式）、走时曲线、频谱图与偏振分析图
• 参数敏感性分析：对比不同模型或震源参数下的波场特征差异

使用方法

1. 模型配置：通过界面导入或手动设置三维速度模型及介质参数
2. 震源设定：定义震源类型、空间位置、频率与波形函数
3. 模拟参数：设置网格大小（Δx,Δy,Δz）、时间步长（Δt）与总时长
4. 接收器布设：输入检波器坐标数组及采样频率
5. 执行模拟：启动有限差分计算，实时监测波场演化
6. 结果分析：查看波场动画、地震记录与特征图表，导出数据与报告

系统要求

• MATLAB R2020a或更高版本（需安装App Designer组件库）
• 推荐内存：16GB以上（用于处理大型三维模型）
• 磁盘空间：10GB以上可用空间（用于存储波场快照与输出数据）

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能，包括用户交互界面的启动与事件响应、三维速度模型的数据载入与预处理、基于交错网格有限差分法的波场数值计算循环执行控制、完全匹配层边界条件的实现、震源子波注入与接收器数据记录、波场快照的动态可视化渲染以及结果数据的导出与图表生成。该文件作为系统入口，协调各模块协同工作，完成了从参数输入到模拟结果输出的完整流程。