Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере
В связи с возрастающими требованиями сейсморазведки к более детальному изучению глубинного строения Земли, а также переходом к трехмерным наблюдениям необходимы значительные вычислительные ресурсы для обработки данных, особенно с применением таких объемных процедур, как миграция исходных сейсмограмм...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геоінформатика |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
2013
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97923 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере / А.О. Верпаховская, Г.Д. Сидоренко, В.Н. Пилипенко, Е.В. Пилипенко // Геоінформатика. — 2013. — № 3. — С. 47-58. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-97923 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Верпаховская, А.О. Сидоренко, Г.Д. Пилипенко, В.Н. Пилипенко, Е.В. 2016-04-05T09:36:10Z 2016-04-05T09:36:10Z 2013 Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере / А.О. Верпаховская, Г.Д. Сидоренко, В.Н. Пилипенко, Е.В. Пилипенко // Геоінформатика. — 2013. — № 3. — С. 47-58. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1684-2189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97923 550.834 В связи с возрастающими требованиями сейсморазведки к более детальному изучению глубинного строения Земли, а также переходом к трехмерным наблюдениям необходимы значительные вычислительные ресурсы для обработки данных, особенно с применением таких объемных процедур, как миграция исходных сейсмограмм (до суммы) и моделирование волнового поля. Для увеличения вычислительной мощности компьютера применяют многопроцессорные кластеры. При этом надо разрабатывать специальное программное обеспечение, которое предусматривает распараллеливание процесса вычислений на нескольких процессорах. Предложены алгоритмы конечно-разностной миграции исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля с распараллеливанием вычислений на заданном количестве процессоров. Эффективность разработок демонстрируется на модельных и практических примерах. У зв’язку із зростанням вимог сейсморозвідки до детальнішого вивчення глибинної будови Землі, а також переходом до тривимірних спостережень слід мати значні обчислювальні ресурси для обробки даних, особливо із застосуванням таких об’ємних процедур, як міграція спостережених сейсмограм (до суми) та моделювання хвильового поля. Для збільшення обчислювальної потужності комп’ютера застосовують багатопроцесорні кластери. При цьому потрібна розробка спеціального програмного забезпечення, яке передбачатиме розпаралелювання процесу обчислень на декількох процесорах. Запропоновано алгоритми скінченнорізницевої міграції вхідних сейсмограм і моделювання хвильового поля з розпаралелюванням обчислень на заданій кількості процесорів. Ефективність розробок показано на модельних і практичних прикладах. Given the increasing demand of seismic exploration for more detailed seismic study of the deep structure of the Earth, as well as the transition to 3D-observations, it is necessary to have significant computing resources to process data, in particular, to perform pre-stack migration procedures and modeling of the wave field. Multi-processor clusters are used to increase the calculation power of the computer. It is necessary to develop special software which provides parallelizing of calculation on several processors. The authors offer algorithms of pre-stack finite-difference migration and modeling of the wave field with parallelizing of calculation on a predeterminednumber of processors. The efficiency of the developed software is demonstrated on a model and practical examples. ru Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України Геоінформатика Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере Міграція спостережених сейсмограм і моделювання хвильового поля скінченно-різницевим методом з розпаралелюванням процесу обчислень на кластері A finite-deference method of pre-stack migration procedures and modeling of the wave field with parallelizing of calculation on cluster Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере |
| spellingShingle |
Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере Верпаховская, А.О. Сидоренко, Г.Д. Пилипенко, В.Н. Пилипенко, Е.В. Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери |
| title_short |
Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере |
| title_full |
Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере |
| title_fullStr |
Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере |
| title_full_unstemmed |
Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере |
| title_sort |
миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере |
| author |
Верпаховская, А.О. Сидоренко, Г.Д. Пилипенко, В.Н. Пилипенко, Е.В. |
| author_facet |
Верпаховская, А.О. Сидоренко, Г.Д. Пилипенко, В.Н. Пилипенко, Е.В. |
| topic |
Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери |
| topic_facet |
Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геоінформатика |
| publisher |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Міграція спостережених сейсмограм і моделювання хвильового поля скінченно-різницевим методом з розпаралелюванням процесу обчислень на кластері A finite-deference method of pre-stack migration procedures and modeling of the wave field with parallelizing of calculation on cluster |
| description |
В связи с возрастающими требованиями сейсморазведки к более детальному изучению глубинного строения Земли, а также переходом к трехмерным наблюдениям необходимы значительные вычислительные ресурсы для обработки данных, особенно с применением таких объемных процедур, как миграция исходных сейсмограмм (до суммы) и моделирование волнового поля. Для увеличения вычислительной мощности компьютера применяют многопроцессорные кластеры. При этом надо разрабатывать специальное программное обеспечение, которое предусматривает распараллеливание процесса вычислений на нескольких процессорах. Предложены алгоритмы конечно-разностной миграции исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля с распараллеливанием вычислений на заданном количестве процессоров. Эффективность разработок демонстрируется на модельных и практических примерах.
У зв’язку із зростанням вимог сейсморозвідки до детальнішого вивчення глибинної будови Землі, а також переходом до тривимірних спостережень слід мати значні обчислювальні ресурси для обробки даних, особливо із застосуванням таких об’ємних процедур, як міграція спостережених сейсмограм (до суми) та моделювання хвильового поля. Для збільшення обчислювальної потужності комп’ютера застосовують багатопроцесорні кластери. При цьому потрібна розробка спеціального програмного забезпечення, яке передбачатиме розпаралелювання процесу обчислень на декількох процесорах. Запропоновано алгоритми скінченнорізницевої міграції вхідних сейсмограм і моделювання хвильового поля з розпаралелюванням обчислень на заданій кількості процесорів. Ефективність розробок показано на модельних і практичних прикладах.
Given the increasing demand of seismic exploration for more detailed seismic study of the deep structure of the Earth, as well as the transition to 3D-observations, it is necessary to have significant computing resources to process data, in particular, to perform pre-stack migration procedures and modeling of the wave field. Multi-processor clusters are used to increase the calculation power of the computer. It is necessary to develop special software which provides parallelizing of calculation on several processors. The authors offer algorithms of pre-stack finite-difference migration and modeling of the wave field with parallelizing of calculation on a predeterminednumber of processors. The efficiency of the developed software is demonstrated on a model and practical examples.
|
| issn |
1684-2189 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97923 |
| citation_txt |
Миграция исходных сейсмограмм и моделирование волнового поля конечно-разностным методом с распараллеливанием процесса вычислений на кластере / А.О. Верпаховская, Г.Д. Сидоренко, В.Н. Пилипенко, Е.В. Пилипенко // Геоінформатика. — 2013. — № 3. — С. 47-58. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT verpahovskaâao migraciâishodnyhseismogrammimodelirovanievolnovogopolâkonečnoraznostnymmetodomsrasparallelivaniemprocessavyčisleniinaklastere AT sidorenkogd migraciâishodnyhseismogrammimodelirovanievolnovogopolâkonečnoraznostnymmetodomsrasparallelivaniemprocessavyčisleniinaklastere AT pilipenkovn migraciâishodnyhseismogrammimodelirovanievolnovogopolâkonečnoraznostnymmetodomsrasparallelivaniemprocessavyčisleniinaklastere AT pilipenkoev migraciâishodnyhseismogrammimodelirovanievolnovogopolâkonečnoraznostnymmetodomsrasparallelivaniemprocessavyčisleniinaklastere AT verpahovskaâao mígracíâspostereženihseismogramímodelûvannâhvilʹovogopolâskínčennoríznicevimmetodomzrozparalelûvannâmprocesuobčislenʹnaklasterí AT sidorenkogd mígracíâspostereženihseismogramímodelûvannâhvilʹovogopolâskínčennoríznicevimmetodomzrozparalelûvannâmprocesuobčislenʹnaklasterí AT pilipenkovn mígracíâspostereženihseismogramímodelûvannâhvilʹovogopolâskínčennoríznicevimmetodomzrozparalelûvannâmprocesuobčislenʹnaklasterí AT pilipenkoev mígracíâspostereženihseismogramímodelûvannâhvilʹovogopolâskínčennoríznicevimmetodomzrozparalelûvannâmprocesuobčislenʹnaklasterí AT verpahovskaâao afinitedeferencemethodofprestackmigrationproceduresandmodelingofthewavefieldwithparallelizingofcalculationoncluster AT sidorenkogd afinitedeferencemethodofprestackmigrationproceduresandmodelingofthewavefieldwithparallelizingofcalculationoncluster AT pilipenkovn afinitedeferencemethodofprestackmigrationproceduresandmodelingofthewavefieldwithparallelizingofcalculationoncluster AT pilipenkoev afinitedeferencemethodofprestackmigrationproceduresandmodelingofthewavefieldwithparallelizingofcalculationoncluster |
| first_indexed |
2025-11-25T22:33:12Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:33:12Z |
| _version_ |
1850566401897529344 |
| fulltext |
47ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
Ââåäåíèå. Ñåéñìîðàçâåäêà – íàèáîëåå èíôîð-
ìàòèâíûé ìåòîä èçó÷åíèÿ ãëóáèííîãî ñòðîåíèÿ
ñðåäû, ïîñêîëüêó äàåò âîçìîæíîñòü ïî íàáëþäåí-
íîìó âîëíîâîìó ïîëþ ïóòåì ïðèìåíåíèÿ ïðîöå-
äóðû ìèãðàöèè ñôîðìèðîâàòü èçîáðàæåíèå öåëå-
âûõ ãðàíèö ðàçäåëà è îáúåêòîâ ðàçâåäêè ñ èõ
ïðàâèëüíûì ïðîñòðàíñòâåííûì ïîëîæåíèåì âíóò-
ðè Çåìëè. Â òî æå âðåìÿ âîçðàñòàþùèå òðåáîâà-
íèÿ ñåéñìîðàçâåäêè ê ïîâûøåíèþ äåòàëüíîñòè
èññëåäîâàíèé, à òàêæå ïåðåõîä ê òðåõìåðíûì íà-
áëþäåíèÿì âëå÷åò íåîáõîäèìîñòü îáðàáàòûâàòü
çíà÷èòåëüíûå îáúåìû çàðåãèñòðèðîâàííûõ âîëíî-
âûõ ïîëåé. Êàê ïðàâèëî, íà îòäåëüíî âçÿòîì
êîìïüþòåðå îïåðàòèâíî îáðàáîòàòü òàêèå äàííûå
ñ ïðèìåíåíèåì ïðîöåäóð ìèãðàöèè èñõîäíûõ
ñåéñìîãðàìì è ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ íå-
âîçìîæíî, ïîýòîìó ñëåäóåò îáðàùàòüñÿ ê èñïîëü-
çîâàíèþ ñîâðåìåííûõ êîìïüþòåðíûõ òåõíîëîãèé,
íàïðèìåð, êëàñòåðîâ.
Êëàñòåð – ýòî îáúåäèíåíèå îäíîòèïíûõ ýëå-
ìåíòîâ (â äàííîì ñëó÷àå ïðîöåññîðîâ) â åäèíûé
áëîê. Ïîíÿòèå ìíîãîïðîöåññîðíîãî êëàñòåðà îò-
íîñèòåëüíî íåäàâíî âîøëî â íàó÷íûé ìèð. Îáúå-
äèíåíèå îáûêíîâåííûõ êîìïüþòåðîâ â êëàñòåð
íà÷àëîñü â 1989 ã., êîãäà Àë Ãåéñò ðàçðàáîòàë ñïå-
öèàëüíîå ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå â ðàìêàõ ïðî-
åêòà Parallel Virtual Machine â Îêðèäæñêîé íàöèî-
íàëüíîé ëàáîðàòîðèè [12]. Çàòåì â 1995 ã. øèðîêî
ñòàëè èñïîëüçîâàòü êëàñòåðû òèïà Beowulf, îñíî-
âàííûå íà îáû÷íûõ êîìïüþòåðàõ è ñâîáîäíî ðàñ-
ïðîñòðàíÿåìûõ îïåðàöèîííûõ ñèñòåìàõ ñ èñõîä-
íûìè êîäàìè (GNU/Linux, FreeBSD). Êëàñòåð
Beowulf âïåðâûå áûë ñîáðàí Òîìàñîì Ñòåðëèíãîì
è Äîíàëüäîì Áåêêåðîì äëÿ âîåííûõ öåëåé â
ÍÀÑÀ [8, 14] è ïîëó÷èë øèðîêîå ðàñïðîñòðàíå-
íèå çà ñ÷åò äîñòóïíîñòè â àïïàðàòóðíîé è ïðî-
ãðàììíîé îðãàíèçàöèè. Åñòåñòâåííî, ÷òî îáúåäè-
íåíèå íåñêîëüêèõ ïðîöåññîðîâ âåäåò ê çíà÷èòåëü-
íîìó óâåëè÷åíèþ âû÷èñëèòåëüíûõ ðåñóðñîâ ìà-
øèíû, ñëåäîâàòåëüíî, ïðèìåíåíèå êëàñòåðà áóäåò
ïîëåçíî ïðè ðåøåíèè òàêèõ îáúåìíûõ çàäà÷, êàê
ìàññîâàÿ îáðàáîòêà ïîòîêîâ äàííûõ áîëüøîãî
îáúåìà, ìíîãîïàðàìåòðè÷åñêèé àíàëèç äàííûõ,
ìîäåëèðîâàíèå ðàçíîãî ðîäà ïðîöåññîâ, ðåàëè-
ñòè÷íàÿ âèçóàëèçàöèÿ (â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðå-
ìåíè) áîëüøèõ íàáîðîâ äàííûõ è ò. ï.
 íàøèõ èññëåäîâàíèÿõ êëàñòåðíûå âû÷èñëå-
íèÿ íóæíû äëÿ ðåàëèçàöèè ïðîãðàìì, òðåáóþùèõ
ìîùíûå êîìïüþòåðíûå ðåñóðñû äëÿ ðàñ÷åòîâ,
à èìåííî: ïðè îáðàáîòêå ïðîôèëüíûõ ñ î÷åíü
ïëîòíîé ñèñòåìîé íàáëþäåíèé è òðåõìåðíûõ
ñåéñìè÷åñêèõ äàííûõ ñ ïðèìåíåíèåì ìèãðàöèè,
à òàêæå ïðè òðåõìåðíîì ìîäåëèðîâàíèè âîëíîâî-
ãî ïîëÿ ñî ñëîæíîé ìîäåëüþ ñðåäû. Òðåáîâàíèÿ ê
íàäåæíîñòè è òî÷íîñòè ìàòåìàòè÷åñêîãî àïïàðàòà
èõ ðåàëèçàöèè çíà÷èòåëüíî âîçðàñòàþò ïðè íåîá-
õîäèìîñòè èññëåäîâàíèÿ öåëåâûõ ãåîëîãè÷åñêèõ
îáúåêòîâ, ïîýòîìó î÷åíü âàæíû âûáîð îïòèìàëü-
íûõ ìåòîäîâ îáðàáîòêè äàííûõ è èõ ñîîòâåòñòâèå
ïîñòàâëåííûì çàäà÷àì ñåéñìîðàçâåäêè. Ïî íàøå-
ìó ìíåíèþ, ïðèìåíåíèå êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî ìå-
òîäà ðåøåíèÿ äèôôåðåíöèàëüíûõ óðàâíåíèé â
ïðîöåäóðàõ îáðàáîòêè ñåéñìè÷åñêèõ íàáëþäåíèé
ãàðàíòèðóåò êîððåêòíûé ðåçóëüòàò, ïîñêîëüêó ïî-
çâîëÿåò ïîëó÷èòü îäíîçíà÷íîå ðåøåíèå â êàæäîé
òî÷êå ïðîñòðàíñòâà.
 Èíñòèòóòå ãåîôèçèêè ÍÀÍ Óêðàèíû íà-
êîïëåí ìíîãîëåòíèé îïûò ñîçäàíèÿ è ïðîèçâîä-
ñòâåííîãî âíåäðåíèÿ ïðîãðàìì êàê äâóìåðíîé, òàê
è òðåõìåðíîé êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé ìèãðàöèè âîë-
íîâîãî ïîëÿ [4, 5], íàáëþäåííîãî â ïðîöåññå
ïîèñêà è ðàçâåäêè ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ. Êðîìå
òîãî, âåäóòñÿ ðàçðàáîòêè ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷å-
íèÿ êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíî-
ÓÄÊ 550.834
À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ1, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî2, Â.Í. Ïèëèïåíêî1, Å.Â. Ïèëèïåíêî1
ÌÈÃÐÀÖÈß ÈÑÕÎÄÍÛÕ ÑÅÉÑÌÎÃÐÀÌÌ
È ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈÅ ÂÎËÍÎÂÎÃÎ ÏÎËß ÊÎÍÅ×ÍÎ-ÐÀÇÍÎÑÒÍÛÌ ÌÅÒÎÄÎÌ
Ñ ÐÀÑÏÀÐÀËËÅËÈÂÀÍÈÅÌ ÏÐÎÖÅÑÑÀ ÂÛ×ÈÑËÅÍÈÉ ÍÀ ÊËÀÑÒÅÐÅ
 ñâÿçè ñ âîçðàñòàþùèìè òðåáîâàíèÿìè ñåéñìîðàçâåäêè ê áîëåå äåòàëüíîìó èçó÷åíèþ ãëóáèííîãî ñòðîåíèÿ
Çåìëè, à òàêæå ïåðåõîäîì ê òðåõìåðíûì íàáëþäåíèÿì íåîáõîäèìû çíà÷èòåëüíûå âû÷èñëèòåëüíûå ðåñóðñû äëÿ
îáðàáîòêè äàííûõ, îñîáåííî ñ ïðèìåíåíèåì òàêèõ îáúåìíûõ ïðîöåäóð, êàê ìèãðàöèÿ èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì
(äî ñóììû) è ìîäåëèðîâàíèå âîëíîâîãî ïîëÿ. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ âû÷èñëèòåëüíîé ìîùíîñòè êîìïüþòåðà ïðèìå-
íÿþò ìíîãîïðîöåññîðíûå êëàñòåðû. Ïðè ýòîì íàäî ðàçðàáàòûâàòü ñïåöèàëüíîå ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå, êî-
òîðîå ïðåäóñìàòðèâàåò ðàñïàðàëëåëèâàíèå ïðîöåññà âû÷èñëåíèé íà íåñêîëüêèõ ïðîöåññîðàõ. Ïðåäëîæåíû àëãî-
ðèòìû êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì è ìîäåëèðîâàíèå âîëíîâîãî ïîëÿ ñ
ðàñïàðàëëåëèâàíèåì âû÷èñëåíèé íà çàäàííîì êîëè÷åñòâå ïðîöåññîðîâ. Ýôôåêòèâíîñòü ðàçðàáîòîê äåìîíñòðè-
ðóåòñÿ íà ìîäåëüíûõ è ïðàêòè÷åñêèõ ïðèìåðàõ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: êîíå÷íî-ðàçíîñòíûé ìåòîä, ìèãðàöèÿ äî ñóììû, ìîäåëèðîâàíèå, âû÷èñëåíèÿ íà êëàñòåðå.
48 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
âîãî ïîëÿ îáùåé ãëóáèííîé òî÷êè (ÎÃÒ) è ñåéñ-
ìîãðàìì òî÷å÷íîãî èñòî÷íèêà êàê â äâóìåðíîì,
òàê è â òðåõìåðíîì âàðèàíòå äëÿ ðåøåíèÿ ðàçíûõ
ïðèêëàäíûõ çàäà÷ ñåéñìîðàçâåäêè [1–3].
Îäíîé èç çàäà÷ ìîäåëèðîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ ðàñ-
÷åò âîëíîâîãî ïîëÿ ñ ó÷åòîì ñêîðîñòíîé ìîäåëè
ãåîëîãè÷åñêîé ñðåäû, êîòîðàÿ íàèáîëåå ïîëíî îò-
âå÷àåò ðåàëüíûì óñëîâèÿì åå ãëóáèííîãî ñòðîå-
íèÿ, áåç ïðîâåäåíèÿ ïîëåâûõ íàáëþäåíèé. Ïðî-
öåäóðà ìîäåëèðîâàíèÿ ïîëåçíà òàêæå ïðè
ïëàíèðîâàíèè ñèñòåì íàáëþäåíèé, âûáîðå íàè-
áîëåå ïîäõîäÿùèõ ìåòîäîâ îáðàáîòêè çàðåãèñòðè-
ðîâàííîãî â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ âîëíîâîãî
ïîëÿ, äëÿ ïðîâåðêè ýôôåêòèâíîñòè è òî÷íîñòè
ðàçðàáîòàííîãî ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ è ïðè
âûáîðå âàðèàíòà ìèãðàöèè, êîòîðûé îáåñïå÷èò
íàèáîëåå òî÷íîå è êîððåêòíîå ðåøåíèå ïîñòàâ-
ëåííûõ çàäà÷.
Íåñìîòðÿ íà òî ÷òî ïåðâåíñòâî â ìèãðàöèè äî
ñóììû ïðèíàäëåæèò èíòåãðàëüíîìó ìåòîäó Êèðõ-
ãîôôà [7,13], ñðàâíåíèå ìîäåëüíûõ è ïðàêòè÷å-
ñêèõ èññëåäîâàíèé ïîçâîëÿåò ãîâîðèòü î ïðåèìó-
ùåñòâå êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî ìåòîäà [15]. Ê òîìó
æå ñîâðåìåííàÿ ðåàëèçàöèÿ ìèãðàöèè Êèðõãîôôà
÷àñòî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñâîåãî ðîäà êîìáèíà-
öèþ èíòåãðàëüíîãî è êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî ïîä-
õîäîâ, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, òàêæå óêàçûâàåò íà
ïðåèìóùåñòâà èìåííî êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî âàðè-
àíòà [10].
Íåîáõîäèìîñòü èçó÷åíèÿ ñëîæíîïîñòðîåííûõ
îáúåêòîâ ñåéñìè÷åñêîé ðàçâåäêè òðåáóåò ìàêñè-
ìàëüíîãî îòêàçà îò óïðîùåííûõ ïîäõîäîâ â âû-
ïîëíåíèè ïðîöåäóð ìîäåëèðîâàíèÿ è ìèãðàöèè ñ
äîñòèæåíèåì ïðè ýòîì âûñîêîé ñòåïåíè óñòîé÷è-
âîñòè è òî÷íîñòè âû÷èñëèòåëüíîãî ïðîöåññà,
à òàêæå äîñòîâåðíîñòè ðåçóëüòàòà. Ýòîé çàäà÷å, ïî
íàøåìó ìíåíèþ, ïîëíîñòüþ îòâå÷àåò êîíå÷íî-
ðàçíîñòíàÿ ðåàëèçàöèÿ ïðîöåäóð ìîäåëèðîâàíèÿ
è ìèãðàöèè ñ ðàñïàðàëëåëèâàíèåì ïðîöåññà âû-
÷èñëåíèé.
 ñòàòüå ðàññìàòðèâàþòñÿ òåîðåòè÷åñêèå îñíî-
âû òðåõìåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ
òî÷å÷íîãî èñòî÷íèêà è ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñ-
ìîãðàìì äëÿ ïðîôèëüíûõ íàáëþäåíèé, à òàêæå
àëãîðèòìû èõ ðåàëèçàöèè ñ ðàñïàðàëëåëèâàíèåì
ïðîöåññà âû÷èñëåíèé íà ìíîãîïðîöåññîðíîì êëà-
ñòåðå. Ïðîöåññ ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ ïðîèñõîäèò ïî
ïóíêòàì âîçáóæäåíèÿ. Äëÿ êàæäîãî ïóíêòà âîç-
áóæäåíèÿ ïðè ìîäåëèðîâàíèè âîëíîâîãî ïîëÿ
âûïîëíÿåòñÿ ïðÿìîå ïðîäîëæåíèå âîëíîâîãî ïîëÿ
îò èñòî÷íèêà, ïðè ìèãðàöèè – ïðÿìîå ïðîäîëæå-
íèå âðåìåííîãî è îáðàòíîå ïðîäîëæåíèå âîëíî-
âîãî ïîëåé, à çàòåì ôîðìèðóåòñÿ èçîáðàæåíèå
ñðåäû ïðè ñîâïàäåíèè çíà÷åíèé âðåìåíè ïðîäîë-
æåííûõ ïîëåé ïóòåì âûáîðêè àìïëèòóä íàáëþ-
äåííîãî âîëíîâîãî ïîëÿ. Ýôôåêòèâíîñòü ïðèìå-
íåíèÿ àëãîðèòìîâ è ïðîãðàìì ïî ðåàëèçàöèè
êëàñòåðíûõ âû÷èñëåíèé äëÿ êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé
ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì è òðåõìåðíîãî
ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ äåìîíñòðèðóåòñÿ
íà ìîäåëüíûõ è ïðàêòè÷åñêèõ ìàòåðèàëàõ.
Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî
òðåõìåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ òî-
÷å÷íîãî èñòî÷íèêà è àëãîðèòì ñ ðàñïàðàëëåëèâà-
íèåì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé íà íåñêîëüêèõ ïðîöåñ-
ñîðàõ. Ìîäåëèðîâàíèå âîëíîâîãî ïîëÿ –
âàæíûé ýòàï îáðàáîòêè è èíòåðïðåòàöèè ñåéñ-
ìè÷åñêîé èíôîðìàöèè. Îñíîâûâàåòñÿ îíî íà
ïðÿìîì ïðîäîëæåíèè âîëíîâîãî ïîëÿ, êîòîðîå
âûïîëíÿåòñÿ ïóòåì ðåøåíèÿ âîëíîâîãî óðàâíå-
íèÿ êîíå÷íî-ðàçíîñòíûì ìåòîäîì íà ñïåöèàëü-
íîé ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîé ñåòêå ñ çàäàí-
íîé ñêîðîñòíîé ìîäåëüþ ñðåäû. Äëÿ çàäà÷è
ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ òî÷å÷íîãî èñòî÷-
íèêà ïðèíèìàþòñÿ íóëåâûå êðàåâûå óñëîâèÿ,
à èìåííî çíà÷åíèÿ àìïëèòóäû ïîëÿ íà ãðàíè-
öàõ ñåòî÷íîé îáëàñòè ðàâíû íóëþ [2].
Ïðÿìîå ïðîäîëæåíèå âîëíîâîãî ïîëÿ âûïîë-
íÿåòñÿ ïóòåì ðåøåíèÿ âîëíîâîãî óðàâíåíèÿ, êî-
òîðîå â òðåõìåðíîì âàðèàíòå èìååò âèä
2 2 2 2
2 2 2 2 2
1 ,u u u u
x y z V t
∂ ∂ ∂ ∂
+ + =
∂ ∂ ∂ ∂
ãäå u = u(x, y, z) – àìïëèòóäà âîëíîâîãî ïîëÿ;
x, y, z – ïðîñòðàíñòâåííûå äåêàðòîâûå êîîðäèíàòû;
V = V(x, y, z) – ñêîðîñòü, êîòîðàÿ èçìåíÿåòñÿ ïî âñåì
ïðîñòðàíñòâåííûì êîîðäèíàòàì; t – âðåìÿ.
Äëÿ òðåõìåðíîãî ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ
èñïîëüçóåòñÿ ÷åòûðåõìåðíàÿ ïðîñòðàíñòâåííî-
âðåìåííàÿ ñåòêà ñ 11-òî÷å÷íûì øàáëîíîì (ðèñ. 1).
Íà ãîðèçîíòàëüíîé ïðîåêöèè ñåòêè æèðíûìè ëè-
íèÿìè âûäåëåíû òðè îñíîâíûõ ñðåçà, êîòîðûå èñ-
ïîëüçóþòñÿ äëÿ êîíòðîëÿ âû÷èñëåíèé (ðèñ. 1, à).
Òðåõìåðíàÿ ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ øàá-
ëîíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé øåñòèóãîëüíóþ ñåòî÷íóþ
ïðèçìó, êàæäàÿ ÿ÷åéêà êîòîðîé òàêæå ÿâëÿåòñÿ
ïðèçìîé ñ âûñîòîé, ñîîòâåòñòâóþùåé âûáðàííî-
ìó øàãó ïî ãëóáèíå ∆z, è îñíîâàíèåì â âèäå ðàâ-
íîñòîðîííåãî òðåóãîëüíèêà ñî ñòîðîíîé a
(ðèñ. 1, á).
Êðîìå çíà÷åíèé ∆z è à âõîäíûìè äàííûìè
ÿâëÿþòñÿ êîëè÷åñòâî øàãîâ ïî ãëóáèíå, ìàêñè-
ìàëüíîå âðåìÿ ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ è
ðàäèóñ îáëàñòè, ãäå áóäóò ïðîõîäèòü âû÷èñëåíèÿ.
Ïðîäîëæåíèå âîëíîâîãî ïîëÿ ïðåäïîëàãàåò
ðàñ÷åò ñðåçà âðåìåííîãî ïîëÿ íà îòäåëüíîì óðîâ-
íå ïî çíà÷åíèÿì ïîëÿ â óçëàõ ñåòêè íà äâóõ ïðå-
äûäóùèõ óðîâíÿõ íà÷èíàÿ ñ âðåìåííîãî óðîâíÿ
t = 0 è çàêàí÷èâàÿ ìàêñèìàëüíûì óðîâíåì t = tmax.
Íà êàæäîì âðåìåííîì óðîâíå ê àìïëèòóäå
ñèãíàëà ðàññ÷èòàííîãî âîëíîâîãî ïîëÿ â íà÷àëü-
íîé òî÷êå ïðîñòðàíñòâà (x0, y0, z0), êîòîðàÿ ïðè-
íàäëåæèò îáëàñòè ïðîäîëæåíèÿ ïîëÿ, ïðèáàâëÿåò-
ñÿ ñåéñìè÷åñêèé ñèãíàë, çàäàííûé ñîãëàñíî
ôîðìóëå èìïóëüñà Áåðëàãå [1]:
49ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
0 0( , , ) sin 2π exp ,t tu x z t A t
p r
= ⋅ −
ãäå p – ïðåîáëàäàþùèé ïåðèîä ñèãíàëà; r – êî-
ýôôèöèåíò çàòóõàíèÿ; t – âðåìÿ; A – àìïëèòóäà.
Ïðîäîëæåíèå âîëíîâîãî ïîëÿ âûïîëíÿåòñÿ ïî
ÿâíîé ñõåìå, êîòîðàÿ îòâå÷àåò 11-òî÷å÷íîìó ðàç-
íîñòíîìó øàáëîíó ÷åòûðåõìåðíîé ïðîñòðàíñòâåí-
íî-âðåìåííîé ñåòêè (ðèñ. 1, á):
( )
( )
2 2
10 0 9
1 2 3 4 5 6 02
7 0 82
2
2 6
3
1 2 .
u u u V t
u u u u u u u
a
u u u
z
= − + ∆ ×
× + + + + + − +
+ − + ∆
Ïðè îïðåäåëåíèè ïðîñòðàíñòâåííîé îáëàñòè
ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ íåîáõîäèìî ó÷èòû-
âàòü çàäàíèå áóôåðíîé çîíû, êîòîðàÿ óâåëè÷èâà-
åò îáëàñòü ðàñ÷åòà ïîëÿ è òðåáóåòñÿ äëÿ èñêëþ÷å-
íèÿ ïàðàçèòíûõ îòðàæåíèé îò áîêîâûõ ñòåíîê
ñåòêè. Øèðèíà çîíû óâåëè÷èâàåòñÿ êàê ïðè óâå-
ëè÷åíèè ãëóáèíû îáëàñòè ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâî-
ãî ïîëÿ, òàê è ïðè íàëè÷èè êðóòûõ ãðàíèö îòðà-
æåíèÿ.
Äëÿ îðãàíèçàöèè ñåòî÷íîãî ïðîäîëæåíèÿ ïîëÿ
íåîáõîäèìî ïåðåéòè íà ñåòêó òðåóãîëüíûõ ïðèçì,
ïîñêîëüêó ÿ÷åéêîé øàáëîíà ÿâëÿåòñÿ òðåóãîëüíàÿ
ïðèçìà. Ïðè ýòîì ðàçìåðû ñåòî÷íîé îáëàñòè áó-
äóò nnx × nny × nnz, ãäå
;nnz nz nd= +
( )( )( )1 / 2 3;nnx nx dx a nd= − + ⋅ +
( )( )( )1 / 3/ 2 2 3.nny ny dy a nd= − + ⋅ +
Ñîîòâåòñòâåííî äëÿ êîîðäèíàò x, y, z ñåòî÷-
íûìè êîîðäèíàòàìè áóäóò a, 3 / 2a , dz.
Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ íåîáõî-
äèìî èìåòü èíôîðìàöèþ î çíà÷åíèÿõ ñêîðî-
ñòíûõ ïàðàìåòðîâ â êàæäîì óçëå ïðîñòðàíñòâåí-
íî-âðåìåííîé ñåòêè âî âñåé îáëàñòè, ãäå
ïëàíèðóåòñÿ ïðîäîëæåíèå âîëíîâîãî ïîëÿ. Ïðè
ýòîì íàäî çíàòü ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ñêîðî-
ñòè äëÿ âñåé ìîäåëè ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ âðå-
ìåííîãî øàãà ∆t è êîëè÷åñòâà øàãîâ nt äëÿ äî-
ñòèæåíèÿ çàäàííîãî âî âõîäíûõ ïàðàìåòðàõ
ìàêñèìàëüíîãî âðåìåíè tmax. Çíà÷åíèå ∆t ðàññ÷è-
òûâàåòñÿ èç íåðàâåíñòâà
2 2
2 2
max 2 2
V
2
a zt
a z
∆
∆ ≤
+ ∆
. (1)
Âûïîëíåíèå íåðàâåíñòâà (1) ãàðàíòèðóåò óñ-
òîé÷èâîñòü ïðîöåññà êîíå÷íî-ðàçíîñòíûõ âû÷èñ-
ëåíèé.
Ïðè ïðîäîëæåíèè âðåìåííîãî ïîëÿ â ïàìÿòè
ìàøèíû ïîñòîÿííî íàõîäÿòñÿ çíà÷åíèÿ äâóõ óðîâ-
íåé âðåìåííîãî ïîëÿ.  íà÷àëå êàæäîãî öèêëà ïî
âðåìåíè ïåðåñ÷åò ïîëÿ íà óðîâåíü k + 1 ñ äâóõ
óðîâíåé k – 1 è k ïðîèñõîäèò ïîñëåäîâàòåëüíî ïî
òðåì öèêëàì ïî óçëàì ëèíèé âäîëü îñåé x, y è z.
Âîëíîâîå ïîëå íà âåðõíåé ãðàíè ñåòî÷íîé îáëàñ-
òè íà êàæäîì âðåìåííîì øàãå çàïîëíÿåòñÿ â êà-
÷åñòâå ðåçóëüòàòèâíîãî âî âíåøíåé ïàìÿòè. Îáúåì
ýòîé ïàìÿòè ìîæåò áûòü çíà÷èòåëüíûì, ïîñêîëü-
êó äëÿ äîñòèæåíèÿ âûñîêîãî óðîâíÿ äåòàëüíîñòè
ìîäåëèðóåìîãî ïîëÿ ñëåäóåò ïðèìåíÿòü ìàëûé
øàã ïî âðåìåíè. Òàêèì îáðàçîì, äëÿ êîíå÷íî-
ðàçíîñòíîãî òðåõìåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíî-
âîãî ïîëÿ íåîáõîäèìî ïîäêëþ÷àòü êëàñòåðíûå
âû÷èñëåíèÿ.
Àëãîðèòì ìîäåëèðîâàíèÿ òðåõìåðíîãî âîëíî-
âîãî ïîëÿ òî÷å÷íîãî èñòî÷íèêà ñ ðàñïàðàëëåëèâà-
íèåì íà íåñêîëüêèõ ïðîöåññîðàõ äëÿ óñêîðåííîãî
âû÷èñëåíèÿ îáúåìíûõ çàäà÷ ïðåäóñìàòðèâàåò ïîä-
ãîòîâêó âõîäíûõ äàííûõ, ïîñëåäîâàòåëüíûé ñòàðò
ïðîöåññîðîâ, âûáîð êàæäûì ïðîöåññîðîì ïàðà-
ìåòðîâ êîíêðåòíîãî ïóíêòà âîçáóæäåíèÿ è ñêîðî-
Ðèñ. 1. Ãîðèçîíòàëüíàÿ ïðîåêöèÿ (à) è 11-òî÷å÷íûé øàáëîí (á) ÷åòûðåõìåðíîé ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîé ñåòêè äëÿ
êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî òðåõìåðíîãî ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ
à á
50 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
ñòíîé ìîäåëè ñðåäû â åãî ðàñ÷åòíîé ñåòî÷íîé îá-
ëàñòè.  ïðîöåññå ñ÷åòà îñóùåñòâëÿåòñÿ êîíò-
ðîëüíàÿ çàïèñü â îòäåëüíûé ôàéë èíôîðìàöèè î
ïðîõîæäåíèè âû÷èñëåíèé ïî êàæäîìó ïðîöåññî-
ðó. Íà çàêëþ÷èòåëüíîì ýòàïå ïî îòäåëüíûì âðå-
ìåííûì ñðåçàì ôîðìèðóþòñÿ êóáû ðàñ÷åòíîãî
âîëíîâîãî ïîëÿ, êîòîðûå íàêàïëèâàþòñÿ â îáùåé
äèðåêòîðèè. Áëîê-ñõåìà îïèñàííîãî àëãîðèòìà
ìîäåëèðîâàíèÿ òðåõìåðíîãî âîëíîâîãî ïîëÿ òî-
÷å÷íîãî èñòî÷íèêà ñ ðàñïàðàëëåëèâàíèåì ïðîöåñ-
ñà âû÷èñëåíèé íà êëàñòåðå, êîòîðûé ñîñòîèò èç
òðåõ ïðîöåññîðîâ, ïîêàçàí íà ðèñ. 2.
Âàæíûì ýòàïîì àëãîðèòìà ìîäåëèðîâàíèÿ
òðåõìåðíîãî âîëíîâîãî ïîëÿ òî÷å÷íîãî èñòî÷íèêà
ÿâëÿåòñÿ çàäàíèå ñêîðîñòíîé ìîäåëè, êîòîðîå ñî-
ñòîèò â îïðåäåëåíèè ñêîðîñòè â êàæäîì óçëå ïðî-
ñòðàíñòâåííîé ñåòêè, èñïîëüçóåìîé ïðè âû÷èñëå-
íèÿõ. Äëÿ ýòîãî òðåáóþòñÿ ñëåäóþùèå äàííûå:
ïàðàìåòðû ñåòî÷íîé îáëàñòè; êîîðäèíàòû ïóíêòà
âîçáóæäåíèÿ (x0, y0, z0); íàçâàíèå ôàéëà, ñîäåðæà-
ùåãî òðåõìåðíûé ìàññèâ ñêîðîñòè; êîîðäèíàòû
ïåðâîãî óçëà ìàññèâà ñêîðîñòè (xV , yV); øàãè ïî
îñÿì êîîðäèíàò ìàññèâà ñêîðîñòè (∆xV , ∆yV , ∆zV );
êîëè÷åñòâî øàãîâ ïî îñÿì êîîðäèíàò â ìàññèâå
ñêîðîñòè (nx, ny, nz). Ïî çàäàííûì ïàðàìåòðàì èí-
òåðïîëÿöèåé îïðåäåëÿåòñÿ çíà÷åíèå ñêîðîñòè â êàæ-
äîì óçëå êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé ñåòêè (ñì. ðèñ. 1, à).
Äëÿ íà÷àëà ïðîöåññà ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ âû-
÷èñëåíèé ãîòîâèòñÿ çàäàíèå, êîòîðîå ñîäåðæèò
èíôîðìàöèþ î êîëè÷åñòâå ïðîöåññîðîâ, íåîáõî-
äèìûõ äëÿ âûïîëíåíèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíîâî-
ãî ïîëÿ, à òàêæå íîìåðà ïåðâîãî è ïîñëåäíåãî
ïóíêòîâ âîçáóæäåíèé, äëÿ êîòîðûõ áóäåò ðàññ÷è-
òàíî âîëíîâîå ïîëå. Èìåííî ïî ïóíêòàì âîçáóæ-
äåíèÿ ïðîèñõîäèò ïðîöåññ ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ.
Ïðè ýòîì âàæíà ïðàâèëüíî îðãàíèçîâàííàÿ ñèí-
õðîííàÿ ðàáîòà îòäåëüíûõ ïðîöåññîðîâ, ÷òîáû íå
áûëî íàêëàäîê èëè ïåðåçàïèñè ðåçóëüòàòîâ. Â íà-
øåì ñëó÷àå ýòî äîñòèãàåòñÿ ïðîãðàììèðîâàíèåì â
ñèñòåìå Linux ñ ïîìîùüþ áèáëèîòåêè Posix
Threads, êîòîðàÿ ñîäåðæèò ôóíêöèè óïðàâëåíèÿ
ïîòîêàìè.
Ñîãëàñíî ðàçðàáîòàííîìó àëãîðèòìó ñîçäàíî
ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå, êîòîðîå áûëî îïðîáî-
âàíî íà ïðèìåðàõ ñ ðàçíîé ñòåïåíüþ ñëîæíîñòè
ñêîðîñòíûõ ìîäåëåé ñðåäû.
Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû òðè ñðåçà ñêîðîñòíîé ìî-
äåëè ñðåäû, êîòîðàÿ ñîäåðæèò äâå ãðàíèöû ðàçäå-
ëà è íàðóøåíèå. Äëÿ äàííîé ìîäåëè âûïîëíåíî
êîíå÷íî-ðàçíîñòíîå ìîäåëèðîâàíèå âîëíîâîãî
ïîëÿ ñ ïðèìåíåíèåì îïèñàííîãî àëãîðèòìà ñ ðàñ-
ïàðàëëåëèâàíèåì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé. Ïðè ýòîì
áûëè çàäåéñòâîâàíû òðè ïðîöåññîðà è âûáðàíû
ïÿòü ïóíêòîâ âîçáóæäåíèÿ. Ñðåçû ñìîäåëèðîâàí-
íîãî âîëíîâîãî ïîëÿ äëÿ îäíîãî ïóíêòà âîçáóæ-
äåíèÿ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 4.
Äëÿ ïðîâåðêè êîððåêòíîñòè âûïîëíåíèÿ ìî-
äåëèðîâàííîãî âîëíîâîãî ïîëÿ ïî ïðåäëîæåííî-
Ðèñ. 2. Áëîê-ñõåìà àëãîðèòìà ìîäåëèðîâàíèÿ òðåõìåðíîãî
âîëíîâîãî ïîëÿ òî÷å÷íîãî èñòî÷íèêà ñ ðàñïàðàëëåëèâàíè-
åì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé íà òðåõ ïðîöåññîðàõ
Ðèñ. 3. Îòäåëüíûå ñðåçû òðåõìåðíîé ñêîðîñòíîé ìîäåëè ñðåäû
51ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
ìó àëãîðèòìó â ñêîðîñòíóþ ìîäåëü áûëè âíåñåíû
èçìåíåíèÿ â âèäå íåáîëüøîé ñèíêëèíàëè íà âåðõ-
íåé ãðàíèöå ðàçäåëà (ðèñ. 5). Êàê ïîêàçûâàþò
ðèñ. 3–6, ñìîäåëèðîâàííûå âîëíîâûå ïîëÿ ñîäåð-
æàò âñþ íåîáõîäèìóþ èíôîðìàöèþ î ñòðîåíèè
ñðåäû, ñîîòâåòñòâåííî çàäàííîì ñêîðîñòíûìè ìî-
äåëÿìè, ÷òî ïîäòâåðæäàåò êîððåêòíîñòü ïðåäëî-
æåííîãî ìåòîäà êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî òðåõìåðíî-
ãî ìîäåëèðîâàíèÿ ñ ðàñïàðàëëåëèâàíèåì ïðîöåññà
âû÷èñëåíèé íà êëàñòåðå.
Ðèñ. 4. Ñðåçû òðåõìåðíîãî ñìîäåëèðîâàííîãî âîëíîâîãî ïîëÿ, êîòîðûå ñîîòâåòñòâóþò ñðåçàì ñêîðîñòíîé ìîäåëè, ïîêà-
çàííûì íà ðèñ. 3
Ðèñ. 5. Ñðåçû èçìåíåííîé òðåõìåðíîé ñêîðîñòíîé ìîäåëè ñðåäû
Ðèñ. 6. Ñðåçû òðåõìåðíîãî ñìîäåëèðîâàííîãî âîëíîâîãî ïîëÿ, êîòîðûå ñîîòâåòñòâóþò ñðåçàì ñêîðîñòíîé ìîäåëè, ïîêà-
çàííûì íà ðèñ. 5
52 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé
ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì è àëãîðèòì ñ ðàñ-
ïàðàëëåëèâàíèåì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé íà íåñêîëü-
êèõ ïðîöåññîðàõ. Çàêëþ÷èòåëüíîé ïðîöåäóðîé îá-
ðàáîòêè ñåéñìè÷åñêèõ íàáëþäåíèé ÿâëÿåòñÿ
ìèãðàöèÿ, êîòîðàÿ ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü êàðòèíó
ãëóáèííîãî ñòðîåíèÿ èçó÷àåìîé ñðåäû ñî âñåìè
äåòàëÿìè è îñîáåííîñòÿìè. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ
äëÿ ïîëó÷åíèÿ íàèáîëåå ïîëíîãî è êà÷åñòâåííî-
ãî ðåçóëüòàòà ìèãðàöèè ïðèìåíÿþò ìèãðàöèþ
“äî ñóììû” èëè ìèãðàöèþ èñõîäíûõ ñåéñìî-
ãðàìì.
Èñõîäÿ èç ñóùåñòâóþùèõ íàó÷íûõ ïóáëè-
êàöèé, íàèáîëåå ïîïóëÿðíà âåðñèÿ RTM
(Reverse Time Migration) êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî
ôîðìèðîâàíèÿ èçîáðàæåíèÿ äî ñóììû [9, 11].
Èäåÿ âåðñèè çàêëþ÷àåòñÿ â âûïîëíåíèè äâóõ
ïðîäîëæåíèé âîëíîâîãî ïîëÿ: ïðÿìîãî îò òî-
÷å÷íîãî èñòî÷íèêà è îáðàòíîãî îò ïðèåìíèêîâ,
à çàòåì ïðîöåäóðû ñâåðòêè ýòèõ äâóõ ïðîäîë-
æåííûõ âîëíîâûõ ïîëåé. Ïðè òàêîì ïîäõîäå
äëÿ ïðîôèëüíûõ íàáëþäåíèé íåîáõîäèìî âû-
ïîëíÿòü äâàæäû ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîé
ðàñ÷åò âîëíîâîãî ïîëÿ íà òðåõìåðíîé ñåòêå.
Ïðè ýòîì îäíî èç ïîëåé ñîõðàíÿåòñÿ â ïàìÿòè,
ïîêà ðàññ÷èòûâàåòñÿ âòîðîå, à çàòåì âûïîëíÿ-
åòñÿ ïðîöåäóðà èõ ñâåðòêè.
 íàøåì ïîäõîäå îñíîâîé êîíå÷íî-ðàçíî-
ñòíîé ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì ñëóæàò
îáðàòíîå ïðîäîëæåíèå âîëíîâîãî ïîëÿ, íàáëþ-
äåííîãî íà çåìíîé ïîâåðõíîñòè, è ïðÿìîå ïðî-
äîëæåíèå âðåìåííîãî ïîëÿ òî÷å÷íîãî èñòî÷íèêà.
 ïðîöåññå ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ ïî êàæ-
äîìó ïóíêòó âîçáóæäåíèÿ â ïðîñòðàíñòâåííûõ
óçëàõ ðàçíîñòíîé ñåòêè âûáèðàþòñÿ çíà÷åíèÿ
àìïëèòóä ïîëÿ, êîòîðûå ïðèíàäëåæàò ìèãðàöè-
îííîìó èçîáðàæåíèþ. Óñëîâèåì âûáîðà ñëóæèò
ñîâïàäåíèå â òåêóùåì óçëå ñåòêè çíà÷åíèé âðå-
ìåííîãî ïîëÿ è âðåìåíè ïðîäîëæåííîãî âîëíî-
âîãî ïîëÿ.
 îñíîâå ïðîäîëæåíèÿ âðåìåííîãî ïîëÿ èñ-
òî÷íèêà ëåæèò ðåøåíèå óðàâíåíèÿ ýéêîíàëà, êî-
òîðîå â äåêàðòîâîé ñèñòåìå êîîðäèíàò èìååò âèä
2 2
2
1 ,
( , )
t t
x z V x z
∂ ∂ + = ∂ ∂
ãäå V – ñêîðîñòü, ëèíåéíî âîçðàñòàþùàÿ ñ ãëóáè-
íîé: V = V0(1 + βz), V0 – ñêîðîñòü íà çåìíîé ïî-
âåðõíîñòè; β – êîíñòàíòà.
Äëÿ ïðîäîëæåíèÿ âðåìåííîãî ïîëÿ â íàøåì
ñëó÷àå èñïîëüçóåòñÿ ðàçíîñòíàÿ ñåòêà, êîòîðàÿ ÿâ-
ëÿåòñÿ îðòîãîíàëüíîé ñèñòåìîé ëó÷åé è èçîõðîí
(ðèñ. 7). Òàêîé âûáîð ñåòêè îáåñïå÷èâàåò íàèáî-
ëåå ïðèáëèæåííûé ðàñ÷åò ïîëÿ ê ðåàëüíîìó ðàñ-
ïðîñòðàíåíèþ ñåéñìè÷åñêèõ âîëí â ñðåäå. Ïåðå-
õîä ê íîâîé ñèñòåìå ëó÷åé γ è èçîõðîí τ
îñóùåñòâëÿåòñÿ ñîãëàñíî ôîðìóëàì
( )
( )
( )
2 2
2 2 2
2arctg ;
2
arch 1 .
2 1
x
x z z
x z
z
γ =
β + +
β +
τ = +
β +
Äèôôåðåíöèàëüíàÿ çàäà÷à êîíå÷íî-ðàçíîñò-
íîãî ïðîäîëæåíèÿ âðåìåííîãî ïîëÿ â íîâîé ñèñ-
òåìå êîîðäèíàò çàêëþ÷àåòñÿ â ðåøåíèè óðàâíå-
íèÿ
( ) ( )
( ) ( )
2 2
2
22 2
, ,1
sh
1 0
, ch cos sh
t t
V
∂ γ τ ∂ γ τ
+ + − ∂τ ∂γγ
− =
γ τ β τ − γ τ
(2)
ñ íà÷àëüíûì óñëîâèåì â èñòî÷íèêå t(γ, 0) = 0 è
ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè t(γ1, τ) = 0; t(γ2, τ) = 0, êî-
òîðûå îïðåäåëÿþò âðåìÿ â ëó÷àõ, îãðàíè÷èâàþ-
ùèõ îáëàñòü ðåøåíèÿ.
Ïðîäîëæåíèå âðåìåííîãî ïîëÿ âûïîëíÿåòñÿ
àïïðîêñèìàöèåé äèôôåðåíöèàëüíîãî óðàâíåíèÿ
(2) êîíå÷íî-ðàçíîñòíûì íà ñåòêå ñ ÷åòûðåõòî÷å÷-
íûì øàáëîíîì, ïî äâóõóðîâíåâîé îòíîñèòåëüíî
èçîõðîí ÿâíîé ñõåìå, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò êâàä-
ðàòè÷íóþ ñòåïåíü ïðèáëèæåíèÿ:
2 2
, 1 , 22i j i j
t tt t+
∂ ∆τ ∂ = + ∆τ + ∂τ ∂τ
,
ãäå [...] – êîíå÷íî-ðàçíîñòíîå ïðèáëèæåíèå ñîîò-
âåòñòâåííûõ äèôôåðåíöèàëüíûõ îïåðàòîðîâ.
ßâíàÿ ñõåìà ðåøåíèÿ ïðèâîäèò ê óñëîâíîé
óñòîé÷èâîñòè, ôèçè÷åñêèé ñìûñë êîòîðîé â äàí-
íîé çàäà÷å ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû ëó÷, êîòîðûé
ïðèõîäèò â óçåë ðàçíîñòíîé ñåòêè (i, j +1), íå âû-
õîäèë çà ïðåäåëû øàáëîíà, îãðàíè÷èâàþùåãîñÿ
óçëàìè (i – 1, j) è (i + 1, j) (ðèñ. 7).
Ðèñ. 7. Ñåòêà îðòîãîíàëüíîé ñèñòåìû ëó÷åé è èçîõðîí äëÿ
êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî ïðîäîëæåíèÿ âðåìåííîãî ïîëÿ
53ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
 àëãîðèòìå ïðîäîëæåíèÿ âðåìåííîãî ïîëÿ
ïðåäâèäåíû ñèòóàöèè, êîãäà íàðóøåíà êîððåêò-
íîñòü ïðîöåññà âû÷èñëåíèé, ñâÿçàííûõ ñ íåëèíåé-
íîñòüþ óðàâíåíèÿ ýéêîíàëà è ñêà÷êîîáðàçíûì èç-
ìåíåíèåì ñêîðîñòè â ñðåäå. Â òàêèõ ñèòóàöèÿõ íà
ïåðâîì ýòàïå âû÷èñëåíèé îïðåäåëÿåòñÿ âðåìÿ â
òåõ óçëàõ ñåòêè, â êîòîðûõ åãî ìîæíî âû÷èñëèòü,
à íà âòîðîì ýòàïå – â ïðîïóùåííûõ óçëàõ ïóòåì
èíòåðïîëÿöèè èëè ýêñòðàïîëÿöèè. Òàêèì îáðàçîì,
ïðîèñõîäèò åñòåñòâåííîå ñãëàæèâàíèå, êîòîðîå â
äàííîì ñëó÷àå íîñèò ëîêàëüíûé õàðàêòåð.
Ïðîäîëæåíèå âîëíîâîãî ïîëÿ – íàèáîëåå
ñëîæíûé ïðîöåññ â àëãîðèòìå êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé
ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì, ïîñêîëüêó äàæå
â äâóìåðíîì âàðèàíòå âûïîëíÿåòñÿ íà òðåõìåð-
íîé ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîé ñåòêå. Äèôôå-
ðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå, îïèñûâàþùåå ïîâåäåíèå
âîëíîâîãî ïîëÿ â äâóìåðíîé ñðåäå, èìååò âèä
( )
2 2 2
2
2 2 2,
u u uV x z
x x z
∂ ∂ ∂
= + ∂ ∂ ∂
, (3)
ãäå u – àìïëèòóäà ïîëÿ.
Çàäà÷à îáðàòíîãî ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî
ïîëÿ ñîñòîèò â ðàñ÷åòå âîëíîâîãî ïîëÿ u(x, z, t) â
ïàðàëëåëåïèïåäå, îãðàíè÷åííîì ãðàíÿìè z = 0,
z = zm, t = 0, t = tm, x = x1, x = x2, ãäå tm – ìàêñè-
ìàëüíîå âðåìÿ ðåãèñòðàöèè êîëåáàíèé; zm – ìàê-
ñèìàëüíàÿ ãëóáèíà ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ;
x1 è x2 – êîîðäèíàòû ñîîòâåòñòâåííî íà÷àëà è êîí-
öà ïðîôèëÿ. Ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè âûñòóïàþò
íóëåâûå çíà÷åíèÿ íà ãðàíÿõ ïðÿìîóãîëüíîé îá-
ëàñòè u(x, zm, t) = 0, u(x1, z, t) = 0, u(x2, z, t) = 0, à
òàêæå ïîëå íà çåìíîé ïîâåðõíîñòè u(x, 0, t) = Ux,t.
 êà÷åñòâå íà÷àëüíîãî óñëîâèÿ ðàññìàòðèâàåòñÿ
íóëåâîå çíà÷åíèå ïîëÿ íà âðåìåíè, áîëüøåì tm:
( , , ) 0mu x z t = ;
( , , ) 0
mt t
u x z t
t =
∂
=
∂
.
Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî àëãîðèòìîâ ïðîäîëæå-
íèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ, íî â äàííîì ñëó÷àå ïðèìå-
íÿåòñÿ íàèáîëåå áûñòðûé èç íèõ, îñíîâàííûé íà
ÿâíîé ñõåìå êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî ðåøåíèÿ óðàâ-
íåíèÿ (3) íà ñåìèòî÷å÷íîì øàáëîíå (ðèñ. 8) ïðÿ-
ìîóãîëüíîé ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîé ñåòêè:
( ) ( )
2 2
1 1
, , ,2 2
2 2
1, 1, , 1 , 12 2
2 1k k k
i j i j i j
k k k k
i j i j i j i j
t tu u u
x z
t tu u u u
x z
− +
+ − + −
∆ ∆
= − + − − + ∆ ∆
∆ ∆
+ + + +
∆ ∆
.
Ïðîâåðêà êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé àïïðîêñèìàöèè
äèôôåðåíöèàëüíîãî óðàâíåíèÿ (3) ñ ïîìîùüþ
ðàçëîæåíèÿ â ðÿä Òåéëîðà ïîêàçàëà êâàäðàòè÷-
íóþ ñòåïåíü ïðèáëèæåíèÿ O(∆x2, ∆z2, ∆t2), ÷òî îç-
íà÷àåò óìåíüøåíèå â êâàäðàòè÷íîé çàâèñèìîñòè
îøèáêè ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ ïðè óìåíü-
øåíèè øàãîâ ïî ñåòêå ∆x, ∆z, ∆t. Ïðè ýòîì óñëî-
âèåì êîððåêòíîñòè ðåøåíèÿ ÿâëÿåòñÿ íåðàâåíñòâî
, 2 2
max i jp
x zt V
x z
∆ ∆
∆ ⋅ ≤
∆ + ∆
.
Òàêèì îáðàçîì, êîíå÷íî-ðàçíîñòíàÿ ìèãðà-
öèÿ èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì, îñíîâàííàÿ íà ïðÿ-
ìîì ïðîäîëæåíèè âðåìåííîãî ïîëÿ è îáðàòíîì
ïðîäîëæåíèè âîëíîâîãî ïîëÿ ïî îïèñàííûì ñõå-
ìàì, ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü êîððåêòíîå èçîáðàæå-
íèå ãëóáèííîãî ñòðîåíèÿ ñðåäû ïî èñõîäíîìó
âîëíîâîìó ïîëþ. Ïîñêîëüêó ýòî äîâîëüíî òðó-
äîåìêèé ïðîöåññ, íåîáõîäèìî ïðèâëå÷åíèå äî-
ïîëíèòåëüíûõ ìàøèííûõ ðåñóðñîâ, òàêèõ êàê
êëàñòåð.
Àëãîðèòì êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé ìèãðàöèè èñ-
õîäíûõ ñåéñìîãðàìì ñ ðàñïàðàëëåëèâàíèåì ïðî-
öåññà âû÷èñëåíèé íà êëàñòåðå ïðåäóñìàòðèâàåò
ñëåäóþùåå: ïîäãîòîâêó äàííûõ, ïàðàëëåëüíûå
ìèãðàöèîííûå ðàñ÷åòû è ôîðìèðîâàíèå ðåçóëü-
òàòèâíîãî ïðîôèëüíîãî èçîáðàæåíèÿ ñðåäû. Ïðî-
öåññ ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ ïðîèñõîäèò ïðè ìèãðà-
öèè îòäåëüíûõ ïóíêòîâ âîçáóæäåíèÿ, ïðè÷åì
çàäàíèå íàäî ïîäãîòîâèòü òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû
íå ïðîèñõîäèëî ïîâòîðíîé îáðàáîòêè è ïåðåñå÷å-
íèÿ ðàñ÷åòîâ ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîðîâ íà åäèíîì
ìàññèâå ïàìÿòè êëàñòåðà. Áëîê-ñõåìà âûïîëíåíèÿ
êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìî-
ãðàìì ñ ïðèâëå÷åíèåì íåîáõîäèìîãî êîëè÷åñòâà
ïðîöåññîðîâ ïîêàçàíà íà ðèñ. 9.
Ïðîãðàììíî ïðîöåññ ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ âû-
÷èñëåíèé, êàê óæå óêàçûâàëîñü ðàíåå, ðåàëèçîâàí
â ñèñòåìå Linux ñ èñïîëüçîâàíèåì áèáëèîòåêè äëÿ
ìíîãîïðîöåññîðíîãî ñ÷åòà Posix Threads. Êîëè÷å-
ñòâî ïðîöåññîðîâ ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ â çàäàíèè.
Ïîñëå îêîí÷àíèÿ ìèãðàöèè ñåéñìîãðàìì îòäåëü-
íûõ ïóíêòîâ âîçáóæäåíèÿ ôîðìèðîâàíèå ñóììàð-
Ðèñ. 8. Ñåìèòî÷å÷íûé øàáëîí ïðÿìîóãîëüíîé òðåõìåðíîé
ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîé ñåòêè äëÿ êîíå÷íî-ðàçíîñòíî-
ãî ïðîäîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ
54 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
íîãî èçîáðàæåíèÿ ïðîèñõîäèò âíå êëàñòåðà, íå-
ïîñðåäñòâåííî íà êîìïüþòåðå ïîëüçîâàòåëÿ.
Ñîîòâåòñòâåííî ðàçðàáîòàííîìó àëãîðèòìó
óñîâåðøåíñòâîâàíî ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå
ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì ñ ðàñïàðàëëåëè-
âàíèåì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé. Ïðîãðàììû áûëè
îïðîáîâàíû íà ïðàêòè÷åñêîì ìàòåðèàëå, íàáëþ-
äåííîì ïðè ìîðñêîé ñåéñìîðàçâåäêå. Ðàññìîòðèì
ïðèìåð èõ ïðèìåíåíèÿ áîëåå äåòàëüíî.
Ïðàêòè÷åñêèé ïðèìåð ïðèìåíåíèÿ êîíå÷íî-ðàç-
íîñòíîé ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì. Êàê ïî-
êàçûâàåò ïðàêòèêà, íåîáõîäèìîñòü èçó÷åíèÿ ñëîæ-
íûõ ïî ãåîëîãè÷åñêèì óñëîâèÿì îáúåêòîâ
ðàçâåäêè òðåáóåò îòîéòè îò óïðîùåííûõ ïîäõî-
äîâ â ðåàëèçàöèè ïðîöåäóð ìèãðàöèè, îðèåíòèðó-
ÿñü íà äîñòèæåíèå âûñîêîé ñòåïåíè óñòîé÷èâîñòè
ïðè òðàíñôîðìàöèè âîëíîâîãî ïîëÿ â èçîáðàæå-
íèå ñðåäû. Èìåííî êîíå÷íî-ðàçíîñòíûé ìåòîä
ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì ñ ðàñïàðàëëåëè-
âàíèåì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé â ïîëíîé ìåðå îòâå-
÷àåò ýòîé çàäà÷å.
ÃÃÏ “Óêðãåîôèçèêà” áûëè âûïîëíåíû ïðî-
ôèëüíûå ñåéñìè÷åñêèå íàáëþäåíèÿ â ñåâåðî-çà-
ïàäíîé ÷àñòè ×åðíîãî ìîðÿ ñ öåëüþ äåòàëüíîãî
èçó÷åíèÿ ãåîëîãè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ Àðõàíãåëüñêîé
ñòðóêòóðû ïî îòëîæåíèÿì ïàëåîöåíà è ïîäãîòîâ-
êè ðåêîìåíäàöèé ïî ðàçìåùåíèþ ïîèñêîâî-ðàç-
âåäî÷íûõ ñêâàæèí ãëóáîêîãî áóðåíèÿ íà èññëå-
äóåìîé ïëîùàäè. Ñòðóêòóðíî-òåêòîíè÷åñêàÿ ñõåìà
ðàéîíà èññëåäîâàíèé è ðàñïîëîæåíèÿ ñåéñìè÷å-
ñêîãî ïðîôèëÿ, êîòîðûé áûë âûáðàí äëÿ ïðèìåðà
ïðèìåíåíèÿ ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì ñ
ðàñïàðàëëåëèâàíèåì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé, ïðåä-
ñòàâëåíà íà ðèñ. 10. Ãëóáèíà ìîðÿ íà ó÷àñòêå, ãäå
ïðîâîäèëèñü íàáëþäåíèÿ, äîñòèãàëà 100 ì.
Àðõàíãåëüñêîå ïîäíÿòèå áûëî îáíàðóæåíî
ñåéñìîðàçâåäêîé ìåòîäîì îòðàæåííûõ âîëí
(ÌÎÂ) â 1965 ã. â îòëîæåíèÿõ ìàéêîïà è ýîöåíà.
Äàëüíåéøåå èçó÷åíèå ãåîëîãè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ è
íåôòåãàçîíîñíîñòè ýòîé ñòðóêòóðû áûëî òåñíî
ñâÿçàíî ñ ïðîâåäåíèåì ãåîëîãî-ãåîôèçè÷åñêèõ
ðàçâåäî÷íûõ ðàáîò â ðàéîíå ñåâåðî-çàïàäíîãî
øåëüôà ×åðíîãî ìîðÿ.
Ñîãëàñíî ñòðóêòóðíî-òåêòîíè÷åñêîé ñõåìå ñå-
âåðî-çàïàäíîé ÷àñòè ×åðíîãî ìîðÿ (ðèñ. 10), Àð-
õàíãåëüñêàÿ ïëîùàäü íàõîäèòñÿ â ãðàíèöàõ Êàð-
êèíèòñêî-Ñåâåðî-Êðûìñêîãî ïðîãèáà, â ñàìîé
ãëóáîêîé åãî ÷àñòè, ñ ñåâåðà îãðàíè÷åíà Ñóëèì-
ñêî-Òàðõàíêóòñêèì ðàçëîìîì.
Êàðêèíèòñêî-Ñåâåðî-Kðûìñêèé ïðîãèá ïðè-
óðî÷åí ê ñëîæíîïîñòðîåííîé çîíå ñî÷ëåíåíèÿ
äðåâíåé Âîñòî÷íî-Åâðîïåéñêîé ïëàòôîðìû è
Ñêèôñêîé ïëèòû è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãðàáåíî-
ïîäîáíóþ ñòðóêòóðó, îáðàçîâàííóþ â ðàííåì ìåëó
êàê âíóòðèêîíòèíåíòàëüíûé ðèôò.
Ïî ñåéñìè÷åñêèì äàííûì, âäîëü îñè ïðîãèáà
Êàðêèíèòñêîãî ðèôòà ôèêñèðóåòñÿ ñóáøèðîòíûé
Ñóëèíñêî-Òàðõàíêóòñêèé ðàçëîì, êîòîðûé ðàñ-
ñìàòðèâàåòñÿ êàê óäëèíåííàÿ çîíà ðèôòîâûõ ñáðî-
ñîâ. Â ïðîöåññå ðèôòîãåíåçà ðàçëîì ïðåäñòàâëÿë
ñîáîé íîðìàëüíûé ñáðîñ, êîòîðûé áûë èíâåðòè-
ðîâàí è ïðåîáðàçîâàëñÿ â íàäâèã â ïåðèîä êàéíî-
çîéñêîé òåêòîíè÷åñêîé àêòèâíîñòè, ãäå îòîáðàæà-
åòñÿ â âèäå íàäâèãà â âåðõíåìåëîâûõ è
ïàëåîãåíîâûõ îòëîæåíèÿõ. Âî âðåìÿ èíâåðñèè
âäîëü ýòîãî íàäâèãà â ïîñëåìåëîâóþ ýïîõó ñôîð-
ìèðîâàëèñü ñòðóêòóðû Àðõàíãåëüñêàÿ, Ãàìáóðöå-
âà, Øòîðìîâàÿ [6].
Òåõíîëîãè÷åñêèì öåíòðîì ÃÃÏ “Óêðãåîôèçè-
êà” âûïîëíåíà îáðàáîòêà ìàòåðèàëîâ ïðîôèëÿ â
ñèñòåìå ProMAX. Ïðåæäå âñåãî, íà îñíîâå àíàëè-
çà ýòèõ ìàòåðèàëîâ ïî èññëåäóåìîìó ó÷àñòêó ïðî-
âåäåíà îáðàáîòêà ñåéñìè÷åñêèõ äàííûõ äëÿ ïîëó-
÷åíèÿ ìàêñèìàëüíî ðàçðåøåííîé ñåéñìè÷åñêîé
çàïèñè âîëíîâîãî ïîëÿ è ïîäàâëåíèÿ êðàòíûõ
âîëí. Íà ðèñ. 11 ïîêàçàíà ýôôåêòèâíîñòü âû-
áðàííîãî âàðèàíòà ïîâûøåíèÿ ðàçðåøåííîñòè
âîëíîâîãî ïîëÿ. Íà çàêëþ÷èòåëüíîì ýòàïå öèêëà
îáðàáîòêè â Òåõíîëîãè÷åñêîì öåíòðå ÃÃÏ “Óêð-
ãåîôèçèêà” áûëà âûïîëíåíà âðåìåííàÿ ìèãðàöèÿ
Êèðõãîôôà ñóììû ÎÃÒ, ðåçóëüòàò êîòîðîé äëÿ
÷àñòè ïðîôèëÿ ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 12.
Êàê ìîæíî çàìåòèòü èç ñòðóêòóðíî-òåêòîíè-
÷åñêîãî îïèñàíèÿ, ãåîëîãè÷åñêîå ñòðîåíèå ðàéîíà
î÷åíü ñëîæíîå, ñ ïðåîáëàäàíèåì ãîðèçîíòîâ ñ
áîëüøèìè óãëàìè íàêëîíà è ñòðóêòóðíûìè ýëå-
ìåíòàìè ñ ðàçðûâíûìè íàðóøåíèÿìè. Èìåííî
ïîýòîìó äëÿ êà÷åñòâåííîé îáðàáîòêè áûëî íåîá-
õîäèìî îáðàòèòüñÿ ê ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñ-
Ðèñ. 9. Áëîê-ñõåìà âûïîëíåíèÿ êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé ìèã-
ðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì ñ ïðèâëå÷åíèåì ïðîèçâîëü-
íîãî êîëè÷åñòâà ïðîöåññîðîâ
55ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
Ðèñ. 10. Ñòðóêòóðíî-òåêòîíè÷åñêàÿ ñõåìà ñåâåðî-çàïàäíîé ÷àñòè ×åðíîãî ìîðÿ è ðàñïîëîæåíèå ïðîôèëÿ íàáëþäåíèé,
âûáðàííîãî äëÿ ïðèìåðà: 1 – ñêâàæèíà è åå íîìåð; 2 – èçîáàòû, ì; 3 – ñóáøèðîòíûå ðàçëîìû; 4 – ñóáìåðèäèîíàëüíûå
ðàçëîìû; 5 – ðàçðûâíûå íàðóøåíèÿ; 6 – Ñêèôñêàÿ ïëèòà; 7 – âûñòóïû, âàëû; 8 – ïðîãèáû, âïàäèíû; 9 – ëèíèÿ
ïðîôèëÿ èññëåäîâàíèé 70 408/10
Ðèñ. 11. Ôðàãìåíò ñåéñìîãðàììû è åå âåðòèêàëüíîãî ñïåêòðà äî (à) è ïîñëå (á) ïðèìåíåíèÿ ïðîöåäóðû ïîäàâëåíèÿ
êðàòíûõ âîëí
a á
56 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
ìîãðàìì, êîòîðàÿ ïðèçíàíà áîëåå èíôîðìàòèâíîé
ïðîöåäóðîé, ÷åì ìèãðàöèÿ ñóììû ÎÃÒ â ðàéîíàõ
ñî ñëîæíûì ñòðîåíèåì. Îäíàêî, êàê èçâåñòíî, òà-
êàÿ îáðàáîòêà òðåáóåò çíà÷èòåëüíûõ êîìïüþòåð-
íûõ è âðåìåííûõ ðåñóðñîâ, ïîýòîìó êîíå÷íî-ðàç-
íîñòíàÿ ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì ñ
ðàñïàðàëëåëèâàíèåì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé ïî
ïðåäñòàâëåííîìó âûøå àëãîðèòìó ïîçâîëèëà ïî-
ëó÷èòü ðåçóëüòàò â êðàò÷àéøèå ñðîêè.
Íà âûáðàííîì äëÿ ïðèìåðà ïðîôèëå îáùåé
äëèíîé îêîëî 40 êì áûë ðàñïîëîæåí 831 ïóíêò
âîçáóæäåíèÿ ÷åðåç êàæäûå 50 ì, à ðåãèñòðàöèÿ
êîëåáàíèé ïðîèçâîäèëàñü 240 ïðèåìíèêàìè ñ ðàñ-
ñòîÿíèåì â 12,5 ì ìåæäó íèìè. Â îáùåì èñõîä-
íûé îáúåì èíôîðìàöèè ñåéñìè÷åñêîãî âîëíîâîãî
ïîëÿ ñîñòàâèë 3,3 Ãá. Ïðè ýòîì â ïðîöåññå ïðî-
äîëæåíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ áûëè èñïîëüçîâàíû ñå-
òî÷íûå øàãè ïî ïðîôèëþ 5 ì, ïî ãëóáèíå – 4 ì.
Ñ òàêèìè ïàðàìåòðàìè îáðàáîòêà íà îòäåëüíîì
êîìïüþòåðå çàíÿëà áû íå îäèí ìåñÿö. Â òî æå
âðåìÿ ôîðìèðîâàíèå èçîáðàæåíèÿ ñðåäû íà ãëó-
áèíó 9 êì ñ ðàñïàðàëëåëèâàíèåì ïðîöåññà âû÷èñ-
ëåíèé íà 8 ïðîöåññîðàõ áûëî âûïîëíåíî çà
4200 ìèí (èëè 70 ÷) ìàøèííîãî âðåìåíè.
Íà ðèñ. 13 äåìîíñòðèðóåòñÿ ñîïîñòàâëåíèå ðå-
çóëüòàòîâ îáðàáîòêè ôðàãìåíòà ïðîôèëÿ, ïîëó-
÷åííûõ â ÃÃÏ “Óêðãåîôèçèêà” ñ ïðèìåíåíèåì
ìèãðàöèè ñóììû ÎÃÒ (ðèñ. 13, à) è â Èíñòèòóòå
ãåîôèçèêè ìèãðàöèåé èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì
(ðèñ. 13, á). Íà äàííîì ðèñóíêå ðàçðåç, ïîêàçàí-
íûé íà ðèñ. 12, ïåðåâåäåí â ìàñøòàá ãëóáèí.
Ñðàâíåíèå ìèãðàöèîííûõ èçîáðàæåíèé, ñôîð-
ìèðîâàííûõ ïî ðàññìîòðåííîìó àëãîðèòìó è ñòàí-
äàðòíîé ìåòîäèêå â ñèñòåìå ProMAX, ïîçâîëÿåò
ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ïðè èçó÷åíèè ñëîæíûõ ãåîëî-
ãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ðàçðàáîòàííûé â Èíñòèòóòå
ãåîôèçèêè ìåòîä ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìî-
ãðàìì äàåò âîçìîæíîñòü óòî÷íèòü âàæíûå äåòàëè
èõ ñòðîåíèÿ, êîòîðûå íå÷åòêî ïðîñìàòðèâàþòñÿ,
à èíîãäà è âîâñå îòñóòñòâóþò íà ðåçóëüòàòå ìèã-
ðàöèè ñóììû ÎÃÒ.
Ïî çàêëþ÷åíèþ èíòåðïðåòàòîðîâ, ïðèìåíåíèå
ìèãðàöèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì íà ðåçóëüòàòèâ-
íîì ðàçðåçå ïðèâåëî ê áîëåå óâåðåííîìó è äîñòî-
âåðíîìó èçîáðàæåíèþ ñòðóêòóðíîãî ñòðîåíèÿ îò-
Ðèñ. 12. Ðåçóëüòàò ïðèìåíåíèÿ âðåìåííîé ìèãðàöèè
Êèðõãîôôà äëÿ ÷àñòè ïðîôèëÿ, ïîëó÷åííûé â Òåõíîëîãè-
÷åñêîì öåíòðå ÃÃÏ “Óêðãåîôèçèêà”, è âàðèàíò åãî èíòåð-
ïðåòàöèè
Ðèñ. 13. Ñîïîñòàâëåíèå ðåçóëüòàòîâ îáðàáîòêè ôðàãìåíòà ìîðñêîãî ðàçâåäî÷íîãî ïðîôèëÿ, ïîëó÷åííûõ â ÃÃÏ “Óêð-
ãåîôèçèêà” ñ ïðèìåíåíèåì ìèãðàöèè ñóììû ÎÃÒ (à) è â Èíñòèòóòå ãåîôèçèêè ìèãðàöèåé èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì (á)
à á
57ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
ðàæàþùèõ ãîðèçîíòîâ: ²²²à (Ð1
1) – â êðîâëå îòëî-
æåíèé íèæíåãî ïàëåîöåíà, ²²²m (Ê2) – â êðîâëå
îòëîæåíèé âåðõíåãî ìåëà.
Âûâîäû. Òðåáîâàíèÿ ñåéñìîðàçâåäêè ê ïîâû-
øåíèþ äåòàëüíîñòè ðåçóëüòàòîâ îáðàáîòêè è èí-
òåðïðåòàöèè âåäóò ê íåîáõîäèìîñòè óâåëè÷èâàòü
ïëîòíîñòü ïðîôèëüíûõ íàáëþäåíèé è ïåðåõîäèòü
íà òðåõìåðíûå ñèñòåìû íàáëþäåíèé. Òàêîé ìàòå-
ðèàë íà îáû÷íîì êîìïüþòåðå íåâîçìîæíî áûñòðî
è êà÷åñòâåííî îáðàáîòàòü ââèäó íåäîñòàòêà ìîù-
íîñòè. Ïîýòîìó â ñîâðåìåííîé îáðàáîòêå ñëåäóåò
ïðèìåíÿòü íîâåéøèå êîìïüþòåðíûå òåõíîëîãèè,
òàêèå êàê êëàñòåð, êîòîðûé îáúåäèíÿåò íåñêîëüêî
ïðîöåññîðîâ â åäèíûé áëîê è ïîçâîëÿåò çíà÷è-
òåëüíî óâåëè÷èòü êîìïüþòåðíûå ðåñóðñû. Îñîáåí-
íî àêòóàëüíî èñïîëüçîâàòü êëàñòåð ïðè ïðèìåíå-
íèè òàêèõ ïðîöåäóð îáðàáîòêè ñåéñìè÷åñêèõ
íàáëþäåíèé, êàê ìèãðàöèÿ èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì
è òðåõìåðíîå ìîäåëèðîâàíèå âîëíîâîãî ïîëÿ.
Ìîäåëèðîâàíèå âîëíîâîãî ïîëÿ – íåçàìåíè-
ìàÿ ïðîöåäóðà îáðàáîòêè, ïîñêîëüêó äàåò âîçìîæ-
íîñòü ïðîâåðèòü êîððåêòíîñòü òîãî èëè èíîãî ðàç-
ðàáîòàííîãî ìåòîäà, à òàêæå âûáðàòü íàèáîëåå
ýôôåêòèâíûé âàðèàíò ìèãðàöèè ïðè ðåøåíèè
êîíêðåòíûõ çàäà÷ ñåéñìîðàçâåäêè.
Êàê ïîêàçûâàåò ïðàêòèêà, ñ ïîìîùüþ ìèãðà-
öèè èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì ìîæíî îòîáðàçèòü
ñòðîåíèå ñëîæíûõ ýëåìåíòîâ ñðåäû, êîòîðûå íå
ïîëíîñòüþ èçîáðàæåíû èëè îòñóòñòâóþò íà ðå-
çóëüòàòå ìèãðàöèè ñóììû ÎÃÒ. Îäíàêî ñîâðåìåí-
íûå ñèñòåìû íàáëþäåíèÿ õàðàêòåðèçóþòñÿ çíà÷è-
òåëüíûìè îáúåìàìè ðåãèñòðèðóåìûõ äàííûõ, ÷òî
íå ïîçâîëÿåò â êîðîòêèå ñðîêè âûïîëíèòü èõ îá-
ðàáîòêó ñ ïðèìåíåíèåì ìèãðàöèè ïî èñõîäíûì
ñåéñìîãðàììàì áåç ïðèâëå÷åíèÿ êëàñòåðíûõ âû-
÷èñëåíèé.
Ðàçðàáîòàííûå àëãîðèòìû âûïîëíåíèÿ òðåõ-
ìåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ âîëíîâîãî ïîëÿ òî÷å÷íîãî
èñòî÷íèêà è ìèãðàöèè ïî èñõîäíûì ñåéñìî-
ãðàììàì ïðîôèëüíûõ íàáëþäåíèé ñ ðàñïàðàëëå-
ëèâàíèåì ïðîöåññà âû÷èñëåíèé çíà÷èòåëüíî ñî-
êðàùàþò âðåìåííûå çàòðàòû è äàþò âîçìîæíîñòü
ñäåëàòü ýòè ïðîöåäóðû îáùåäîñòóïíûìè ïðè îá-
ðàáîòêå áîëüøèõ îáúåìîâ ñåéñìè÷åñêèõ äàííûõ.
Ýôôåêòèâíîñòü êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé ìèãðàöèè
èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì ïî ñðàâíåíèþ ñ îáùåïðè-
íÿòîé ìèãðàöèåé ñóììû ÎÃÒ â ðàéîíàõ ñî ñëîæ-
íûì ãëóáèííûì ñòðîåíèåì ïîäòâåðæäåíà íà ïðàê-
òè÷åñêîì ïðèìåðå ïðîôèëüíûõ äàííûõ ìîðñêîé
ñåéñìîðàçâåäêè ñ ïëîòíîé ñèñòåìîé íàáëþäåíèé.
1. Âåðïàõîâñêàÿ À.Î. 3D êîíå÷íî-ðàçíîñòíîå ìîäåëèðî-
âàíèå âîëíîâîãî ïîëÿ ñ ðàñïàðàëëåëèâàíèåì âû÷èñ-
ëèòåëüíîãî ïðîöåññà / Âåðïàõîâñêàÿ À.Î., Ïèëèïåí-
êî Â.Í. // 2-ÿ Ìåæäóíàð. íàó÷.-ïðàêò. êîíô. “Ñåéñìî-
2011”, ã. Ôåîäîñèÿ, 18–24 ñåíò. 2011 ã. – Ôåîäîñèÿ,
2011. – Ñ. 6.
2. Ïèëèïåíêî Â.Í. Èññëåäîâàíèå îñîáåííîñòåé ìèãðàöè-
îííûõ ïðåîáðàçîâàíèé ïîëÿ ïðåëîìëåííûõ âîëí ñ
èñïîëüçîâàíèåì 2D è 3D êîíå÷íî-ðàçíîñòíîãî ìîäå-
ëèðîâàíèÿ ñåéñìîãðàìì / Ïèëèïåíêî Â.Í., Âåðïàõîâ-
ñêàÿ À.Î. // Ãåîôèç. æóðí. – 2008. – Ò. 30, ¹ 1. –
Ñ. 84–96.
3. Ïèëèïåíêî Â.Í. Êîíå÷íî-ðàçíîñòíàÿ âîëíîâàÿ ìèãðà-
öèÿ èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì îáùåãî ïóíêòà âçðûâà âî
âðåìåííîé îáëàñòè / Ïèëèïåíêî Â.Í., Âåðïàõîâ-
ñêàÿ À.Î., Ãíåâóø Â.Â. // Òàì æå. – 2012. – Ò. 34,
¹ 3. – Ñ. 40–48.
4. Ïèëèïåíêî Â.Í. Ìèãðàöèÿ èñõîäíûõ ñåéñìîãðàìì îá-
ùåãî ïóíêòà âçðûâà âî âðåìåííîé îáëàñòè êîíå÷íî-
ðàçíîñòíûì ìåòîäîì / Ïèëèïåíêî Â.Í., Âåðïàõîâ-
ñêàÿ À.Î., Ïèëèïåíêî Å.Â. // 2-ÿ Ìåæäóíàð.
íàó÷.-ïðàêò. êîíô. “Ñåéñìî-2011”, ã. Ôåîäîñèÿ, 18–
24 ñåíò. 2011 ã. – Ôåîäîñèÿ, 2011. – Ñ. 5.
5. Ïðîäîëæåíèå âðåìåííîãî ïîëÿ â òðåõìåðíîé íåîäíî-
ðîäíîé ñðåäå â ïðîöåäóðàõ îáðàáîòêè è èíòåðïðåòà-
öèè ñåéñìè÷åñêèõ äàííûõ / Ïèëèïåíêî Â.Í., Âåðïà-
õîâñêàÿ À.Î., Êåêóõ Ä.À., Ïèëèïåíêî Å.Â. //
Ãåî³íôîðìàòèêà. – 2011. – ¹ 4. – Ñ. 32–43.
6. Òåêòîíèêà è èñòîðèÿ ðàçâèòèÿ ñåâåðî-çàïàäíîãî
øåëüôà ×åðíîãî Ìîðÿ / Îòâ. ðåä. Å.Â. Õàèí. – Ì.:
Íàóêà, 1981. – 244 ñ.
7. Òèìîøèí Þ.Â. Èìïóëüñíàÿ ñåéñìè÷åñêàÿ ãîëîãðà-
ôèÿ. – Ì.: Íåäðà, 1978. – 286 ñ.
8. BEOWULF: A Parallel Workstation For Scientific
Computation / Sterling T., Becker D., Savarese D.,
Dorband J., Ranawake U., Packer Ch. // Proc. of the 24th
Intern. ñonf. on Parallel Processing. – Oconomowoc, WI:
CRC-Press, 1995. – P. 11–14.
9. Farmer P. The role of reverse time migration in imaging
and model estimation / Farmer P., Zhou Zh., Jones D. //
The Leading Edge. – 2009. – V. 28, N 4. – P. 436–441.
10. Gray S.H. Kirchhoff migration using eikonal equation
traveltimes / Gray S.H., May W.P. // Geophysics. –
1994. – V. 59. – P. 810–817.
11. Levin S.A. Principle of reverse-time migration // Ibid. –
1984. – V. 49. – P. 581–583.
12. PVM: Parallel Virtual Marchine: A Users’ Guide and
Tutorial for Networked Parallel Computing / Geist A.,
Beguelin A., Dongarra J. and etc. – Cambridge: The MIT
Press, England, 1994. – 298 p.
13. Schneider W.A. Developments in seismic data processing
and analysis (1968–70) // Geophysics. – 1971. – V. 36. –
P. 1043–1073.
14. Sterling T. Beowulf Cluster Computing With Linux. –
Cambridge: The MIT Press, England, 2001. – 536 p.
15. Zhu J. Comparison of Kirchhoff and reverse-time migration
methods with applications to prestack depth imaging of
complex structures / Zhu J., Lines L.R. // Geophysics. –
1998. – V. 63, N 4. – P. 1166–1176.
1Èíñòèòóò ãåîôèçèêè èì. Ñ.È. Ñóááîòèíà ÍÀÍ Óêðàèíû,
Êèåâ, Óêðàèíà
E-mail: lenasloboda@gmail.com
2ÃÃÏ "Óêðãåîôèçèêà", Êèåâ, Óêðàèíà
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 11.06.2013 ã.
58 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2013, ¹ 3 (47)
© À.Î. Âåðïàõîâñêàÿ, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Í. Ïèëèïåíêî, Å.Â. Ïèëèïåíêî
Î.Î. Âåðïàõîâñüêà, Ã.Ä. Ñèäîðåíêî, Â.Ì. Ïèëèïåíêî, Î.Â. Ïèëèïåíêî
̲ÃÐÀÖ²ß ÑÏÎÑÒÅÐÅÆÅÍÈÕ ÑÅÉÑÌÎÃÐÀÌ ² ÌÎÄÅËÞÂÀÍÍß ÕÂÈËÜÎÂÎÃÎ ÏÎËß
ÑʲÍ×ÅÍÍÎ-вÇÍÈÖÅÂÈÌ ÌÅÒÎÄÎÌ Ç ÐÎÇÏÀÐÀËÅËÞÂÀÍÍßÌ ÏÐÎÖÅÑÓ ÎÁ×ÈÑËÅÍÜ
ÍÀ ÊËÀÑÒÅв
Ó çâ’ÿçêó ³ç çðîñòàííÿì âèìîã ñåéñìîðîçâ³äêè äî äåòàëüí³øîãî âèâ÷åííÿ ãëèáèííî¿ áóäîâè Çåìë³, à òàêîæ
ïåðåõîäîì äî òðèâèì³ðíèõ ñïîñòåðåæåíü ñë³ä ìàòè çíà÷í³ îá÷èñëþâàëüí³ ðåñóðñè äëÿ îáðîáêè äàíèõ, îñîáëèâî
³ç çàñòîñóâàííÿì òàêèõ îá’ºìíèõ ïðîöåäóð, ÿê ì³ãðàö³ÿ ñïîñòåðåæåíèõ ñåéñìîãðàì (äî ñóìè) òà ìîäåëþâàííÿ
õâèëüîâîãî ïîëÿ. Äëÿ çá³ëüøåííÿ îá÷èñëþâàëüíî¿ ïîòóæíîñò³ êîìï’þòåðà çàñòîñîâóþòü áàãàòîïðîöåñîðí³ êëà-
ñòåðè. Ïðè öüîìó ïîòð³áíà ðîçðîáêà ñïåö³àëüíîãî ïðîãðàìíîãî çàáåçïå÷åííÿ, ÿêå ïåðåäáà÷àòèìå ðîçïàðàëåëþ-
âàííÿ ïðîöåñó îá÷èñëåíü íà äåê³ëüêîõ ïðîöåñîðàõ. Çàïðîïîíîâàíî àëãîðèòìè ñê³í÷åííîð³çíèöåâî¿ ì³ãðàö³¿
âõ³äíèõ ñåéñìîãðàì ³ ìîäåëþâàííÿ õâèëüîâîãî ïîëÿ ç ðîçïàðàëåëþâàííÿì îá÷èñëåíü íà çàäàí³é ê³ëüêîñò³
ïðîöåñîð³â. Åôåêòèâí³ñòü ðîçðîáîê ïîêàçàíî íà ìîäåëüíèõ ³ ïðàêòè÷íèõ ïðèêëàäàõ.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ñê³í÷åííî-ð³çíèöåâèé ìåòîä, ì³ãðàö³ÿ äî ñóìè, ìîäåëþâàííÿ, îá÷èñëåííÿ íà êëàñòåð³.
A.O. Verpakhovska, G.D. Sydorenko, V.N. Pylypenko, E.V. Pylypenko
A FINITE-DEFERENCE METHOD OF PRE-STACK MIGRATION PROCEDURES
AND MODELING OF THE WAVE FIELD WITH PARALLELIZING OF CALCULATION ON CLUSTER
Given the increasing demand of seismic exploration for more detailed seismic study of the deep structure of the Earth, as
well as the transition to 3D-observations, it is necessary to have significant computing resources to process data, in
particular, to perform pre-stack migration procedures and modeling of the wave field. Multi-processor clusters are used to
increase the calculation power of the computer. It is necessary to develop special software which provides parallelizing of
calculation on several processors. The authors offer algorithms of pre-stack finite-difference migration and modeling of the
wave field with parallelizing of calculation on a predeterminednumber of processors. The efficiency of the developed
software is demonstrated on a model and practical examples.
Keywords: finite-difference method, pre stack migration, modeling, calculation on cluster.
|