【摘要】：地震勘探規(guī)模和數(shù)值模擬規(guī)模的不斷擴(kuò)大產(chǎn)生了海量的地震數(shù)據(jù),并且這些數(shù)據(jù)需要被存儲以供后期處理解釋。雖然目前可以通過使用大容量存儲設(shè)備保存的方式來解決這個問題,但之后的處理步驟又會面臨當(dāng)前計算機(jī)固有的I/O瓶頸問題,從而大大降低了處理效率。為此,許多地震數(shù)據(jù)壓縮算法被提出以期解決這個問題,例如無損壓縮算法中哈夫曼編碼,算術(shù)編碼,字典編碼等,以及有損壓縮算法中的離散余弦變換(DCT)壓縮,Dreamlet變換壓縮,小波變換壓縮等。在這些算法中,由于無損算法的壓縮率較低,因此以如上所述的有損壓縮算法使用較為廣泛,但是它們都不能在壓縮前就對重構(gòu)誤差進(jìn)行控制,同時具體實現(xiàn)也相對較為復(fù)雜。本文在對以上傳統(tǒng)無損壓縮算法和有損壓縮算法充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,引入了一種新的數(shù)據(jù)壓縮算法——Squeeze算法,這是一種誤差約束壓縮算法,同時實現(xiàn)簡單,使用方便。之前的研究中還沒有Squeeze算法在地震數(shù)據(jù)壓縮中的相關(guān)工作,因此本文是首次將其引入并實現(xiàn)了與地震波正演流程的結(jié)合。依托Squeeze算法本身優(yōu)秀的壓縮實現(xiàn):多維和多層預(yù)測,自適應(yīng)誤差約束量化和熵編碼操作,使其在實際壓縮測試中獲得了不錯的壓縮效果。但在實際波場壓縮應(yīng)用過程中,Squeeze算法在壓縮設(shè)置為相對誤差約束且誤差限相對較大的情況下會產(chǎn)生所謂的“零漂”問題,即某些接近于零值的數(shù)據(jù)點不再為零,而是一個絕對值異常大值。本文將Squeeze算法應(yīng)用到了3個測試數(shù)據(jù)中:1,二維地震記錄數(shù)據(jù);2,單剖面單分量波場數(shù)據(jù);3,四維應(yīng)力張量波場數(shù)據(jù)。其中前兩個測試以DCT和Dreamelt的壓縮結(jié)果作為參照,對比表明在這3種算法中,Squeeze算法的壓縮效果是最好的,DCT次之。第3個數(shù)據(jù)測試主要是為了探討Squeeze算法在不同壓縮設(shè)置下的壓縮性能差異,并對其重構(gòu)誤差以及時間開銷進(jìn)行分析。同時針對算法的“零漂”問題,本文給出了梯度校正策略和帶通濾波校正策略進(jìn)行改善。通過校正后數(shù)據(jù)得到的地震記錄、波場快照以及敏感核誤差的變化說明了校正策略的有效性。本文還提出了一種混合參數(shù)誤差約束方式——HL壓縮模式用于降低“零漂”問題對敏感核計算造成的影響。通過在波場模擬初始階段使用高精度壓縮設(shè)置來盡可能地避免數(shù)據(jù)產(chǎn)生“零漂”,而在后續(xù)階段使用低精度壓縮設(shè)置來保證壓縮率,這種方式可以在丟失部分壓縮率的情況下獲得不錯的壓縮結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P631.4
【圖文】：

表２．２香農(nóng)－范諾編碼結(jié)果示例逡逑Ａ邐Ｂ邐Ｃ邐Ｄ００邐０１邐１０邐１１０２ｂｉｆ（１５邋＋邋７邋＋邋６）邋＋邋３ｂｉｔ－（６＋＿５）上邋２邐—３９Ｓｙｍｂｏｌ逡逑始每個字符需要８ｂｉｔ存儲空間的情況來說，使用這使用空間。逡逑夫曼編碼逡逑９５２）邋＾．？Ａ邋ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍｉｎｉｍｕｍ－ｒｅｄｕｎ夫曼編碼（Ｈｕｆｆｍａｎｃｏｄｉｎｇ）這種算法，它類似于香現(xiàn)頻率越高的字符分配越短的碼字來實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓碼過程完全不同，如果將香農(nóng)－范諾編碼看做是從

邐ｉ逡逑圖２．４游程編碼實現(xiàn)流程圖逡逑游程編碼的算法流程如圖２．４所示，其具體操作為：首先對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行掃逡逑描，將其中連續(xù)出現(xiàn)的字符進(jìn)行標(biāo)記以及數(shù)量統(tǒng)計，之后用如下三元組來表示這逡逑種連續(xù)出現(xiàn)的字符：（標(biāo)志字符，單個連續(xù)字符，字符重復(fù)數(shù)量）。因為這個三元逡逑組需要占用３位，因此只有當(dāng)字符連續(xù)出現(xiàn)超過３次時才進(jìn)行編碼，如果不滿足逡逑這個條件就按照原樣輸出。不難得出結(jié)論，這種編碼方法的效果與原始數(shù)據(jù)中字逡逑符的連續(xù)重復(fù)率高低相關(guān)。圖２．５給出了一個簡單的編碼結(jié)果示例，其中Ｓｃ就逡逑１５逡逑

邐”逡逑邐ｉ逡逑圖２．４游程編碼實現(xiàn)流程圖逡逑游程編碼的算法流程如圖２．４所示，其具體操作為：首先對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行掃逡逑描，將其中連續(xù)出現(xiàn)的字符進(jìn)行標(biāo)記以及數(shù)量統(tǒng)計，之后用如下三元組來表示這逡逑種連續(xù)出現(xiàn)的字符：（標(biāo)志字符，單個連續(xù)字符，字符重復(fù)數(shù)量）。因為這個三元逡逑組需要占用３位，因此只有當(dāng)字符連續(xù)出現(xiàn)超過３次時才進(jìn)行編碼，如果不滿足逡逑這個條件就按照原樣輸出。不難得出結(jié)論，這種編碼方法的效果與原始數(shù)據(jù)中字逡逑符的連續(xù)重復(fù)率高低相關(guān)。圖２．５給出了一個簡單的編碼結(jié)果示例，其中Ｓｃ就逡逑１５逡逑

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本文編號：2771048