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基于逆散射理论的地震波速度正则化反演

段晓亮 王一博 杨慧珠

基于逆散射理论的地震波速度正则化反演

段晓亮, 王一博, 杨慧珠
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  • 本文基于逆散射理论利用正则化有限差分对比源反演算法对地震波传播速度进行反演, 该方法是基于波动方程的频率域波形反演算法, 利用非线性共轭梯度法, 通过最小化目标优化函数不断迭代更新速度模型. 由于地球物理反演问题的病态性和不稳定性, 通过基于反演参数总变差的正则化处理, 使反演问题变为良性问题且算法具有较强的抗噪声干扰能力. 反演过程中使用了频率-空间域9点差分正演算子以及PML吸收边界条件. 与其他反演算法相比, 由于背景模型在反演迭代过程中保持不变, 可以避免在每次迭代过程中重新构造正演算子及矩阵分解等相关计算过程, 使得该算法非常适合于大规模三维反演计算. 此外, 本文采用基于MPI的并行计算, 进一步提高了反演计算的效率. 二维CSEG模型反演结果表明该方法可以反演得到高分辨率的地震波速度重建结果, 为地震勘探数据处理及解释提供准确的速度信息.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 41174094)和国家科技重大专项(批准号: 2011ZX05004-003) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-06
  • 修回日期:  2014-11-08
  • 刊出日期:  2015-04-05

基于逆散射理论的地震波速度正则化反演

  • 1. 清华大学航天航空学院, 北京 100084;
  • 2. 中科院地质与地球物理研究所, 北京 100029
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 41174094)和国家科技重大专项(批准号: 2011ZX05004-003) 资助的课题.

摘要: 本文基于逆散射理论利用正则化有限差分对比源反演算法对地震波传播速度进行反演, 该方法是基于波动方程的频率域波形反演算法, 利用非线性共轭梯度法, 通过最小化目标优化函数不断迭代更新速度模型. 由于地球物理反演问题的病态性和不稳定性, 通过基于反演参数总变差的正则化处理, 使反演问题变为良性问题且算法具有较强的抗噪声干扰能力. 反演过程中使用了频率-空间域9点差分正演算子以及PML吸收边界条件. 与其他反演算法相比, 由于背景模型在反演迭代过程中保持不变, 可以避免在每次迭代过程中重新构造正演算子及矩阵分解等相关计算过程, 使得该算法非常适合于大规模三维反演计算. 此外, 本文采用基于MPI的并行计算, 进一步提高了反演计算的效率. 二维CSEG模型反演结果表明该方法可以反演得到高分辨率的地震波速度重建结果, 为地震勘探数据处理及解释提供准确的速度信息.

English Abstract

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