基于逐减随机震源采样法的频率域二维黏滞声波方程全波形反演

作     者：冯晅 鲁晓满 刘财 周超 金泽龙 张明贺 Feng Xuan Lu Xiaoman Liu Cai Zhou Chao Jin Zelong Zhang Minghe

作者机构：吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 

出 版 物：《吉林大学学报（地球科学版）》 (Journal of Jilin University：Earth Science Edition)

年 卷 期：2016年第46卷第6期

页      面：1865-1873页

核心收录：

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 0709[理学-地质学] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0708[理学-地球物理学] 0815[工学-水利工程] 0816[工学-测绘科学与技术] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(41430322) 国家重点基础研究发展计划("973"计划)项目(2013CB429805)~~ 

主　　题：逐减随机震源采样法 频率域 二维黏滞声波方程 全波形反演 无记忆拟牛顿算法 L-BFGS 

摘      要：全波形反演方法利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构,具有揭示复杂地质背景下构造与岩性细节信息的潜力。然而,巨大的计算量是阻碍其发展的一个瓶颈问题。为此,研究者们提出了震源编码技术来减少计算量,但是此方法在模型更新过程中会引进随机串扰噪声,降低反演结果准确性。所以,在保证计算精度的情况下,本文提出了采用逐减随机震源采样的方法来高效计算全波形反演问题。笔者将此方法应用于频率域二维黏滞声波波动方程全波形反演,开始了在频率域进行随机震源采样类方法的研究,计算过程中共使用了依次增大的8个频率段;并应用Overthrust模型来验证此类随机震源采样法的正确性。实验结果表明:基于逐减随机震源采样法的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.065 65,而应用基于全部震源的全波形反演方法得到的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.064 64,两者差别不大;但计算用时由740min减少到291.2min,即计算效率提高了2.54倍。为了更好地确定方法的有效性,将其应用于Marmousi模型进行试算。模型试算结果表明:基于逐减随机震源和基于全部震源得到的反演结果与实际Marmousi模型的拟合误差分别为0.080 12和0.078 97,相差不大;但计算用时由1 218.9min减少到274.4min,计算效率提高了4.44倍。综上,在保证反演精度的情况下,基于逐减随机震源采样法的频率域全波形反演方法大大减少了计算量,具有不可替代的计算优势,并且没有引进随机串扰噪声。