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基于改进粒子群算法的地震标量波方程反演

地球物理学报 2011年第11期54卷 2951-2959页

作者：朱童李小凡李一琼张美根中国科学院地球深部重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院南京210014 中国地震局地球物理研究所北京100081

针对标准粒子群优化(PS())算法存在易出现早熟而陷入局部最优以及进化后期收敛速度慢等缺陷,通过考虑粒子所处位置间相互作用,提出了一种改进的并行粒子群优化算法.由于引入粒子位置间的相互影响,减少了粒子搜索过程盲目性,因此能有效... 详细信息

针对标准粒子群优化(PS())算法存在易出现早熟而陷入局部最优以及进化后期收敛速度慢等缺陷,通过考虑粒子所处位置间相互作用,提出了一种改进的并行粒子群优化算法.由于引入粒子位置间的相互影响,减少了粒子搜索过程盲目性,因此能有效提高算法的收敛速度.数值试验表明,这种改进的粒子群算法适用于二维标量波方程的速度反演,且算法具有对初始模型依赖性低、收敛速度快、反演结果稳定、抗噪能力强等特点,为进一步将该反演算法用于弹性波波动方程以及弹性参数反演提供了理论依据.

关键词：改进粒子群算法标量波方程速度反演并行

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基于改进粒子群算法的地震标量波方程反演

基于改进粒子群算法的地震标量波方程反演

中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会

作者：朱童李小凡李一琼张美根中国科学院地球深部重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院中国地震局地球物理研究所

针对标准粒子群优化(PSO)算法存在易出现早熟而陷入局部最优以及进化后期收敛速度慢等缺陷,通过考虑粒子所处位置间相互作用,提出了一种改进的并行粒子群优化算法.由于引入粒子位置间的相互影响,减少了粒子搜索过程盲目性,因此能有效提... 详细信息

针对标准粒子群优化(PSO)算法存在易出现早熟而陷入局部最优以及进化后期收敛速度慢等缺陷,通过考虑粒子所处位置间相互作用,提出了一种改进的并行粒子群优化算法.由于引入粒子位置间的相互影响,减少了粒子搜索过程盲目性,因此能有效提高算法的收敛速度.数值试验表明,这种改进的粒子群算法适用于二维标量波方程的速度反演,且算法具有对初始模型依赖性低、收敛速度快、反演结果稳定、抗噪能力强等特点,为进一步将该反演算法用于弹性波波动方程以及弹性参数反演提供了理论依据.

关键词：改进粒子群算法标量波方程速度反演并行

来源： cnki会议评论

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标量地震波频率-空间域有限差分法数值模拟

石油物探 2009年第1期48卷 20-26页

作者：任浩然王华忠龚婷同济大学海洋与地球科学学院海洋地质国家重点实验室上海200092

讨论了频率-空间域优化有限差分算子地震波场模拟方法。推导了频率-空间域双程波高阶有限差分算子,计算了9点有限差分系数;提出了一种节省内存的存储策略,对稀疏矩阵和稀疏矩阵LU分解后的矩阵采用了节省内存的存储策略,使内存空间的需... 详细信息

讨论了频率-空间域优化有限差分算子地震波场模拟方法。推导了频率-空间域双程波高阶有限差分算子,计算了9点有限差分系数;提出了一种节省内存的存储策略,对稀疏矩阵和稀疏矩阵LU分解后的矩阵采用了节省内存的存储策略,使内存空间的需求量大幅度降低,可以利用本方法进行具有生产规模的地震波正演模拟;推导了依赖于频率的最佳匹配层吸收边界条件,获得了很好的吸收效果。洼陷模型和Marmousi模型数值模拟试验表明,方法可行且有效,在节约计算机资源的同时,计算精度也能得到保证。

关键词：频率-空间域有限差分法标量波方程最佳匹配层吸收边界条件地震波正演模拟

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基于L-BFGS算法的时间域全波形反演

石油地球物理勘探 2015年第3期50卷 469-474,4页

作者：苗永康中国石化胜利油田物探研究院山东东营257022

全波形反演是大规模参数、强烈非线性的最小值问题,在数学上利用无约束的非线性最优化方法求解。本文基于标量波动方程,利用最小二乘法建立了无约束的目标函数,推导了时间域目标函数的梯度算子表达式;在迭代求解问题上利用有限内存L-BFG... 详细信息

全波形反演是大规模参数、强烈非线性的最小值问题,在数学上利用无约束的非线性最优化方法求解。本文基于标量波动方程,利用最小二乘法建立了无约束的目标函数,推导了时间域目标函数的梯度算子表达式;在迭代求解问题上利用有限内存L-BFGS算法,结合最优化一维线搜索方法,求解全波形反演的强非线性问题。通过复杂断块模型的理论测试验证了反演算法的稳定性和适应性,实际资料的初步测试验证了反演算法的有效性。

关键词：全波形反演非线性反演标量波方程最优化方法

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频率空间域标量波波动方程正演方法研究

频率空间域标量波波动方程正演方法研究

作者：杨凌云中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

频率域波动方程正演是研究地震波在地下复杂介质中传播的重要方法。相对于时间域波动方程求解来说,频率域具有高效计算、数据选取灵活、易于并行的优势。本文基于频率域标量波动方程正问题解析,研究了三维频率域标量波动方程125点有限... 详细信息

频率域波动方程正演是研究地震波在地下复杂介质中传播的重要方法。相对于时间域波动方程求解来说,频率域具有高效计算、数据选取灵活、易于并行的优势。本文基于频率域标量波动方程正问题解析,研究了三维频率域标量波动方程125点有限差分格式,提高了计算精度,通过波形反演来验证正演的精度并应用于实际资料。正演模拟的精度决定了波形反演的质量。本文基于广义虎克定律、几何方程和纳维尔方程建立了标量波动方程,接着分析了均匀介质中时间域与频率域标量波动方程的格林函数解析解,以及高阶有限差分法对应的时间域和频率域标量波动方程的数值解。然后分析了时间域与频率域正演波场特征,分别对比了时间域与频率域有限差分数值解与解析解,以及时间域与频率域高阶有限差分数值解,证明了频率域标量波动方程正演模拟具有高精度。为了进一步提高三维频率域标量波动方程正演模拟精度,本文基于优化27点差分格式提出了优化125点有限差分格式。首先分析了数值模拟时不可避免的边界问题,将完全匹配层吸收边界引入标量波动方程,接着通过归一化相速度计算出适用于不同空间采样间距比的优化差分系数,并与27点差分格式的频散曲线作对比,接着介绍了频率域正演求解中涉及的大型稀疏矩阵解法并对比不同解法的计算精度,最后通过等间距采样的模型测试证明优化125点差分格式比经典的优化27点差分格式精度更高及数值压制更明显,同样的对于长方形网格采样的模型125点也具有较高的模拟精度。波形反演通过充分利用地震资料中的运动学和动力学信息,有效地重建复杂地质构造及地下介质模型参数。本文基于最小二乘理论建立了波形反演的目标函数,接着介绍了常用的波形反演算法,通过伴随状态法求取波形反演的梯度,并通过抛物插值法确定迭代的步长,并给波形反演时频率的选择策略。通过模型测试分析了不同的差分格式以及不同的反演方法的波形反演结果,证明反演算法的稳定性。接着将波形反演的应用于实际资料,首先对实际反演地震资料进行预处理,解决实际资料中面波干扰以及能量不均衡问题,对于实际资料中缺失反演的地震子波以及低频信息问题,采用混合域反演法即时间域正演频率域反演的方法,通过模型测试证明时间域正演通过傅里叶变换后与频率域正演得精度几乎相似,证明了方法的可行性,最后通过实际炮集的反演结果证明了波形反演方法的有效性,进一步证明了正演的准确性。

关键词：频率空间域标量波方程有限差分法地震正演模拟地震波形反演

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地震多级散射波正演模拟方法

地震学报 2022年第4期44卷 608-618页

作者：张博吴国忱李青阳杨凌云单俊臻中国石油大学(华东)地球科学与技术学院中国山东青岛266580

地震波在穿越地下散射体群时会产生多级散射波,分析其地震响应特征,可推断散射体的分布情况和性质。本文从二维标量波动方程出发,结合地震散射理论和波恩近似理论,推导了多级散射波方程。在此基础上,采用高阶有限差分法对双点散射体模... 详细信息

地震波在穿越地下散射体群时会产生多级散射波,分析其地震响应特征,可推断散射体的分布情况和性质。本文从二维标量波动方程出发,结合地震散射理论和波恩近似理论,推导了多级散射波方程。在此基础上,采用高阶有限差分法对双点散射体模型和复杂散射体模型进行数值模拟,分析了多级散射波的传播规律和波场特征,并通过抽取多级散射记录和各级散射记录的单道记录与参考单道记录的对比,验证了本文推导散射波方程的准确性。

关键词：多级散射标量波方程有限差分正演模拟