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全波形反演是一种全新的地震成像方法，主要利用全波形信息反演地下介质参数，通过非线性优化波场理论值和观测值的残差实现波形反演。基于时间域声波方程，建立了时间域波场残差目标函数，以分层模型为例，分别从波场精度、目标函数收敛性和运行时间3个方面，比较了共轭梯度（Conjugate Gradient，CG）算法和拟牛顿算法（Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno，BFGS）反演的效果。同时，应用共轭梯度法对正、逆断层模型和Marmousi模型进行了速度结构反演。反演结果表明:共轭梯度法计算效率较高，反演得到的速度模型精度更高，反演效果较好，是一种有效的波形反演方法。 相似文献
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全波形反演不仅利用相位和振幅信息,还利用波形的细节变化,具有刻画模型精确细节的能力.在对稀疏矩阵直接LU分解求解的基础上,采用梯度预处理方法对声波介质速度模型进行了反射波全波形反演.采用误差反向传播算法计算目标函数梯度以及伪Hessian矩阵的对角线元素来做梯度预处理.数值模型的实验结果表明,利用有效的频率段便能反演出分辨率较高的速度结构,用低频反演出的结果作为高频反演的初始模型,减少了解的非唯一性.二维高斯光滑初始模型提供了有利的低频信息,得到较好的反演结果.伪Hessian矩阵的预处理吸收了高斯牛顿法的二次收敛优势,在不增加计算量的前提下,加快收敛速度. 相似文献
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全波形反演是勘探地球物理领域兴起的核心技术之一,不但可以构建地下速度结构,也能够反演衰减参数(品质因子Q)模型,有助于识别地下介质类型和构造(如流体和煤层陷落柱),对煤和油气等自然资源的勘探和开发有重要意义。参数串扰是黏弹性全波形反演的关键难点,受速度误差影响,反演的Q模型会包含非常强的串扰噪声。针对该问题,提出了基于多目标函数的黏弹性全波形反演理论与方法,首先通过旅行时反演速度结构,再通过中心频率目标函数反演Q模型,最终使用波形差目标函数同时反演速度和Q模型。由于中心频率主要受衰减影响,因此,可有效减弱速度误差对Q反演的影响。最后,通过数值模拟验证了算法可有效地反演速度和Q模型。 相似文献
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用遗传算法反演一维声波介质 总被引：3，自引：0，他引：3
局部线性化的反演方法不仅在初始模远离真值时收敛速度幔，而且往往易陷入局部极大值中，而遗传算法（ＧＡ）便能解决这一问题，它是一种全局搜索法。强然它同模拟退火法一样利用转移概率进行搜索，但其收敛速度一般比模拟退火法快。本文引进了多个目标函数进行综合评价和实灾变过程，用单道地震道对一维声波介质的速度和密度同时进行了反演，反演了加噪地震道和含薄层介质模型，取得了满意的效果。 相似文献
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二维大地电磁正则化共轭梯度法反演算法 总被引：2，自引：0，他引：2
针对大地电磁二维反演中目标函数收敛速度慢而且解的稳定性较差等问题,提出了大地电磁数据的正则化共轭梯度法反演算法(Regularized Conjugate Gradient Algorithm,RCGA)。此算法在构建目标函数时引入正则化的思想,利用共轭梯度法求解最优化问题。在每次迭代过程中根据目标的收敛情况更新正则化因子,有效地解决了迭代时目标函数发散的问题。最后对两个典型模型进行了试算,对其收敛速度及解的稳定性进行了分析,并与传统反演方法的计算结果进行了对比,结果都表明RCGA具有收敛速度快、精度高、结果稳定等优点。 相似文献
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用遗传算法反演各向异性介质弹性参数 总被引：3，自引：1，他引：2
研究了用遗传算法来反演各向异性介质的弹性常数。首先概述遗传算法的基本原理,然后以横向各向同性介质的一维模型反演为例,重点讨论了交换概率、更新概率、变异概率和控制温度对反演收敛速度的影响。为改进收敛性能,反演中利用模拟退火法中的控制温度对目标函数作尺度变换,并采用了层剥离技术。对有噪及二维情形也作了考虑。计算表明遗传算法反演是一种良好的非线性反演方法。 相似文献
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局部线性化的反演方法不仅在初始模型远离真值时收敛速度慢,而且往往易陷入局部极大值中,而遗传算法(GA)便能解决这一问题,它是一种全局搜索法。虽然它同模拟退火法一样利用转移概率进行搜索,但其收敛速度一般比模拟退火法快。本文引进了多个目标函数进行综合评价和灾变过程,用单道地震道对一维声波介质的速度和密度同时进行了反演,并反演了加噪地震道和含薄层介质模型,取得了满意的效果。 相似文献
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构建近地表横波速度模型是煤田多分量地震资料处理的重要环节。相较于面波多道分析法,全波形反演在构建近地表横波模型中具有更高的分辨率。然而,在基于梯度的全波形反演中,由于地震记录频带有限、波场的非均匀覆盖以及双重散射等原因导致梯度算子不随深度的增加而缩放,模型深部参数得不到明显更新。目标函数的Hessian算子包含曲率信息,可清晰预测梯度算子中的焦散现象及双重散射产生的伪影,因此,逆Hessian算子则可作为反卷积算子实现对梯度的预处理,加强对模型深部的照明能力。然而Hessian算子具有巨大维度,对其显式计算十分困难。基于此,借鉴逆散射理论的思想,给出勒夫波全波形反演目标函数的拟Hessian算子的表达式,并提出一种梯度预处理的全波形反演方法。将该方法分别应用于断层模型、凹陷模型以及起伏界面模型的重构试验,反演结果表明:与传统的共轭梯度全波形反演方法相比,基于拟Hessian算子的预处理共轭梯度方法可加快收敛速度,提升成像质量。 相似文献
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全波形反演方法作为一种高分辨率成像手段在跨孔雷达反演中得到有效应用,但其仍受局部最小问题影响。一个有效的解决方法是为反演提供一个准确的初始模型。但在应用真实雷达数据时,由于地下介质未知且存在低频数据缺失的情况,全波形反演往往难以获得理想结果。为此,使用对包络目标函数求导的方法,详细推导了包络波形反演的梯度公式。该方法与传统全波形反演方法在原始数据低频成分缺失情况下的反演结果对比表明,该方法能够有效还原缺失的低频信息并且对低频缺失数据有更好的反演能力,可以直接为地下介质提供定量解释。 相似文献
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全波形反演是一个高度非线性的优化问题,当地震数据中缺少低频成分而初始速度与真实速度相差较远时,反演容易陷入局部极小值。笔者提出一种新的目标函数,将模拟地震记录和观测记录的归一化互相关与最小二乘结合。互相关侧重相位匹配,具有更强的线性,能减弱"跳周"现象。通过设置权重因子,在反演前期利用互相关先恢复低波数的背景速度模型,再加入最小二乘约束恢复高波数的模型细节。数值模拟试验结果表明,基于该目标函数的全波形反演不依赖精确的初始模型和低频信息,向全局极小值迅速收敛,能有效改善反演的稳定性,并获得比基于常规目标函数的全波形反演更精确的结果。 相似文献
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为了减小地球物理反演的多解性,通常采用累加型目标函数,即数据拟合差项加上正则化项。基于累加型目标函数的反演存在如何优选正则化因子的问题,这个过程通常需要做大量的反演计算。本研究系统分析和实现了基于乘积型目标函数(数据拟合差项和正则化项相乘)的电阻率法三维反演,乘积型目标函数的反演不存在优选正则化因子的问题。三维正演采用非结构化有限单元法,三维反演采用有限内存拟牛顿方法。使用理论模型合成数据进行了三维反演,检验了基于乘积型目标函数的电阻率法三维反演的可行性与有效性。反演算例结果表明：基于乘积型目标函数的反演方法能够可靠恢复异常体的电阻率值、形态和位置。 相似文献
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基于各向异性AVO的裂缝弹性参数叠前反演方法 总被引：1，自引：0，他引：1
基于各向异性理论,将具有水平对称轴的高角度裂缝介质等效为HTI介质。首先,通过分析HTI介质反射界面的纵波反射系数公式,研究裂缝介质振幅随偏移距和方位角的变化特征,探索了方位各向异性介质弹性参数和各向异性参数的叠前反演方法。其次,为更好地估测介质的弹性参数:纵波阻抗IP、横波阻抗IS以及各向异性梯度Γ,对反射系数近似式进行了简化,同时对简化公式的精度进行了对比分析。最后,选取2D逆掩断层模型,利用褶积公式制作不同方位的合成地震道集,并对合成地震道集添加随机噪声(信噪比为2∶1),将其应用于方位AVO叠前反演算法试算中。结果表明,当信噪比为2时,方位AVO叠前反演所得纵波阻抗、横波阻抗及各向异性梯度的估测值与模型真实值基本吻合,而且估测值能够较准确地反映原始模型的地层特征,验证了方位AVO叠前反演算法的准确适用性。 相似文献
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由于传统的阻尼最小二乘法只适合于模型较少的简单模型，因此当介质的层数较多时，反演就会受到多解性的影响，有时甚至出现不收敛的情况，并且反演十分耗时。为此，使用正则化思想引入模型约束进行反演，且正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数自适应得到，使反演能够稳定地进行；引入拟牛顿法来更新雅可比矩阵，大大缩短反演所需要的时间，通过典型的3层与多层理论模型的反演试算，证明了拟牛顿法自适应正则化反演算法对初始模型的要求不高，拟合效果好，收敛速度快，适应性强，体现了良好的稳定性和可靠性。 相似文献
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利用一维正则化反演进行大地电磁测深数据拟二维反演解释 总被引：1，自引：0，他引：1
大地电磁测深的反演问题是不适定的,其反演结果不稳定,且具有非唯一性。通过在目标函数中采用正则化方法,可以使得不适定反演问题具有稳定的反演结果,并改善解的稳定性和非唯一性问题。为了提高野外大地电磁测深数据的处理效率和初步解释的精度,提出了大地电磁测深数据的一维正则化反演进行拟二维反演解释方法。这里所述的大地电磁测深一维反演解释,与以往的解释方法不同,其思路首先用Bostick反演的深度来控制层参数,使反演计算的模型参数仅存在电阻率;最后采用阻尼高斯-牛顿算法进行反演计算,并将Bostick反演结果作为反演计算的初始模型。通过模型试算,结果表明其处理速度快、解释直观,对野外大地电磁测深数据进行初步反演解释是可行的。 相似文献
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Manik Talwani 《Central European Journal of Geosciences》2011,3(4):424-434
All gradiometers currently operating for exploration in the field are based on Lockheed Martin’s GGI gradiometer. The working of this gradiometer is described and a method for robust non linear inversion of gravity gradients is presented. The inversion method involves obtaining the gradient response of a trial body consisting of vertical rectangular prisms. The inversion adjusts the depth to the tops or bases of the prisms. In the trial model all the prisms are not required to have the same area of cross section or the same density (which can also be allowed to vary with depth). The depth to the tops and bottoms of each prism can also be different. This response is compared with the observed values of gradient and through an iterative procedure, the difference is minimized in a least square sense to arrive at a best fitting model by varying the position of the tops or bottoms of the prisms. Each gradient can be individually inverted or one or more gradients can be jointly inverted. The method is extended to invert gravity values individually or jointly with gradient values. The use of Differential Curvature, a quantity which is directly obtained by current gradiometers in use and which is an invariant under a rotation in the horizontal plane, is emphasized. Synthetic examples as well as a field example of inversion are given. 相似文献
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地面核磁共振模型约束反演含水层参数 总被引：1，自引：1，他引：0
导电模型的地面核磁共振感应电动势是含水量的非线性函数.引入模型约束的迭代反演方法求解该非线性问题的反演.在反演过程中,根据理论公式计算迭代过程中灵敏度矩阵,并采用平坦模型和光滑模型两种约束.对均匀半空间、层状导电模型和实际数据进行了反演模拟,结果表明,模型约束迭代反演方法能从地面核磁共振感应电动势获得含水层较为合理的含水量及分布,且该结果可以从作为初始模型的均匀含水量分布反演得到.对无噪音数据,平坦模型和光滑模型约束对反演的含水量分布影响不大;但当数据存在一定的噪音时,平坦模型约束将比光滑模型约束获得更为精确的含水层参数. 相似文献