[發明專利]一種基于分層介質格林函數的頻域逆時偏移方法

有效

• 申請號: 201810579704.7
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108845317B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 劉海;林春旭;齊櫞;崔杰;劉超
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S15/89
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌;裘暉

本發明公開了一種基于分層介質格林函數的頻域逆時偏移方法，包括下述步驟：S1、在有效頻帶范圍內計算分層介質空間對角線采樣點的并矢格林函數，并通過切比雪夫插值獲得整個成像空間的格林函數；S2、通過源頻譜或逆時處理后的接收器記錄數據的頻譜分別與成像空間的格林函數相乘，計算得到整個成像空間的正向延拓波場和反向延拓波場；S3、根據頻率域的互相關成像條件將正向延拓波場和反向延拓波場相乘，步進計算有效頻帶范圍內所有采樣頻點的波場乘積并累加，累加后的總和經拉普拉斯濾波后作為成像空間的逆時偏移成像結果。本發明中由于成像空間內位于同一水平面的成像點，只需計算一次格林函數，因此極大的節約了計算成本，能夠對地下介質進行快速高精度成像。

技術領域

本發明屬于近地表無損探測的技術領域，具體涉及一種基于分層介質格林函數的頻域逆時偏移方法。

背景技術

近地表勘探利用地球物理方法獲取地下介質的結構和目標位置等。這些物探方法包括探地雷達、淺層地震勘探和超聲探測等，對探測數據進行處理和偏移成像，是其正確解譯的關鍵。逆時偏移算法具有精度高，在處理復雜速度模型和陡峭的傾斜構造方面優勢明顯，已經發展成為處理這些物探數據的主流方法之一。

傳統的逆時偏移算法使用時域有限差分法計算電磁波或彈性波在正向和反向傳播過程中的波場。由于需要對每一炮或每個發射天線位置進行逆時偏移計算處理，因此時域逆時偏移算法的計算成本非常大，限制了其工程應用。近年來，隨著探地雷達等物探儀器的發展，在某些工程應用中數據采集速度往往很快，能夠快速地獲得大量數據，因此，傳統的時域逆時偏移算法不能對數據進行實時處理，指導現場作業。另一方面，在實際的探地雷達應用中，由于混凝土結構、瀝青路面等水平層狀結構普遍存在，采用水平層狀速度模型作為實測探地雷達數據的逆時偏移成像的初始模型比較常見。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于分層介質格林函數的頻域逆時偏移算法，用于處理探地雷達和超聲無損檢測技術等采集的數據，以快速地獲取地下介質高精度成像。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提出的一種基于分層介質格林函數的頻域逆時偏移算法，包括下述步驟：

S1、在有效頻帶范圍內計算分層介質空間對角線采樣點的分層介質并矢格林函數，并通過切比雪夫插值獲得整個成像空間的格林函數；

S2、通過源頻譜或逆時處理后的接收器記錄數據的頻譜分別與成像空間的格林函數相乘，計算得到成像空間的正向波場的頻譜與反向波場的頻譜，從而得到整個成像空間的正向延拓波場和反向延拓波場；

S3、根據頻率域的互相關成像條件將正向延拓波場和反向延拓波場相乘，步進計算有效頻帶范圍內所有采樣頻點的波場乘積并累加，累加后的總和作為成像空間的逆時偏移成像結果。

作為優選的技術方案，步驟S1中，計算分層介質空間對角線采樣點的并矢格林函數的具體步驟為：

設定波的傳播方向為z，由于垂直于z的橫面介質均勻且無限延伸，計算由電流源J產生電場E的電場型格林函數

式(1)中單位向量(u,v)是頻譜域中定義的旋轉坐標向量，其定義如公式(2) 和式(3)所示,u,v的定義為：

式(1)中向量k_ρ為橫向波數,k_ρ為向量k_ρ＝k_xx+k_yy的模，j為虛數單位，ω為角頻率，ε₀為介電常數，ε_z與ε’_z為介質在z方向的相對介電常數以及其共軛，電流I和電壓V的上標表示傳輸線的類型，下標表示傳輸線源的類型。