[發明專利]地下橫波速度反演方法、裝置、計算設備及存儲介質

有效

• 申請號: 201911054805.3
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110954950B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 傅磊;陳曉非
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G06N20/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 李娟

1.一種地下橫波速度反演方法，其特征在于，包括：

獲取待測量地區的地下介質參數，包括：地下介質參數根據理論地震圖以及預設的所述待測量地區的地下速度結構模型確定；其中，所述模型包括介質的總層數和每一層介質的厚度，通過不斷變動介質的總層數和每一層介質的厚度，使得所述初始模型與理論地震圖不斷擬合，當觀測到擬合效果最佳時，所述模型對應的模型參數為所述地下介質參數；

基于所述地下介質參數確定所述待測量地區的面波波形數據，包括：構建關于所述地下介質參數與模擬介質參數的目標函數，所述目標函數用于表示所述地下介質參數和所述模擬介質參數的擬合值，所述模擬介質參數滿足彈性波動方程；以所述彈性波動方程為約束，求解所述目標函數的極小值；獲取所述目標函數取極小值時，所述目標函數對應的所述模擬介質參數，基于所述模擬介質參數確定所述面波波形數據；所述目標函數表示為：其中，d^obs(X_r,t；X_s)表示所述地下介質參數，d^syn(X_r,t；X_s)表示模擬介質參數，m為模型參數向量，NS和NR分別為震源和檢測器的個數，T為所述預設時長；

將所述地下介質參數和所述面波波形數據輸入預先訓練完成的橫波速度預測模型進行分析，得到當前所述待測量地區對應的地下各層的橫波速度；所述預先訓練完成的橫波速度預測模型為根據所述預設數量的樣本對訓練完成的U-Net模型；

其中，所述預先訓練完成的橫波速度預測模型為根據預設數量的樣本對訓練完成的機器學習模型，所述樣本對包括所述地下介質參數和所述面波波形數據，所述地下介質參數包括地下介質的總層數、每一層介質的橫波速度、每一層介質的縱波速度以及每一層介質的密度；

基于所述橫波速度生成橫波速度曲線。

2.如權利要求1所述的地下橫波速度反演方法，其特征在于，所述預先訓練完成的橫波速度預測模型為根據所述預設數量的樣本對訓練完成的U-Net模型，所述U-Net模型的訓練過程包括：

將所述預設數量的樣本對按照預設比例進行劃分，得到第一預設數量的訓練樣本對和第二預設數量的測試樣本對；

將所述訓練樣本對分別輸入預先建立的所述U-Net模型進行訓練，得到訓練之后的所述U-Net模型；

將所述測試樣本對分別輸入訓練之后的所述U-Net模型，對訓練之后的所述U-Net模型進行模型準確性測試；

若測試通過，則確定訓練之后的所述U-Net模型為訓練完成的所述橫波速度預測模型；

若測試不通過，則增加所述訓練樣本對，并返回執行所述將所述訓練樣本對分別輸入預先建立的所述U-Net模型進行訓練，得到訓練之后的所述U-Net模型。

3.如權利要求2所述的地下橫波速度反演方法，其特征在于，所述將所述測試樣本對分別輸入訓練之后的所述U-Net模型，對訓練之后的所述U-Net模型進行模型準確性測試，包括：

將所述測試樣本對分別輸入訓練之后的所述U-Net模型，獲取所述U-Net模型的損失函數的目標值，所述目標值為所述U-Net模型分別對每個所述測試樣本對進行分析時，所述U-Net模型的損失函數的值；

若所述目標值的變化率小于預設的變化率閾值，則判定對所述U-Net模型的測試通過；

若所述目標值的變化率大于或者等于預設的變化率閾值，則判定對所述U-Net模型的測試不通過。

4.如權利要求2所述的地下橫波速度反演方法，其特征在于，所述U-Net模型的損失函數為：

其中，L(Y，f(X))的值表示所述U-Net模型預測的橫波速度與預設的橫波速度的殘差平方和的最小值，Y表示預設的橫波速度，f(X)表示所述U-Net模型預測的橫波速度，n為樣本數量。

5.如權利要求1-4任一所述的地下橫波速度反演方法，其特征在于，在所述獲取待測量地區的地下介質參數之前，包括：

根據預設的目標橫波速度范圍，確定所述待測量地區的地下介質參數，所述目標橫波速度范圍為所述待測量地區的地下橫波速度范圍。