[發(fā)明專利]彈性波層析成像波速反演計算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010941185.1 | 申請日： | 2020-09-09 |
| 公開（公告）號： | CN112099084B | 公開（公告）日： | 2022-05-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳文華;李濤;王飛;曾超 | 申請（專利權(quán)）人： | 杭州國家水電站大壩安全和應(yīng)急工程技術(shù)中心有限公司;中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司 |
| 主分類號： | G01V1/30 | 分類號： | G01V1/30 |
| 代理公司： | 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101 | 代理人： | 韓小燕 |
| 地址： | 310014 浙江省杭州市*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 彈性 層析 成像 波速 反演 計算方法 | ||
本發(fā)明涉及一種彈性波層析成像波速反演計算方法。本發(fā)明的目的是提供一種彈性波層析成像波速反演計算方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種彈性波層析成像波速反演計算方法，其特征在于：將已知波速{VR}的離散單元R作為約束條件；對直射線經(jīng)過的、單元波速未知的離散單元BPT的波速{VB}，采用反投影技術(shù)法進(jìn)行單元波速的反演計算；對折線射線經(jīng)過的、單元波速未知的離散單元DT的{VDT}，采用阻尼最小二乘法進(jìn)行單元波速的反演計算；再對直射線和折線射線均未經(jīng)過的離散單元KDB的波速{VKDB}，用克里金插值法進(jìn)行單元波速的插值計算本發(fā)明適用于地球物理、檢驗檢測技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種彈性波層析成像波速反演計算方法。適用于地球物理、檢驗檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
彈性波層析成像可分為兩大類，一類為基于射線理論的射線層析成像和另一類為基于波動方程的波形層析成像。基于射線層析成像中的反演方法可分為線性反演方法和非線性反演方法兩種，線性反演方法是將成像區(qū)劃分成若干離散單元和波傳播節(jié)點，根據(jù)波線性傳播理論，對每條射線建立走時方程，形成線性方程組。此類方程組為一個大型的、稀疏的、常常是病態(tài)的線性方程組，一般采用優(yōu)化迭代法求解，如代數(shù)重建法(ART)、聯(lián)合迭代重建法(SIRT)、奇異值分解法(SVD)、共輒梯度法(CG)和阻尼最小二乘法(DLSQR法)等。
迭代法是從某一初始波速開始，建立觀測旅行時與理論旅行時之差和波速擾動量滿足的線性方程并求解波速的擾動量，修正波速，重新進(jìn)行正演，逐次迭代，直到反演結(jié)果滿足某一條件為止，可以看出迭代反演的第一步就是要給定一組初始波速。初始波速的適當(dāng)與否，關(guān)系到迭代的效率好壞，要使一個不適當(dāng)?shù)某跏疾ㄋ俚玫脚c適當(dāng)初始波速相似的反演結(jié)果，可能需要更多次的迭代。考慮到反演的多解性，在迭代計算求解線形方程組過程中，不合理的初始波速可能會收斂到一個與實際波速差別很大的反演結(jié)果，甚至可能導(dǎo)致反演結(jié)果的不合理或不正確。
初始波速的選取對地震層析成像來說也是比較重要，常用的初始波速選取方法有：①給各離散單元一個相同的初始波速；②依據(jù)已有的地球物理資料，給各離散單元不同的初始波速。第一種方法簡單易行，但這樣給出的初始波速隨意性很大，有可能造成迭代法反演計算收斂緩慢甚至不收斂；第二種方法似乎合理，但成像區(qū)的波速差異可能較大，給出的初始波速也不一定全部合適；有時局部合適的初始波速，通過反演計算后，其結(jié)果變得與實際相差很大。
另外，離散單元劃分多少(即波速未知數(shù)量多少)與射線分布及分布密度相關(guān)，離散單元多、射線少，波速反演精度低；離散單元少、射線分布集中，波速反演精度也低，主要問題是射線未經(jīng)過的離散單元也參與了波速反演計算。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供一種彈性波層析成像波速反演計算方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種彈性波層析成像波速反演計算方法，其特征在于：
將已知波速{VR}的離散單元R作為約束條件；
對直射線經(jīng)過的、單元波速未知的離散單元BPT的波速{VB}，采用反投影技術(shù)法進(jìn)行單元波速的反演計算；對折線射線經(jīng)過的、單元波速未知的離散單元DT的{VDT}，采用阻尼最小二乘法進(jìn)行單元波速的反演計算；
再對直射線和折線射線均未經(jīng)過的離散單元KDB的波速{VKDB}，用克里金插值法進(jìn)行單元波速的插值計算。
采用反投影技術(shù)法計算前，先扣除各條直射線經(jīng)過離散單元R的走時和線段長度，再用反投影技術(shù)法進(jìn)行反演計算，計算各條直射線經(jīng)過的離散單元BPT的波速{VB}。
所述折線射線利用Dijkstra算法在離散單元波速場上搜索各條射線的最短走時路徑而形成；
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