[發明專利]一種適用于城市地區淺層結構探測的方法及系統

在審

• 申請號: 202210071942.3
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114415236A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 馬曉娜;楊微;王偉濤;張云鵬;徐善輝;于子葉;許衛衛
• 申請（專利權）人: 中國地震局地球物理研究所
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/34
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明提供了一種適用于城市地區淺層結構探測的方法及系統，涉及勘探地球物理領域，所述方法包括以下步驟：提取人工震源體波數據中的早至波信息；利用數值模擬方法對早至波信息進行正演，得到早至波模擬信息；根據早至波信息和早至波模擬信息構建目標函數；對目標函數進行反演，得到迭代搜索方向；根據迭代搜索方向，使用混合步長對橫波速度和縱波速度進行更新，得到最優的橫波速度和最優的縱波速度；根據最優的橫波速度和最優的縱波速度，構建淺層結構探測圖像。通過本發明能夠對城市地區淺部結構進行高精度探測。

技術領域

本發明涉及勘探地球物理領域，特別是涉及一種適用于城市地區淺層結構探測的方法及系統。

背景技術

城市淺部結構的精細探查對防震減災、城市規劃、城市地下空間利用等研究具有重要意義。密集臺陣觀測和噪聲成像方法的使用，可使我們對城市地區淺部結構進行相對低成本的探測。但受限于背景噪聲的周期頻段以及面波本身的特征，相關基于背景噪聲的成像結果多為較為平滑的S波速度，分辨率較低。

人工震源是探測淺部結構的重要工具，但傳統的炸藥震源對城市環保和安全影響較大，無法在城市地區使用。近年來發展的以高壓氣體沖擊的綠色人工源為城市地區無損探測提供了新型工具。綠色的甲烷爆轟震源利用化學反應產生高壓氣體，激發的地震波信號可在水平十幾公里的中等尺度范圍內清晰接收。因此，利用綠色人工震源產生的體波信號，結合密集臺陣觀測模式，可對淺部幾公里的地殼結構進行主動探測。但綠色人工震源探測受成本和施工限制，激發點數量較少，基于走時的成像方法獲得的P波速度結構精度有限。

因此，如何設計一種高精度的城市地區淺層結構探測方法成為本領域亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于城市地區淺層結構探測的方法及系統，該方法及系統能夠對城市地區淺部結構進行高精度探測。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種適用于城市地區淺層結構探測的方法，該方法包括以下步驟：

提取人工震源體波數據中的早至波信息，所述人工震源體波數據為城市地區通過甲烷轟爆后，檢波器檢測得到的數據；

利用數值模擬方法對所述早至波信息進行正演，得到早至波模擬信息；

根據所述早至波信息和所述早至波模擬信息構建目標函數，所述目標函數用于衡量所述早至波信息和所述早至波模擬信息的相互匹配程度；

對所述目標函數進行反演，得到迭代搜索方向；

根據所述迭代搜索方向，使用混合步長對橫波速度和縱波速度進行更新，得到最優的橫波速度和最優的縱波速度，所述混合步長包括縱波速度加權步長和橫波速度加權步長，所述最優的橫波速度和最優的縱波速度為所述早至波信息和所述早至波模擬信息的相互匹配程度最高時的橫波速度和縱波速度；

根據所述最優的橫波速度和最優的縱波速度，構建淺層結構探測圖像。

本發明還提供了一種適用于城市地區淺層結構探測的系統，該系統包括：

提取模塊，用于提取人工震源體波數據中的早至波信息，所述人工震源體波數據為通過甲烷轟爆后檢測得到的數據；

正演模塊，用于利用數值模擬方法對所述早至波信息進行正演，得到早至波模擬信息；

目標函數構建模塊，用于根據所述早至波信息和所述早至波模擬信息構建目標函數，所述目標函數用于衡量所述早至波信息和所述早至波模擬信息的相互匹配程度；

反演模塊，用于對所述目標函數進行反演，得到迭代搜索方向；