CN109100798B - 实现折射多次波层析反演的方法、装置及处理终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现折射多次波层析反演的方法、装置及处理终端，方法包括：S1、拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为S2、增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为S3、合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；S4、定义初至折射旅行时反演的目标泛函；S5、对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型。本发明基于镜像原理实现利用OBS数据中丰富、清晰可靠的折射多次波来进行层析反演的目的。

Description

实现折射多次波层析反演的方法、装置及处理终端

技术领域

本发明涉及利用折射多次波进行层析反演的技术领域。

背景技术

海洋深部地质构造的速度和界面形态参数是理解洋盆演化以及地球动力学的关键参数。目前主要通过在海面激发大容量的震源,海底地震仪(OBS)在海底接收的方式来获取原始的观测数据。OBS数据的偏移距较大，可达几百km，记录了来自沉积层和壳幔边界的折射和反射波。在室内分析时，主要通过旅行时反演来获得地下构造的速度和形态参数。也有一些利用全波形反演来获得速度结构的实例，但该方法对原始数据的质量要求非常高，反演算法仍处于发展阶段。

旅行时反演方案主要有如下四种方案：

(1)初至折射旅行时反演，仅仅利用OBS数据中的折射初至。因为初至折射在大部分情况下能量比较强，比较可靠。FAST和tomo2D是初至折射层析的两个最常用的程序；

(2)反射旅行时反演，利用来自各个界面的反射波的旅行时来反演速度结构。Rayinvr是实现反射旅行时反演的主要程序。

(3)折射和反射旅行时联合反演，tomo2D以及j ive3D是实现该方式的主要程序；

(4)OBS折射多次波参与反演，OBS数据中一般存在清晰可靠的折射多次波，但这些信息一般都被舍弃了。这些折射多次波与初至折射波一样来自深部构造，包含了丰富的信息。在油气和水合物勘探领域，利用OBS数据中的多次波进行成像的技术已经很成熟，但利用的是小偏移距内(5km以内)的反射波的多次波。万奎元等提出利用在沉积层中经过多次反射的二次Pg折射波来增加反演的分辨率。Bharadwaj等提出基于地震干涉的方法来提高OBS的信噪比，并把折射的一阶多次波转换为初至折射波，从而增加用于反演的射线。

现有方案的不足主要有以下几点：

(1)初至折射在远偏移距处信噪比较低，拾取结果的可信度较低，为了实际应用这些远偏移距的折射，不得不设定较大的不确定性参数。

(2)在利用反射波旅行时进行反演的方案中，需要把拾取的反射波旅行时和某一个反射界面关联起来，而这会引起较大的不确定性。而且，在大偏移距的OBS数据中，反射波旅行时的拾取比较困难。

(3)利用OBS数据的折射多次波来进行层析反演非常有潜力，但目前并没有好的方案。对于万奎元等提出的方案，在大部分的实际数据中，难以识别出在沉积层中多次反射的折射波，而且在反演的过程，需要确定反射界面，会引起较大的不确定性。而Bharadwaj等提出的方案，只适用于沿着界面滑行的首波，而不适用于其它情形的折射波。此外，通过地震干涉方法转换折射多次波为初至折射需要大量的计算。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种实现折射多次波层析反演的方法，基于镜像原理实现利用OBS数据中丰富、清晰可靠的折射多次波来进行层析反演的目的。

本发明的目的之二在于提供一种实现折射多次波层析反演的装置，基于镜像原理实现利用OBS数据中丰富、清晰可靠的折射多次波来进行层析反演的目的。

本发明的目的之三在于提供一种处理终端，基于镜像原理实现利用OBS数据中丰富、清晰可靠的折射多次波来进行层析反演的目的。

为实现上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：

实现折射多次波层析反演的方法，包括以下步骤：

S1、拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

S2、增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

S3、合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

S4、将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

S5、对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型。

优选的，所述极小化处理包括以下步骤：

S501、根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,且k＝0；所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点；；

S502、基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)；

S503、根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差；

S504、通过公式计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵；

S505、更新当前速度模型，更新公式为：α_k为更新步长，通过对函数进行极小化获得α_k，k为迭代次数；

S506、判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502；

S507、将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，获得最终速度模型。

优选的，所述停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3；

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²<＝ε，其中，ε为预设值；

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；

条件3、计算无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。

为实现上述目的之二，本发明所采用的技术方案如下：

实现折射多次波层析反演的装置，包括以下模块：

拾取模块，用于拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

转换模块，用于增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

合并模块，用于合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

定义模块，用于将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

处理模块，用于对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型。

优选的，所述极小化处理包括以下模块：

速度模型建立模块，用于根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,且k＝0；所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点；；

正演模拟计算模块，用于基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)；

残差计算模块，用于根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差；

梯度计算模块，用于通过公式计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵；

速度模型更新模块，用于更新当前速度模型，更新公式为：α_k为更新步长，通过对函数进行极小化获得α_k，k为迭代次数；

判断模块，用于判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502；

最终速度模块生成模块，用于将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，生成最终速度模型。

优选的，所述停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3；

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²<＝ε，其中，ε为预设值；

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；

条件3、计算无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。

为实现上述目的之三，本发明所采用的技术方案如下：

一种处理终端，包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于执行所述程序指令，以执行以下步骤：

S1、拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

S2、增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

S3、合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

S4、将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

S5、对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型。

优选的，所述极小化处理包括以下步骤：

S501、根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,且k＝0；所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点；；

S502、基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)；

S503、根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差；

S504、通过公式计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵；

S505、更新当前速度模型，更新公式为：α_k为更新步长，通过对函数进行极小化获得α_k，k为迭代次数；

S506、判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502；

S507、将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，获得最终速度模型。

优选的，所述停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3；

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²<＝ε，其中，ε为预设值；

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；

条件3、计算无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)利用折射多次波的旅行时,能够增加反演的输入数据,能够弥补远偏移距初至折射难以拾取的缺陷，有利于反演的稳定。

(2)联合利用折射多次波的旅行时,能够增加射线的密度,提高反演的分辨率。

(3)折射多次波的射线经过的范围更宽，利用折射多次波进行反演，能够扩大反演的范围。

附图说明

图1为本发明实现折射多次波层析反演的方法流程图；

图2为折射多次波的类型示意图；

图3为增加虚拟海水层后基于镜像原理转换示意图；

图4为OBS测线地震剖面示意图；

图5为某工区的实际OBS数据示意图；

图6为反演的输入数据示意图；

图7为射线密度示意图；

图8为反演的速度模型示意图；

图9为本发明实现折射多次波层析反演的装置结构图；

图10为本发明处理终端的结构图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

本发明提出一种基于镜像原理实现折射多次波层析反演的技术。其主要思路是通过镜像原理把海面相关的折射多次波转化为镜像OBS位置上的初至折射波，从而实现利用OBS数据中丰富、清晰可靠的折射多次波来进行层析反演的目的。折射多次波的类型有很多，如图2所示。本发明仅利用折射波在海面经历一次反射形成的多次波，称为初至折射水层一阶多次波(图2中实线所示)。初至折射水层一阶多次波在OBS数据上比较容易识别，它与初至折射波近于平行，出现在离开初至折射波大约两倍海底时间的位置上。

实施例一：

如图1所示，本发明公开了一种实现折射多次波层析反演的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

S2、增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

S3、合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

S4、将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

S5、对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型。

在步骤S1中，初至折射波为图2中虚线所示，初至折射波的旅行时t_obs和初至折射水层一阶多次波的旅行时均用(x_source,z_source；x_OBS,z_OBS)来标识，其中，(x_source,z_source)表示炮点坐标，(x_OBS,z_OBS)表示OBS点的坐标。

在步骤S2中，如图3所示，通过镜像原理把初至折射水层一阶多次波的旅行时转换为镜像OBS点上的初至折射旅行时，记为

在步骤S3中，T_obs用(x_source,z_source；x_receiver,z_receiver)来标识，其中(x_receiver,z_receiver)表示检波点的坐标，既包括实际OBS点的坐标(x_OBS,z_OBS)，也包括镜像OBS点的坐标

在步骤S5中，极小化处理包括以下步骤：

S501、根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,且k＝0；在建立模型时包括了虚拟的海水层，因此所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点。

S502、基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)。正演模拟计算时，采用有限差分法求解程函方程，程函方程为其中，T是旅行时，m(x,z)是速度模型。

S503、根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差。

S504、通过公式计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵。

S505、更新当前速度模型，更新公式为：α_k为更新步长，α_k通过对函数进行极小化获得，k为迭代次数。

S506、判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502。其中，停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3。

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²<＝ε，其中，ε为预设值。

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；其中均方根误差的计算公式为：

条件3、计算无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。无量纲方差χ²的计算公式为：

S507、将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，获得最终速度模型。

上述技术方案的优点在于：

(1)利用折射多次波的旅行时,能够增加反演的输入数据,能够弥补远偏移距初至折射难以拾取的缺陷，有利于反演的稳定。

(2)联合利用折射多次波的旅行时,能够增加射线的密度,提高反演的分辨率。

(3)折射多次波的射线经过的范围更宽，利用折射多次波进行反演，能够扩大反演的范围。

下面以一个实验例子阐述上述技术方案的优点。实验的数据来自某海域实际的OBS数据。该海域的海水深度大约为1450米，海底较为平坦，共有22个OBS参与实验。OBS测线对应的地震剖面以及OBS在测线上的位置如图4所示。拾取总共22个OBS数据上的初至折射波的旅行时以及初至折射水层一阶多次波的旅行时，构成反演的输入数据T_obs。

图5为其中一个OBS的数据，初至折射波以及初至折射水层一阶多次波非常清晰。

如图6所示，a)是仅拾取初至折射时的输入数据，b)是联合利用折射多次波旅行时的输入数据。对比图6的a)和b)可知，通过利用折射多次波的旅行时，增加了反演的输入数据，有利于反演的稳定。此外，通过利用折射波的旅行时，可以弥补远偏移距初至折射信噪比较低，难以拾取的缺陷。

如图7所示，a)是仅利用初至折射旅行时的射线密度，b)是联合利用折射多次波的旅行时后的射线密度,对比图7的a)和b)可知，通过利用折射多次波的旅行时，在不引入反射波旅行时的前提下，增加了射线密度。对比图7的a)和b)还可看出，当折射多次波旅行时参与反演时，反演的范围也增大了。

如图8所示，a)是仅利用初至折射旅行时的反演结果，b)是联合利用折射多次波的旅行时后的反演结果。对比图8的a)和b)可知，联合利用折射多次波的旅行时提高了反演的分辨率。

此外，上述技术方案还可应用于折射多次波的全波形反演。

实施例二：

如图9所示，本发明公开了一种实现折射多次波层析反演的装置，包括以下模块：

拾取模块，用于拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

转换模块，用于增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

合并模块，用于合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

定义模块，用于将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

处理模块，用于对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型。

优选的，所述极小化处理包括以下模块：

速度模型建立模块，用于根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,k＝0；所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点；

正演模拟计算模块，用于基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)；

残差计算模块，用于根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差；

梯度计算模块，用于通过公式计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵；

速度模型更新模块，用于更新当前速度模型，更新公式为：α_k为更新步长，通过对函数进行极小化获得α_k，k为迭代次数；

判断模块，用于判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502；

最终速度模块生成模块，用于将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，生成最终速度模型。

优选的，所述停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3；

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²<＝ε，其中，ε为预设值；

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；

条件3、计算无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。

实施例三：

如图10所示，本发明公开了一种处理终端，包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于执行所述程序指令，以执行以下步骤：

S1、拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

S2、增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

S3、合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

S4、将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

S5、对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型。

优选的，所述极小化处理包括以下步骤：

S501、根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,k＝0；所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点；

S502、基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)；

S503、根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差；

S504、通过公式计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵；

S505、更新当前速度模型，更新公式为：α_k为更新步长，通过对函数进行极小化获得α_k，k为迭代次数；

S506、判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502；

S507、将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，获得最终速度模型。

优选的，所述停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3；

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²<＝ε，其中，ε为预设值；

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；

条件3、计算无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.实现折射多次波层析反演的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

S2、增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

S3、合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

S4、将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

S5、对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型；

初至折射波的旅行时t_obs和初至折射水层一阶多次波的旅行时均用(x_source,z_source；x_OBS,z_OBS)来标识，(x_source,z_source)表示炮点坐标，(x_OBS,z_OBS)表示OBS点的坐标；通过镜像原理把初至折射水层一阶多次波的旅行时转换为镜像OBS点上的初至折射旅行时，记为T_obs用(x_source,z_source；x_receiver,z_receiver)来标识，(x_receiver,z_receiver)表示检波点的坐标，既包括实际OBS点的坐标(x_OBS,z_OBS)，也包括镜像OBS点的坐标

2.根据权利要求1所述的实现折射多次波层析反演的方法，其特征在于，所述极小化处理包括以下步骤：

S501、根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,且k＝0；所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点；

S502、基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)；

S503、根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差；

S504、通过公式▽J＝-G^t*δT计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，▽J为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵；

S505、更新当前速度模型，更新公式为：m^k+1＝m^k+α_k▽J，α_k为更新步长，通过对函数J(m^k+α▽J)进行极小化获得α_k，k为迭代次数；

S506、判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502；

S507、将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，获得最终速度模型。

3.根据权利要求2所述的实现折射多次波层析反演的方法，其特征在于，所述停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3；

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²＜＝ε，其中，ε为预设值；

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；

条件3、计算初至折射旅行时的无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。

4.实现折射多次波层析反演的装置，其特征在于，包括以下模块：

拾取模块，用于拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

转换模块，用于增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

合并模块，用于合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

定义模块，用于将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

处理模块，用于对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型；

初至折射波的旅行时t_obs和初至折射水层一阶多次波的旅行时均用(x_source,z_source；x_OBS,z_OBS)来标识，(x_source,z_source)表示炮点坐标，(x_OBS,z_OBS)表示OBS点的坐标；通过镜像原理把初至折射水层一阶多次波的旅行时转换为镜像OBS点上的初至折射旅行时，记为T_obs用(x_source,z_source；x_receiver,z_receiver)来标识，(x_receiver,z_receiver)表示检波点的坐标，既包括实际OBS点的坐标(x_OBS,z_OBS)，也包括镜像OBS点的坐标

5.根据权利要求4所述的实现折射多次波层析反演的装置，其特征在于，所述极小化处理包括以下模块：

速度模型建立模块，用于根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,且k＝0；所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点；

正演模拟计算模块，用于基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)；

残差计算模块，用于根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差；

梯度计算模块，用于通过公式▽J＝-G^t*δT计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，▽J为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵；

速度模型更新模块，用于更新当前速度模型，更新公式为：m^k+1＝m^k+α_k▽J，α_k为更新步长，通过对函数J(m^k+α▽J)进行极小化获得α_k，k为迭代次数；

判断模块，用于判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502；

最终速度模块生成模块，用于将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，生成最终速度模型。

6.根据权利要求5所述的实现折射多次波层析反演的装置，其特征在于，所述停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3；

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²＜＝ε，其中，ε为预设值；

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；

条件3、计算初至折射旅行时的无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。

7.一种处理终端，其特征在于，包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于执行所述程序指令，以执行以下步骤：

S1、拾取初至折射波的旅行时，记为t_obs，拾取初至折射水层一阶多次波的旅行时，记为

S2、增加一个位于海面之上的虚拟海水层，通过镜像原理将所述转换为虚拟海水层中镜像OBS点上的初至折射波的旅行时，记为

S3、合并所有的t_obs和记为T_obs，所述T_obs构成初至折射旅行时反演的输入数据；

S4、将初至折射旅行时反演的目标泛函定义为其中，m是速度模型，T_cal(m)为正演模拟计算的实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时；

S5、对初至折射旅行时反演的目标泛函进行极小化处理，得到最终速度模型；

初至折射波的旅行时t_obs和初至折射水层一阶多次波的旅行时均用(x_source,z_source；x_OBS,z_OBS)来标识，(x_source,z_source)表示炮点坐标，(x_OBS,z_OBS)表示OBS点的坐标；通过镜像原理把初至折射水层一阶多次波的旅行时转换为镜像OBS点上的初至折射旅行时，记为T_obs用(x_source,z_source；x_receiver,z_receiver)来标识，(x_receiver,z_receiver)表示检波点的坐标，既包括实际OBS点的坐标(x_OBS,z_OBS)，也包括镜像OBS点的坐标

8.根据权利要求7所述的处理终端，其特征在于，所述极小化处理包括以下步骤：

S501、根据现有的速度信息建立初始速度模型，并对初始速度模型进行网格化，将初始速度模型记为当前速度模型m^k,且k＝0；所述初始速度模型的空间范围包括实际OBS点和镜像OBS点；

S502、基于当前速度模型m^k，正演模拟计算实际OBS点以及镜像OBS点上的初至折射旅行时T_cal(m^k)；

S503、根据公式δT＝T_cal(m^k)-T_obs计算出初至折射旅行时的残差，其中，δT为初至折射旅行时的残差；

S504、通过公式▽J＝-G^t*δT计算初至折射旅行时反演的目标泛函关于当前速度模型的梯度，其中，▽J为目标泛函关于当前速度模型的梯度，为初至折射旅行时的Fre′chet导数，G^t为G的转置矩阵；

S505、更新当前速度模型，更新公式为：m^k+1＝m^k+α_k▽J，α_k为更新步长，通过对函数J(m^k+α▽J)进行极小化获得α_k，k为迭代次数；

S506、判断是否满足停止迭代条件，若是，则执行步骤S507，若否，则返回步骤S502；

S507、将更新后的当前速度模型去除虚拟海水层，获得最终速度模型。

9.根据权利要求8所述的处理终端，其特征在于，所述停止迭代条件为：同时满足条件1、条件2和条件3；

条件1、计算初至折射旅行时反演的目标泛函J(m^k)的值，且满足如下公式：||J(m^k)-J(m^k-1)||²＜＝ε，其中，ε为预设值；

条件2、计算初至折射旅行时的均方根误差，且满足初至折射旅行时的均方根误差小于初至折射旅行时的拾取误差；

条件3、计算初至折射旅行时的无量纲方差χ²，且无量纲方差χ²在预设数值范围内。