CN116660981A - 基于包络的各向异性参数反演方法、装置及存储介质 - Google Patents
基于包络的各向异性参数反演方法、装置及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及基于包络的各向异性参数反演方法、装置及存储介质，应用于勘探地球物理技术领域，包括：基于模拟地震数据和观测地震数据的包络互相关计算旅行时差，基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化，与地震波形相比，旅行时变化与各向异性参数扰动关系的非线性较弱，使用波动方程旅行时反演可克服周期跳跃问题，地震数据的包络可以减弱由子波误差导致的地震波形在振幅和相位上的扰动，在震源函数存在误差时，仍然可以较准确的计算旅行时差，并反演各向异性参数，可以降低反演的非线性。
Description
技术领域
本发明涉及勘探地球物理技术领域，具体涉及基于包络的各向异性参数反演方法、装置及存储介质。
背景技术
各向异性是描述地下介质的重要属性，在真实地下环境中普遍存在，在地震成像和反演中，忽略各向异性对地震波场的影响会导致成像不聚焦和反演结果误差，准确的各向异性参数对提高地震成像精度、岩性识别和储层描述都有重要作用，波动方程反演是一种高分辨率地震成像技术，基于波动方程的数值求解和最优化算法，可在多尺度空间构建高精度各向异性参数模型；然而，在实际地震勘探应用中，波动方程反演面临诸多问题，由于初始模型差和低频信息缺失，波动方程反演具有非常强的非线性，导致反演各向异性参数的误差和多解性，除此之外，由于震源函数未知，当使用震源函数存在误差时，反演的模型会出现结构扭曲或不准确等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供基于包络的各向异性参数反演方法、装置及存储介质，以解决现有技术中，通过波动方程进行各向异性参数反演，初始模型差和低频信息缺失，波动方程反演具有非常强的非线性，导致反演各向异性参数的误差和多解性，由于震源函数未知，当使用震源函数存在误差时，反演的模型会出现结构扭曲或不准确等问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供基于包络的各向异性参数反演方法，所述方法包括：
获取模拟地震数据以及观测地震数据，通过模拟地震数据以及观测地震数据分别获取模拟地震数据包络以及观测地震数据包络，根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差；
基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化；
基于旅行时差以及模型参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源；
通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场，通过正演模拟获得正向传播波场；
通过逆向传播波场和正向传播波场的互相关获得各向异性参数的梯度，通过线性搜索算法获取迭代步长，通过L-BFGS算法获取每次迭代的近似海森逆矩阵，通过近似海森逆矩阵以及各向异性参数的梯度获得搜索方向，根据搜索方向以及迭代步长对各向异性参数进行迭代反演，直到满足预设的迭代次数为止，得到最终的各向异性参数。
优选地，
所述通过模拟地震数据获取模拟地震数据包络的表达式如下所示：
式中，表示模拟地震数据包络，/>代表希尔伯特变换，/>表示模拟地震数据；
所述通过观测地震数据获取观测地震数据包络的表达式如下所示：
式中，表示观测地震数据包络，/>代表希尔伯特变换，/>表示观测地震数据。
优选地，
所述根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差的表达式如下所示：
式中，表示旅行时差，/>为互相关的时间移动量，/>为观测地震数据采集的最大记录时间。
优选地，
所述基于旅行时差定义模型的目标函数的表达式如下所示：
式中，表示模型参数。
优选地，
所述获取由各向异性参数扰动导致的包络变化的表达式如下所示：
式中，表示由各向异性参数扰动导致的包络变化。
优选地，
所述通过模型参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化的表达式如下所示：
其中，
式中，表示由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化。
优选地，
所述基于旅行时差以及各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源的表达式如下所示：
式中，表示伴随源，将各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化的计算公式代入伴随源计算公式中，得到：/>
其中，
。
优选地，
所述通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场的表达式如下所示：
式中，和/>分别为弹性系数矩阵和应变张量，/>为密度，/>为逆向传播波场。
根据本发明实施例的第二方面，提供基于包络的各向异性参数反演装置，所述装置包括：
旅行时差获取模块：用于获取模拟地震数据以及观测地震数据，通过模拟地震数据以及观测地震数据分别获取模拟地震数据包络以及观测地震数据包络，根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差；
参数扰动模块：用于基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由模型参数扰动导致的旅行时差的变化；
伴随源计算模块：用于基于旅行时差以及模型参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源；
传播波场获取模块：用于通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场，通过正演模拟获得正向传播波场；
迭代反演模块：用于通过逆向传播波场和正向传播波场的互相关获得各向异性参数的梯度，通过线性搜索算法获取迭代步长，通过L-BFGS算法获取每次迭代的近似海森逆矩阵，通过近似海森逆矩阵以及各向异性参数的梯度获得搜索方向，根据搜索方向以及迭代步长对各向异性参数进行迭代反演，直到满足预设的迭代次数为止，得到最终的各向异性参数。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被主控器执行时，实现所述的上述方法中的各个步骤。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请中，基于模拟地震数据和观测地震数据的包络互相关计算旅行时差，基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化，与地震波形相比，旅行时变化与各向异性参数扰动关系的非线性较弱，使用波动方程旅行时反演可克服周期跳跃问题，地震数据的包络可以减弱由子波误差导致的地震波形在振幅和相位上的扰动，在震源函数存在误差时，仍然可以较准确的计算旅行时差，反演各向异性参数，可以降低反演的非线性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的基于包络的各向异性参数反演方法的流程示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的真实各向异性参数模型示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的子波错误情况下的反演效果验证示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的传统波动方程反演方法使用正确子波获得各向异性参数模型示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的传统波动方程反演方法使用错误子波获得各向异性参数模型示意图；
图6是根据一示例性实施例示出的波动方程包络旅行时反演方法使用正确子波获得各向异性参数模型示意图；
图7是根据一示例性实施例示出的波动方程包络旅行时反演方法使用错误子波获得各向异性参数模型示意图；
图8是根据一示例性实施例示出的基于包络的各向异性参数反演装置的系统示意图；
附图中：1-旅行时差获取模块，2-参数扰动模块，3-伴随源计算模块，4-传播波场获取模块，5-迭代反演模块。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例一
图1是根据一示例性实施例示出的基于包络的各向异性参数反演方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S1，获取模拟地震数据以及观测地震数据，通过模拟地震数据以及观测地震数据分别获取模拟地震数据包络以及观测地震数据包络，根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差；
S2，基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化；
S3，基于旅行时差以及各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源；
S4，通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场，通过正演模拟获得正向传播波场；
S5，通过逆向传播波场和正向传播波场的互相关获得各向异性参数的梯度，通过线性搜索算法获取迭代步长，通过L-BFGS算法获取每次迭代的近似海森逆矩阵，通过近似海森逆矩阵以及各向异性参数的梯度获得搜索方向，根据搜索方向以及迭代步长对各向异性参数进行迭代反演，直到满足预设的迭代次数为止，得到最终的各向异性参数；
可以理解的是，为了方便理解本申请的创新所在，先阐述一下现有技术中的传统的波动方程反演的原理，具体为：在传统地震波动方程反演算法中，目标函数直接测量了模拟地震数据和观测数据的波形差，其增广的拉格朗日形式可以写为：
其中，代表模型参数，/>和/>分别为第/>分量的模拟数据和观测数据，/>为拉格朗日乘子，/>代表研究区域的空间，/>为地震采集的最大记录时间，/>和/>分别为弹性系数矩阵和应变张量，下标/>和/>为/>或/>方向，/>为震源，/>为密度，/>代表接收器位置，通常采用局部最优化算法（如拟牛顿法）求取目标函数的最小值，在每次迭代反演中，首先需要计算所需反演模型参数的梯度，即目标函数对各向异性参数的一阶偏导数：
其中，为雅克比矩阵，/>代表共轭转置，/>为数据残差矩阵。在二维VTI弹性介质中，独立弹性系数包括/>，/>，/>和/>，为避免雅克比矩阵的直接计算，根据伴随状态法，弹性系数的梯度可以通过正演模拟波场和逆向传播波场（即伴随波场）的互相关进行计算：/>
式中，表示伴随波场，u i代表正演模拟波场（i为x或z）；
伴随源为：
其中，各向异性Thomsen参数描述了垂直纵波速度和水平纵波速度的相对差异，是描述VTI各向介质的重要参数，根据链式法则，各向异性Thomsen参数/>的梯度可以表示为：/>
计算获得梯度后，可使用不同优化算法获得搜索方向，并对各向异性参数进行更新，
其中，代表第n次迭代中L-BFGS算法的近似海森逆矩阵，/>为步长，可通过线性搜索算法计算获得，通过设置迭代次数阈值或者设置各向异性参数阈值用于终止迭代过程，获得最终的各向异性Thomsen参数/>。
上述的现有技术方案基于波动方程的全波形反演技术，在实际地震勘探应用中面临诸多问题，由于地震波形与模型参数扰动之间存在较强的非线性，初始模型往往较差，地震数据的低频成分缺失，导致严重的周期跳跃问题，难以获得准确的各向异性参数模型，除此之外，在实际地震勘探中，地震子波往往未知，当正演模拟中使用震源函数存在误差时，反演的模型参数会结构扭曲或不准确。
为了克服上述的缺陷，本申请提出上述的基于包络的各向异性参数反演方法，与地震波形相比，旅行时变化与模型参数扰动关系的非线性较弱，使用波动方程旅行时反演可克服周期跳跃问题，地震数据的包络可以减弱由子波误差导致的地震波形在振幅和相位上的扰动，在震源函数存在误差时，仍然可以较准确的计算旅行时差，基于模拟地震数据和观测地震数据包络的互相关计算旅行时差，构建包络旅行时目标函数，通过最优化算法，对各向异性参数进行反演，可降低非线性和子波误差的影响，更加准确地反演地下介质的各向异性参数。
优选地，
所述通过模拟地震数据获取模拟地震数据包络的表达式如下所示：
式中，表示模拟地震数据包络，/>代表希尔伯特变换，/>表示模拟地震数据；
所述通过观测地震数据获取观测地震数据包络的表达式如下所示：
式中，表示观测地震数据包络，/>代表希尔伯特变换，/>表示观测地震数据；
优选地，
所述根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差的表达式如下所示：
式中，表示旅行时差，/>为互相关的时间移动量，/>为观测地震数据采集的最大记录时间。
优选地，
所述基于旅行时差定义模型的目标函数的表达式如下所示：
式中，表示模型参数；
可以理解的是，为降低反演的非线性和子波未知造成的误差，本实施例提供一种基于包络的波动方程各向异性参数反演方法，目标函数定义为：
其中，旅行时差通过模拟地震数据包络与观测地震数据包络的互相关计算得到。
优选地，
所述获取由各向异性参数扰动导致的包络变化的表达式如下所示：
式中，表示由各向异性参数扰动导致的包络变化；
优选地，
所述通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化的表达式如下所示：
其中，
式中，表示由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化；
可以理解的是，为计算伴随波场，需要推导包络旅行时目标函数的伴随源，由各向异性参数扰动导致的目标函数变化可以表示为：
其中，代表由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化，将上述的各向异性参数扰动导致的包络变化计算公式代入到由模型参数扰动导致的旅行时差的变化的表达式中，再将由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化的表达式代入到上述的由各向异性参数扰动导致的目标函数变化式中，就可得到包络旅行时目标函数的伴随源。
优选地，
所述基于旅行时差以及各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源的表达式如下所示：
式中，表示伴随源，将各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化的计算公式代入伴随源计算公式中，得到：/>
其中，
；
可以理解的是，上述的以及M i本身并不具备特殊的含义，只是为了公式的简化进行的定义。
优选地，
所述通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场的表达式如下所示：
式中，和/>分别为弹性系数矩阵和应变张量，/>为密度，/>为逆向传播波场；
可以理解的是，在获取到逆向传播波场后，通过正演模拟获得正向传播波场，值得强调的是，通过正演模拟获得正向传播波场是相当成熟的现有技术，且本申请并未涉及到对正演模拟的改进，所以在此不做过多的赘述，在获取到逆向传播波场以及正向传播波场后，代入到各向异性Thomsen参数的梯度计算公式中：/>
其中，C11为独立弹性系数，为逆向传播波场，u x为正向传播波场；
计算获得各向异性Thomsen参数的梯度后，通过线性搜索算法获取迭代步长/>，通过L-BFGS算法获取每次迭代的近似海森逆矩阵/>，通过近似海森逆矩阵/>以及各向异性Thomsen参数/>的梯度获得迭代方向，也就是/>，根据迭代方向以及迭代步长对各向异性Thomsen参数/>进行迭代反演，公式如下所示：
直到满足预设的迭代次数为止，得到最终的各向异性参数。
值得强调的是，根据以上对传统波动方程反演和波动方程包络旅行时反演的介绍，设计数值模拟实验，对各向异性参数进行反演，验证本发明方法的优势，附图2所示为VTI弹性介质中真实各向异性参数/>模型，该模型在x和z方向的大小为0.9 km和0.3 km，/>真实模型在中间部分包含异常结构，数值为0.2，背景为均匀介质，数值为0，初始/>模型为均匀介质，不包含异常扰动结构，数值为0，在反演中，只考虑各向异性参数/>的反演，真实和初始垂直纵波速度模型都为均匀介质，数值为3500 m/s，真实和初始横波速度模型都为均匀介质，数值为1750 m/s，真实和初始密度模型都为均匀介质，数值为1900 kg/m3，根据实际煤矿巷道地震勘探的观测系统设置，本实验将震源和地震检波器布置在模型的顶部和底部，如图2中五角星和三角所示；
首先通过VTI弹性介质地震波正演模拟获得观测地震数据，子波函数为主频50Hz的最小相位子波，如附图3中灰色实线所示，为验证在子波错误情况下的反演效果，将正确子波函数进行相位旋转，获得错误子波/>，如附图3中黑色实线所示，灰色虚线/>和黑色虚线/>分别为正确子波和错误子波的包络，灰色实线/>为正确子波，黑色实线/>为错误子波，可见包络消除了地震子波在振幅和相位上的差异，在反演中，提取数据中的直达纵波，只反演各向异性参数/>，附图4所示为传统波动方程反演方法使用正确子波获得各向异性参数/>模型，由于周期跳跃问题，只能构建各向异性参数/>异常构造的边界部分，中间部分难以反演，附图5所示为传统波动方程反演方法使用错误子波获得各向异性参数/>模型，由于子波的误差，导致反演模型产生非常强的噪音，反演各向异性参数/>模型数值与真实模型相差非常大，附图6以及附图7分别为波动方程包络旅行时反演方法使用正确子波和错误子波获得各向异性参数/>模型，可见，当子波为正确时，本发明方法能准确构建各向异性参数/>模型，降低反演的非线性，当子波为错误时，本发明方法仍然可以较准确地反演各向异性参数/>模型，受子波误差影响较小。
实施例二
图8是根据一示例性实施例示出的基于包络的各向异性参数反演装置的系统示意图，该装置包括：
旅行时差获取模块1：用于获取模拟地震数据以及观测地震数据，通过模拟地震数据以及观测地震数据分别获取模拟地震数据包络以及观测地震数据包络，根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差；
参数扰动模块2：用于基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化；
伴随源计算模块3：用于基于旅行时差以及各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源；
传播波场获取模块4：用于通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场，通过正演模拟获得正向传播波场；
迭代反演模块5：用于通过逆向传播波场和正向传播波场的互相关获得各向异性参数的梯度，通过线性搜索算法获取迭代步长，通过L-BFGS算法获取每次迭代的近似海森逆矩阵，通过近似海森逆矩阵以及各向异性参数的梯度获得迭代方向，根据迭代方向以及迭代步长对各向异性参数进行迭代反演，直到满足预设的迭代次数为止，得到最终的各向异性参数；
可以理解的是，本实施例通过旅行时差获取模块1获取模拟地震数据以及观测地震数据，通过模拟地震数据以及观测地震数据分别获取模拟地震数据包络以及观测地震数据包络，根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差；通过参数扰动模块2基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化；通过伴随源计算模块3基于旅行时差以及各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源；传播波场获取模块4通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场，通过正演模拟获得正向传播波场；迭代反演模块5用于通过逆向传播波场以及正向传播波场获得各向异性参数的梯度，通过线性搜索算法获取迭代步长，通过L-BFGS算法获取每次迭代的近似海森逆矩阵，通过近似海森逆矩阵以及各向异性参数的梯度获得迭代方向，根据迭代方向以及迭代步长对各向异性参数进行迭代反演，直到满足预设的迭代次数为止，得到最终的各向异性参数；本实施例基于模拟地震数据和观测地震数据的包络互相关计算旅行时差，基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化，与地震波形相比，旅行时变化与各向异性参数扰动关系的非线性较弱，使用波动方程旅行时反演可克服周期跳跃问题，地震数据的包络可以减弱由子波误差导致的地震波形在振幅和相位上的扰动，在震源函数存在误差时，仍然可以较准确的计算旅行时差，反演各向异性参数，可以降低反演的非线性。
实施例三：
本实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被主控器执行时，实现上述方法中的各个步骤；
可以理解的是，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.基于包络的各向异性参数反演方法，其特征在于，所述方法包括：
获取模拟地震数据以及观测地震数据，通过模拟地震数据以及观测地震数据分别获取模拟地震数据包络以及观测地震数据包络，根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差；
基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化；
基于旅行时差以及各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源；
通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场，通过正演模拟获得正向传播波场；
通过逆向传播波场和正向传播波场的互相关获得各向异性参数的梯度，通过线性搜索算法获取迭代步长，通过L-BFGS算法获取每次迭代的近似海森逆矩阵，通过近似海森逆矩阵以及各向异性参数的梯度获得搜索方向，根据搜索方向以及迭代步长对各向异性参数进行迭代反演，直到满足预设的迭代次数为止，得到最终的各向异性参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述通过模拟地震数据获取模拟地震数据包络的表达式如下所示：
式中，表示模拟地震数据包络，/>代表希尔伯特变换，/>表示模拟地震数据；
所述通过观测地震数据获取观测地震数据包络的表达式如下所示：
式中，表示观测地震数据包络，/>代表希尔伯特变换，/>表示观测地震数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差的表达式如下所示：
式中，表示旅行时差，/>为互相关的时间移动量，/>为观测地震数据采集的最大记录时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述基于旅行时差定义模型的目标函数的表达式如下所示：
式中，表示各向异性参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述获取由各向异性参数扰动导致的包络变化的表达式如下所示：
式中，表示由各向异性参数扰动导致的包络变化。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化的表达式如下所示：
其中，
式中，表示由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述基于旅行时差以及各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源的表达式如下所示：
式中，表示伴随源，将各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化的计算公式代入伴随源计算公式中，得到：/>
其中，
。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场的表达式如下所示：
式中，和/>分别为弹性系数矩阵和应变张量，/>为密度，/>为逆向传播波场。
9.基于包络的各向异性参数反演装置，其特征在于，所述装置包括：
旅行时差获取模块：用于获取模拟地震数据以及观测地震数据，通过模拟地震数据以及观测地震数据分别获取模拟地震数据包络以及观测地震数据包络，根据模拟地震数据包络以及观测地震数据包络的互相关计算旅行时差；
参数扰动模块：用于基于旅行时差定义模型的目标函数，获取由各向异性参数扰动导致的包络变化，通过各向异性参数扰动导致的包络变化获取由各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化；
伴随源计算模块：用于基于旅行时差以及各向异性参数扰动导致的旅行时差的变化得到包络旅行时目标函数的伴随源；
传播波场获取模块：用于通过伴随源求解伴随波动方程获得逆向传播波场，通过正演模拟获得正向传播波场；
迭代反演模块：用于通过逆向传播波场和正向传播波场的互相关获得各向异性参数的梯度，通过线性搜索算法获取迭代步长，通过L-BFGS算法获取每次迭代的近似海森逆矩阵，通过近似海森逆矩阵以及各向异性参数的梯度获得搜索方向，根据搜索方向以及迭代步长对各向异性参数进行迭代反演，直到满足预设的迭代次数为止，得到最终的各向异性参数。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被主控器执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的基于包络的各向异性参数反演方法中的各个步骤。
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Also Published As
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|---|---|
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