KR101111685B1 - Apparatus and Method for imaging a subsurface using accumulated energy of wavefield - Google Patents

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Abstract

측정 대상 지역의 지하 구조를 영상화하기 위한 장치에 있어서, 측정 대상 지역에 관한 탄성파 데이터에 기초한 관측 파동장(observed wavefield)을 획득하는 관측 파동장 획득부, 측정 대상 지역에 관한 특성 파라미터를 저장하는 파라미터 저장부, 파라미터 저장부에 저장된 특성 파라미터를 이용하여 관측 파동장에 대응되는 모델 파동장(modeled wavefield)을 생성하는 모델 파동장 생성부, 각각의 관측 파동장 및 모델 파동장에 대하여 시간에 따라 축적되는 에너지로 정의되는 축적 에너지(accumulated energy)를 계산하는 에너지 계산부, 및 계산된 관측 파동장의 축적 에너지와 계산된 모델 파동장의 축적 에너지 간의 차이가 줄어들도록 파라미터 저장부에 저장된 특성 파라미터를 갱신하는 파라미터 갱신부를 포함하는 장치가 제공된다.An apparatus for imaging a subterranean structure of a region to be measured, the apparatus comprising: an observation wave field acquisition unit obtaining an observed wavefield based on elastic wave data of a region to be measured, and a parameter storing characteristic parameters of the region to be measured A model wave field generator for generating a modeled wavefield corresponding to the observed wave field by using characteristic parameters stored in the storage unit and the parameter storage unit, and accumulate with time for each observed wave field and the model wave field. An energy calculator for calculating the accumulated energy defined as the energy to be calculated, and a parameter for updating the characteristic parameter stored in the parameter storage unit so that a difference between the accumulated energy of the calculated observation wave field and the accumulated energy of the calculated model wave field is reduced. An apparatus including an update unit is provided.

Description

파동장의 축적 에너지를 이용한 지하구조 영상화 장치 및 방법{Apparatus and Method for imaging a subsurface using accumulated energy of wavefield}Apparatus and Method for imaging a subsurface using accumulated energy of wavefield

본 발명은 지하 구조 탐사 기술에 관한 것으로, 특히 파형 역산(waveform inversion)을 이용한 신호 처리를 통해 지하 구조를 영상화하는 기술과 관련된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to underground structure exploration techniques, and more particularly to techniques for imaging underground structures through signal processing using waveform inversion.

파형 역산(waveform inversion)이란 중합전 탄성파 데이터(prestack seismic data)를 이용하여 지하의 속도 모델을 추정하는 기법을 말한다. Waveform inversion refers to a technique for estimating the underground velocity model using prestack seismic data.

파형 역산은 관심 지역에 대한 초기 모델을 만들고 해당 지역에서 측정값을 얻은 후, 얻어진 측정값을 이용하여 초기 모델을 반복적으로 업데이트하여 실제 지하 구조와 유사한 지하 구조 모델을 얻는 일련의 과정을 의미하는 것으로 볼 수 있다. 이와 같은 과정은 컴퓨터에 의해 임의의 지하 구조로부터 이론값들을 계산하고(모델링) 이론값과 현장탐사를 통해 얻어진 자료 사이의 오차로부터 그 오차가 최소가 될 때까지 지하의 물성을 대표하는 파라미터를 반복적으로 업데이트하면서 계산이 이루어진다.Waveform inversion refers to a series of processes that create an initial model for a region of interest, obtain measurements from that region, and then repeatedly update the initial model using the measurements obtained to obtain an underground model similar to the actual underground structure. can see. This process computes the theoretical values from any underground structure by computer (modeling) and iteratively repeats the parameters representing the underground properties until the error is minimized from the error between the theoretical value and the data obtained through the field survey. The calculation takes place while updating.

파형 역산은 지구 물리탐사의 목표 중의 하나인 지하구조 해석의 한 방법으로 수학적으로 수많은 방법이 운용되고 있으며 그 대표적인 예로 반복적 최소자승법이 있다. 최근 컴퓨터가 발달하여 간단한 역산이 개인용 컴퓨터로 많이 해결되고 있으며, 대개 유일해가 존재하지 않으므로 특정 조건을 부가하여 최적해를 얻는다. 이때 수렴에 비중을 두느냐 아니면 주어진 측정값으로부터 보다 정밀한 해를 구하느냐 하는 것은 선택 사항이다. 역산 모델은 단순화시켜야 할 뿐만 아니라 대개 극단적 가정을 해야 할 경우가 많으므로 역산을 수행할 때는 지구 물리적 물성과 관련한 지질학적인 사전 정보를 최대로 이용하게 된다.Waveform inversion is a method of underground structure analysis, which is one of the goals of geophysical exploration, and many methods are mathematically operated. A representative example is the iterative least square method. Recently, a simple inversion is solved by a personal computer due to the development of a computer, and since there is usually no unique solution, an optimal solution is obtained by adding certain conditions. It is optional to focus on convergence or to obtain a more precise solution from a given measurement. The inversion model not only simplifies, but often requires extreme assumptions, so that inversion, the geological preliminary information on the physical properties of the planet is maximized.

정확한 지하구조를 영상화하기 위한 지구 물리적 물성 중 가장 중요한 것으로는 지하 매질의 탄성파 전파속도가 있다. 최근에는 이를 획득하기 위해서 측정 대상이 되는 일정한 지역에서 인위적으로 파동을 발생시키고 탄성파를 측정하여 측정된 탄성파 자료에 대해 시간 영역 또는 주파수 영역의 파형 역산을 수행하여 지하 매질의 탄성파 속도를 얻고자 하는 연구가 다수 수행되고 있다.The most important of the geophysical properties to image accurate underground structures is the velocity of seismic waves in underground media. Recently, in order to obtain this, an artificial wave is generated in a certain region to be measured and seismic waves are measured to obtain seismic velocity of underground medium by performing waveform inversion in time domain or frequency domain on measured seismic data. Many are being performed.

실제 지하 구조와 유사한 속도 모델을 얻기 위해 현장 자료의 부족한 저 주파수 성분을 효율적으로 이용할 수 있는 지하구조 영상화 장치 및 방법이 제공된다.An underground imaging apparatus and method are provided that can efficiently utilize the low frequency components of field data to obtain velocity models similar to real underground structures.

본 발명의 일 양상에 따른 지하구조 영상화 장치는, 측정 대상 지역에 관한 탄성파 데이터에 기초한 관측 파동장(observed wavefield)을 획득하는 관측 파동장 획득부, 측정 대상 지역에 관한 특성 파라미터를 저장하는 파라미터 저장부, 파라미터 저장부에 저장된 특성 파라미터를 이용하여 관측 파동장에 대응되는 모델 파동장(modeled wavefield)을 생성하는 모델 파동장 생성부, 각각의 관측 파동장 및 모델 파동장에 대하여 시간에 따라 축적되는 에너지로 정의되는 축적 에너지(accumulated energy)를 계산하는 에너지 계산부, 및 계산된 관측 파동장의 축적 에너지와 계산된 모델 파동장의 축적 에너지 간의 차이가 줄어들도록 파라미터 저장부에 저장된 특성 파라미터를 갱신하는 파라미터 갱신부를 포함할 수 있다.In the underground structure imaging apparatus according to an aspect of the present invention, an observation wave field acquisition unit obtaining an observed wavefield based on an acoustic wave data of an area to be measured, and a parameter storage to store characteristic parameters of the area to be measured. The model wave field generator generates a modeled wavefield corresponding to the observed wave field using the characteristic parameters stored in the parameter storage unit, and accumulates with time for each observed wave field and the model wave field. An energy calculation unit for calculating the accumulated energy defined as energy, and a parameter update for updating the characteristic parameters stored in the parameter storage unit so that the difference between the accumulated energy of the calculated observation wave field and the accumulated energy of the calculated model wave field is reduced. It may include wealth.

본 발명의 일 양상에 따른 지하구조 영상화 방법은, 측정 대상 지역에 관한 탄성파 데이터에 기초한 관측 파동장(observed wavefield)을 획득하는 단계, 측정 대상 지역에 관한 특성 파라미터를 설정하고, 설정된 특성 파라미터를 이용하여 관측 파동장에 대응되는 모델 파동장(modeled wavefield)을 생성하는 단계, 각각의 관측 파동장 및 모델 파동장에 대하여 시간에 따라 축적되는 에너지로 정의되는 축적 에너지(accumulated energy)를 계산하는 단계, 계산된 관측 파동장의 축적 에너지와 계산된 모델 파동장의 축적 에너지 간의 차이가 줄어들도록 설정된 특성 파라미터를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.In the underground structure imaging method according to an aspect of the present invention, obtaining an observed wavefield based on elastic wave data of a measurement target region, setting a characteristic parameter of the measurement target region, and using the set characteristic parameter Generating a modeled wavefield corresponding to the observed wave field, calculating an accumulated energy defined as energy accumulated over time for each observed wave field and the model wave field, And updating the characteristic parameter set to reduce the difference between the calculated energy of the observed wave field and the calculated energy of the model wave field.

개시된 내용에 따르면, 관측된 파동장 및 모델링된 파동장은 에너지 형태로 변환하여 파형 역산을 수행하기 때문에 현장 자료에서 부족한 저주파 성분을 효율적으로 이용할 수 있으며, 이에 따라 실제의 구조와 유사한 속도 모델을 얻는 것이 가능하다.According to the disclosed contents, the observed wave field and the modeled wave field are converted into energy forms to perform waveform inversion, so that low frequency components lacking in the field data can be efficiently used, and thus obtaining a velocity model similar to the actual structure is obtained. It is possible.

개시된 내용에 따르면, 관측된 파동장 및 모델링된 파동장은 에너지 형태로 변환하여 파형 역산을 수행하기 때문에 현장 자료에서 부족한 저주파 성분을 효율적으로 이용할 수 있으며, 이에 따라 실제의 구조와 유사한 속도 모델을 얻는 것이 가능하다.According to the disclosed contents, the observed wave field and the modeled wave field are converted into energy forms to perform waveform inversion, so that low frequency components lacking in the field data can be efficiently used, and thus obtaining a velocity model similar to the actual structure is obtained. It is possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 예를 상세히 설명한다. Hereinafter, specific examples for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하구조 영상화 장치의 개략적인 구성을 도시한다. 1 illustrates a schematic configuration of an underground imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 지하구조 영상화 장치는 측정 대상 지역(101)에 설치된 송신원(102), 수신기(103), 및 신호처리장치(104)를 포함할 수 있다. 송신원(102)은 음파 또는 진동파를 생성한다. 생성된 음파 또는 진동파는 측정 대상 지역(101)으로 전달된다. 수신기(103)는 측정 대상 지역(101)의 각 지점에서 송신원(102)으로부터 생성된 음파 또는 진동파를 측정한다. 각각의 수신기(103)가 측정하는 음파 또는 진동파의 특성은 측정 대상 지역(101)의 지하 구조에 따라 달라질 수 있다. 신호처리장치(104)는 수신기(103)가 측정한 음파 또는 진동파를 처리해서 측정 대상 지역(101)에 대한 영상 데이터를 생성한다. Referring to FIG. 1, the underground structure imaging apparatus may include a transmission source 102, a receiver 103, and a signal processing device 104 installed in a measurement target area 101. The transmission source 102 generates sound waves or vibration waves. The generated sound or vibration waves are transmitted to the measurement target area 101. The receiver 103 measures the sound wave or vibration wave generated from the transmission source 102 at each point of the measurement target area 101. The characteristics of the acoustic wave or the vibration wave measured by each receiver 103 may vary depending on the underground structure of the region to be measured 101. The signal processing apparatus 104 generates the image data for the measurement target area 101 by processing the sound wave or vibration wave measured by the receiver 103.

영상 데이터 생성을 위해, 신호처리장치(104)는 측정 대상 지역(101)에 대한 속도 모델(velocity model)을 생성하는 것이 가능하다. 속도 모델은 측정 대상 지역(101)에 관한 탄성파의 속도 분포를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 측정 대상 지역(101) 내부에서의 탄성파 속도는 측정 대상 지역(101) 내부의 각 지점의 특성(예컨대, 매질의 종류 또는 밀도 등)에 따라 달라지므로, 탄성파의 속도 분포를 나타내는 속도 모델을 구하면, 구해진 속도 모델로부터 측정 대상 지역(101)의 지하 구조를 쉽게 영상화하는 것이 가능하다. In order to generate image data, the signal processing apparatus 104 may generate a velocity model for the measurement target area 101. The velocity model may represent a velocity distribution of elastic waves with respect to the measurement target region 101. For example, the velocity of the seismic wave within the region to be measured varies depending on the characteristics (eg, the type or density of the medium) of each point within the region to be measured 101, and thus represents the velocity distribution of the velocity of the seismic wave. By obtaining the model, it is possible to easily image the underground structure of the measurement target area 101 from the obtained velocity model.

또한, 신호처리장치(104)는 파형 역산(waveform inversion)을 통해 속도 모델을 생성하는 것이 가능하다. 파형 역산이란 관심 지역에 대한 초기 모델을 만들고, 동일한 관심 지역에서 측정값을 얻은 후, 얻어진 측정값을 이용하여 만들어진 초기 모델을 반복적으로 업데이트함으로써 그 관심 지역의 실제 특성과 유사한 특성을 갖는 모델을 얻는 일련의 과정을 의미한다. 예를 들어, 신호처리장치(104)는 측정 대상 지역(101)의 속도 모델을 설정하고, 측정 대상 지역(101)으로부터 탄성파 데이터(seismic data)를 획득한 후, 획득된 탄성파 데이터를 이용해서 설정된 속도 모델을 반복적으로 업데이트함으로써 측정 대상 지역(101)의 실제 탄성파의 속도 분포와 유사한 속도 모델을 얻는 것이 가능하다. In addition, the signal processing apparatus 104 may generate a velocity model through waveform inversion. Waveform inversion is obtained by creating an initial model for a region of interest, obtaining measurements from the same region of interest, and then repeatedly updating an initial model made using the obtained measurements to obtain a model with characteristics that are similar to those of the region of interest. It means a series of processes. For example, the signal processing apparatus 104 sets a velocity model of the measurement target region 101, obtains seismic data from the measurement target region 101, and then sets the obtained velocity data. By repeatedly updating the velocity model, it is possible to obtain a velocity model that is similar to the velocity distribution of the actual acoustic wave in the region to be measured 101.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파형 역산의 원리를 도시한다.Figure 2 illustrates the principle of waveform inversion in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 측정 대상 지역(201)은 어떤 특성 V를 갖는다. 이 특성 V는 측정 대상 지역(201)의 각 부분에 대한 탄성파의 속도, 밀도, 또는 온도 등과 같이 다양한 특성이 될 수 있다. 만약, 어떠한 입력 S가 측정 대상 지역(201)에 가해지면 그 특성 V에 따라 출력 d가 관측될 수 있다. 이때, 출력 d는 입력 S와 특성 V에 의존한다. 예를 들어, 동일한 입력 S가 주어지더라도 측정 대상 지역(201)의 특성 V가 달라지면 그 출력 d 역시 달라질 수 있다. 측정 대상 지역(201)이 갖는 다양한 특성 중에서 탄성파의 속도 분포를 알면 지하 구조가 쉽게 파악될 수 있으므로, 본 실시예에서 특성 V는 측정 대상 지역(201)의 각 부분에 대한 탄성파의 속도라고 가정한다.Referring to FIG. 2, the area to be measured 201 has some characteristic V. FIG. This characteristic V may be various characteristics such as velocity, density, or temperature of the acoustic wave for each part of the region to be measured 201. If any input S is applied to the area to be measured 201, output d can be observed according to its characteristic V. At this time, the output d depends on the input S and the characteristic V. For example, even if the same input S is given, if the characteristic V of the measurement target area 201 is different, the output d may also be different. Since the underground structure can be easily understood by knowing the velocity distribution of the elastic waves among the various characteristics of the region to be measured 201, it is assumed in the present embodiment that the characteristic V is the velocity of the elastic waves for each part of the region to be measured 201. .

도 2에서, 특성 V가 측정 대상 지역(201)의 속도 특성이라고 하면, 측정 대상 지역(201)은 속도에 관한 파라미터 m으로 모델링될 수 있다. 속도에 관한 파라미터 m은 이후에 반복적으로 업데이트가 되므로 처음에는 모두 균일한 속도 분포를 갖는 것으로 설정될 수도 있다. 속도 파라미터 m이 설정되면, 가상의 입력 S가 모델링된 측정 대상 지역(202)에 가해졌을 때의 출력 u를 얻을 수 있다. 즉, 출력 u는 출력 d에 대응되는 것으로, 만약 속도 파라미터 m이 실제의 특성 V와 동일하게 설정되었다면 출력 u는 출력 d와 같은 값을 가질 것이다. 반대로 출력 u가 출력 d와 동일해지도록 속도 파라미터 m을 조절하면 실제의 특성 V와 동일한 파라미터 m을 얻는 것이 가능하다. In FIG. 2, if the characteristic V is the velocity characteristic of the region to be measured 201, the region to be measured 201 may be modeled using a parameter m related to the velocity. Since the parameter m relating to the speed is updated repeatedly afterwards, all of them may be initially set to have a uniform speed distribution. When the velocity parameter m is set, the output u when the virtual input S is applied to the modeled measurement target region 202 can be obtained. That is, the output u corresponds to the output d. If the speed parameter m is set equal to the actual characteristic V, the output u will have the same value as the output d. Conversely, by adjusting the speed parameter m such that the output u is equal to the output d, it is possible to obtain a parameter m equal to the actual characteristic V.

이와 같은 파형 역산을 통해, 본 실시예에 따른 지하구조 영상화 장치는 측정 데이터인 d와 모델링 데이터인 u를 획득하고, 측정 데이터 d와 모델링 데이터 u간의 차이가 최소화되도록 속도 파라미터 m을 조절해서 측정 대상 지역에 대한 특성 V를 추정한 후, 구해진 속도 파라미터 m(또는 추정된 특성 V)을 이용해서 속도 모델 및 영상 데이터를 생성할 수 있다.Through such waveform inversion, the underground imaging apparatus according to the present embodiment obtains the measurement data d and the modeling data u, and adjusts the velocity parameter m so that the difference between the measurement data d and the modeling data u is minimized. After estimating the characteristic V for the region, the velocity model and the image data may be generated using the obtained velocity parameter m (or the estimated characteristic V).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하구조 영상화 장치의 세부적인 구성을 도시한다. 이것은 도 1의 신호처리장치(104)의 일부 구성에 관한 일 예가 될 수 있다.3 illustrates a detailed configuration of an underground imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. This may be an example of some configuration of the signal processing device 104 of FIG.

도 3을 참조하면, 지하구조 영상화 장치(300)는 관측 파동장 획득부(301), 파라미터 저장부(302), 모델 파동장 생성부(303), 에너지 계산부(304), 파라미터 갱신부(305), 및 속도 모델 생성부(306)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the underground structure imaging apparatus 300 includes an observation wave field acquisition unit 301, a parameter storage unit 302, a model wave field generation unit 303, an energy calculation unit 304, and a parameter updating unit ( 305, and a velocity model generator 306.

관측 파동장 획득부(301)는 측정 대상 지역으로부터 관측 파동장(observed wavefield)을 획득한다. 관측 파동장은 측정 대상 지역에서 측정된 탄성파 데이터가 될 수 있다. 본 실시예에 따라, 관측 파동장을 d라고 지칭하기로 한다.The observation wave field acquisition unit 301 obtains an observed wavefield from the measurement target area. The observed wave field can be the seismic data measured at the region to be measured. According to the present embodiment, the observation wave field will be referred to as d.

파라미터 저장부(302)는 측정 대상 지역에 관한 특성 파라미터를 저장한다. 예를 들어, 파라미터 저장부(302)는 측정 대상 지역의 내부의 각 지점 별 탄성파의 속도를 나타내는 속도 파라미터를 저장할 수 있다. 파라미터 저장부(302)에 저장되는 특성 파라미터의 초기값은 사용자에 의해 설정되며, 이후 파라미터 갱신부(305)에 의해 갱신될 수 있다. 본 실시예에 따라, 파라미터 저장부(302)에 저장 및 갱신되는 속도 파라미터를 m이라고 지칭하기로 한다.The parameter storage unit 302 stores characteristic parameters related to the measurement target area. For example, the parameter storage unit 302 may store a velocity parameter indicating the velocity of the acoustic wave for each point in the measurement target area. The initial value of the characteristic parameter stored in the parameter storage unit 302 may be set by the user and then updated by the parameter update unit 305. According to the present embodiment, the speed parameter stored and updated in the parameter storage unit 302 will be referred to as m.

모델 파동장 생성부(303)는 파라미터 저장부(302)에 저장된 특성 파라미터를 이용하여 관측 파동장에 대응되는 모델 파동장(modeled wavefield)을 생성한다. 본 실시예에 따라, 모델 파동장을 u라고 지칭하기로 한다. 모델 파동장을 생성하는 방법을 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The model wave field generator 303 generates a modeled wavefield corresponding to the observation wave field by using the characteristic parameter stored in the parameter storage unit 302. According to this embodiment, the model wave field will be referred to as u. The method of generating the model wave field is described in more detail as follows.

어떤 측정 대상 지역에 관하여 시간 영역에서의 파동 방정식을 푸리에 변환하면 다음과 같은 주파수 영역의 파동 방정식이 유도된다.Fourier transforming the wave equation in the time domain for a region to be measured leads to the wave equation in the frequency domain:

Figure 112010054673527-pat00001
Figure 112010054673527-pat00001

수학식 1에서,

Figure 112010054673527-pat00002
는 각 주파수를,
Figure 112010054673527-pat00003
는 이산화된 파동장을, M은 질량행렬을, C는 점성감쇠행렬을, K는 강성행렬을,
Figure 112010054673527-pat00004
는 주파수 영역에서의 송신파형을 나타낸다. 그리고 수학식 1을 간단히 표현하면 다음과 같다.In Equation 1,
Figure 112010054673527-pat00002
Each frequency,
Figure 112010054673527-pat00003
Is the discretized wave field, M is the mass matrix, C is the viscous decay matrix, K is the stiffness matrix,
Figure 112010054673527-pat00004
Denotes a transmission waveform in the frequency domain. Equation 1 is simply expressed as follows.

Figure 112010054673527-pat00005
Figure 112010054673527-pat00005

수학식 2에서, S는 복소 임피던스 행렬을 나타내는 것으로, 이 값에는 측정 대상 지역에 관한 특성 파라미터, 예컨대, 속도 파라미터가 반영되어 있다. 다시 말해, 모델 파동장 생성부(303)는 파라미터 저장부(302)에 저장되어 있는 속도 파라미터 m를 이용하여 복소 임피던스 행렬 S를 구하고 구해진 복소 임피던스 행렬 S 및 송신파형 f에 따라 모델 파동장 u를 정의하는 것이 가능하다.In Equation 2, S denotes a complex impedance matrix, and this value reflects characteristic parameters, for example, velocity parameters, related to the measurement target area. In other words, the model wave field generator 303 obtains the complex impedance matrix S using the velocity parameter m stored in the parameter storage unit 302 and calculates the model wave length u according to the obtained complex impedance matrix S and the transmission waveform f. It is possible to define.

관측 파동장 d와 모델 파동장 u가 얻어지면, 에너지 계산부(304)는 시간 영역에서 각각의 관측 파동장 d 및 모델 파동장 u에 대하여 시간에 따라 축적되는 에너지로 정의되는 축적 에너지(accumulated energy)를 계산한다. 예를 들어, 에너지 계산부(304)는 각각의 관측 파동장 d 및 모델 파동장 u의 절대값의 p번 거듭제곱한 값을 시간에 대해 적분한 값에 기초하여 축적 에너지를 계산하는 것이 가능하다. 일 예로써, 모델 파동장 u의 축적 에너지는 다음과 같이 계산될 수 있다.When the observation wave field d and the model wave field u are obtained, the energy calculation unit 304 accumulates the accumulated energy defined as energy accumulated over time for each observation wave field d and the model wave field u in the time domain. Calculate For example, the energy calculation unit 304 may calculate the stored energy based on the integral of the absolute value of each observed wave length d and the model wave length u times p times. . As an example, the accumulated energy of the model wave field u can be calculated as follows.

Figure 112010054673527-pat00006
Figure 112010054673527-pat00006

수학식 3에서, 모델 파동장 u의 축적 에너지

Figure 112010054673527-pat00007
는 모델 파동장 u에 절대값을 취하고, 여기에 p번 거듭제곱한 값을 τmin부터 τmax까지 적분한 값으로 주어짐을 알 수 있다. 적분 구간은 관측 파동장과 모델 파동장에 적용한 시간 윈도우(time-window)로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 시간 윈도우의 크기는 τmin부터 τmax까지가 될 수 있으며, 그 시간 윈도우의 크기는 다양하게 설정될 수 있다. In Equation 3, the accumulated energy of the model wave field u
Figure 112010054673527-pat00007
Is taken as the absolute value of the model wave field u, and is given as the integral of τ min to τ max . The integration period may be represented by a time-window applied to the observation wave field and the model wave field. For example, the size of the time window may be from τ min to τ max , and the size of the time window may be variously set.

이와 같이 에너지 계산부(304)가 관측 파동장 d와 모델 파동장 u를 각각 에너지 형태로 변환을 하게 되면, 파형 역산에 있어서 저주파 성분(low frequency component)을 이용할 수 있으므로 보다 정확한 속도 모델 및 영상 데이터를 얻는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 도 6a는 관측 파동장을 도시하고 도 6b는 관측 파동장의 에너지를 도시한다. 0에서 2초까지의 데이터를 살펴보면, 원래의 데이터인 도 6a의 경우 5Hz 이하의 저주파 성분이 거의 존재하지 않지만, 이에 반해 에너지 형태로 변환된 데이터인 도 6b의 경우 5Hz 이하의 저주파 성분이 많음을 알 수 있다. As such, when the energy calculator 304 converts the observation wave field d and the model wave field u into energy forms, a low frequency component may be used in the waveform inversion, thereby providing more accurate velocity model and image data. It is possible to get For example, referring to FIGS. 6A and 6B, FIG. 6A shows the observation wave field and FIG. 6B shows the energy of the observation wave field. Looking at the data from 0 to 2 seconds, there is almost no low frequency component of less than 5Hz in the original data of Figure 6a, while in contrast to the low-frequency component of 5Hz or less in Figure 6b of the data converted to energy form Able to know.

다시 도 3에서, 관측 파동장 d의 축적 에너지

Figure 112010054673527-pat00008
와 모델 파동장 u의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00009
가 계산되면, 파라미터 갱신부(305)는 계산된 관측 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00010
와 계산된 모델 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00011
간의 차이가 줄어들도록 파라미터 저장부(302)에 저장된 특성 파라미터를 갱신한다. 예를 들어, 파라미터 갱신부(305)는 관측 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00012
와 모델 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00013
간의 차이를 나타내는 목적 함수(objective function)를 정의하고, 정의된 목적 함수의 구배(gradient)를 이용하여 파라미터 저장부(303)에 저장된 특성 파라미터를 갱신하는 것이 가능하다. 그리고, 일 실시예에 따라, 목적 함수는 관측 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00014
및 모델 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00015
를 이용하여 정의되는 것이 가능하다. 이를 구체적인 수식을 통해 살펴보기 위해 먼저 본 실시예에 따른 축적 에너지를 푸리에 변환 형태로 다시 나타내면 다음과 같다.3 again, the accumulated energy of the observed wave field d
Figure 112010054673527-pat00008
Accumulated energy of model wave field u with
Figure 112010054673527-pat00009
Is calculated, the parameter updating unit 305 calculates the stored energy of the observed wave field
Figure 112010054673527-pat00010
And calculated energy of model wave field
Figure 112010054673527-pat00011
The characteristic parameter stored in the parameter storage unit 302 is updated to reduce the difference therebetween. For example, the parameter update unit 305 stores the accumulated energy of the observation wave field.
Figure 112010054673527-pat00012
And energy accumulation of the model wave field
Figure 112010054673527-pat00013
It is possible to define an objective function representing the difference between and update the characteristic parameter stored in the parameter storage unit 303 by using a gradient of the defined objective function. And, according to one embodiment, the objective function is the accumulated energy of the observed wave field
Figure 112010054673527-pat00014
And energy of model wave field
Figure 112010054673527-pat00015
It is possible to be defined using. In order to examine this through a specific equation, first, the accumulated energy according to the present embodiment is represented as a Fourier transform form as follows.

Figure 112010054673527-pat00016
Figure 112010054673527-pat00016

수학식 4에서, m은 특성 파라미터를 나타내고, tmax는 최대 기록 시간을 나타낸다. 만약, 측정 파동장의 처음 그리고 0 주파수 성분에서 시간 적분을 수행하면(즉, τ0=0 및 ω=0), 수학식 4는 다음과 같이 표현될 수 있다.In Equation 4, m represents a characteristic parameter and t max represents a maximum recording time. If time integration is performed on the first and zero frequency components of the measurement wave field (that is, τ 0 = 0 and ω = 0), Equation 4 may be expressed as follows.

Figure 112010054673527-pat00017
Figure 112010054673527-pat00017

수학식 3, 4 및 5를 참조하면, 모델 파동장 u의 축적 에너지는 모델 파동장 u에 절대값을 취하고, 여기에 p번 거듭제곱한 값의 0 주파수 성분과 같음을 알 수 있다. 한편, 목적 함수는 관측 파동장의 축적 에너지

Figure 112010054673527-pat00018
와 모델 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00019
간의 차이를 최소화하도록 다음과 같이 정의될 수 있다.Referring to Equations 3, 4, and 5, it can be seen that the accumulated energy of the model wave field u is taken as an absolute value of the model wave field u, and is equal to the zero frequency component of the value raised to p times. On the other hand, the objective function is the accumulated energy of the observed wave field
Figure 112010054673527-pat00018
And energy accumulation of the model wave field
Figure 112010054673527-pat00019
To minimize the difference between

Figure 112010054673527-pat00020
Figure 112010054673527-pat00020

수학식 6에서, j는 각각의 0 주파수 성분의 샘플(sample)을 나타내며, 각각의 샘플은 시간 윈도우(time-window)의 크기 또는 τ 값의 조절을 통해 얻어질 수 있다. 그리고 수학식 6에서, 목적 함수가 줄어드는 방향으로의 특성 파라미터 m은 다음과 같이 갱신될 수 있다.In Equation 6, j represents a sample of each zero frequency component, and each sample may be obtained by adjusting the magnitude of the time-window or the τ value. In Equation 6, the characteristic parameter m in the direction in which the objective function is reduced can be updated as follows.

Figure 112010054673527-pat00021
Figure 112010054673527-pat00021

수학식 7에서, ml +1은 업데이트된 특성 파라미터를 나타낸다. 그리고, Ha는 근사화된 헤시안(Hessian)을, J는 자코비안(Jacobian)을,

Figure 112010054673527-pat00022
는 랑그랑지 승수 및 정규화 정도를,
Figure 112010054673527-pat00023
는 목적 함수의 구배(gradient)를 나타낸다. 그리고 수학식 7에서, 목적 함수의 구배는 최대 경사 방향을 통해 다음과 같이 계산될 수 있다.In equation (7), m l +1 represents the updated characteristic parameter. H a is approximated Hessian, J is Jacobian,
Figure 112010054673527-pat00022
The Langer's multiplier and normalization degree,
Figure 112010054673527-pat00023
Denotes the gradient of the objective function. And in Equation 7, the gradient of the objective function can be calculated as follows through the maximum slope direction.

Figure 112010054673527-pat00024
Figure 112010054673527-pat00024

또한, 수학식 8에서, 모델 파동장의 축적 에너지의 특성 파라미터에 대한 편미분 값은 다음과 같이 자코비안을 이용한 유한 차분 방법(finite differential method)에 따라 근사적으로 구해질 수 있다.In addition, in Equation 8, the partial differential value for the characteristic parameter of the accumulated energy of the model wave field can be approximated according to the finite differential method using Jacobian as follows.

Figure 112010054673527-pat00025
Figure 112010054673527-pat00025

도 3에서, 파라미터 갱신부(305)가 수학식 4 내지 9와 같이 특성 파라미터를 갱신하면, 갱신된 특성 파라미터가 파라미터 저장부(302)에 저장되고 모델 파동장 생성부(303)는 갱신된 특성 파라미터를 이용해서 새롭게 모델링을 하고 목적 함수가 정해진 임계값 보다 작아질 때까지 위와 같은 과정이 반복될 수 있다. In FIG. 3, when the parameter updater 305 updates the feature parameter as shown in Equations 4 to 9, the updated feature parameter is stored in the parameter storage unit 302 and the model wave field generator 303 updates the updated feature parameter. This process can be repeated until the model is newly modeled using the parameter and the objective function is smaller than the specified threshold.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 목적 함수는 관측 파동장의 축적 에너지 및 모델 파동장의 축적 에너지에 로그(log)를 취한 값을 이용하여 정의될 수도 있다. 예컨대, 목적 함수는 다음과 같이 정의될 수도 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the objective function may be defined using a value obtained by taking a log of the accumulated energy of the observed wave field and the accumulated energy of the model wave field. For example, the objective function may be defined as follows.

Figure 112010054673527-pat00026
Figure 112010054673527-pat00026

또한, 수학식 10과 같이 로그를 이용하여 목적 함수가 정의된 경우, 특성 파라미터 갱신을 위한 최대 경사 방향(steepest descent direction)은 다음과 같이 주어질 수 있다.In addition, when an objective function is defined using a log as shown in Equation 10, a maximum descent direction for updating a characteristic parameter may be given as follows.

Figure 112010054673527-pat00027
Figure 112010054673527-pat00027

도 3에서, 목적 함수가 정해진 임계값 보다 작아질 때까지 특성 파라미터의 업데이트가 반복되면, 속도 모델 생성부(306)는 최종적으로 갱신된 특성 파라미터를 이용하여 측정 대상 지역에 대한 속도 모델을 생성한다. 속도 모델 생성부(306)에서 생성된 속도 모델은 영상 데이터 생성을 위한 초기 속도 모델이 될 수 있다. 전술하였듯이, 본 실시예에 따른 모델링 및 목적 함수는 축적 에너지 및 저주파 성분을 기초로 하기 때문에 이러한 초기 속도 모델을 이용하여 지하 구조에 관한 영상 데이터를 생성하면 보다 정확한 지하 구조 영상이 얻어질 수 있다.In FIG. 3, if the update of the characteristic parameter is repeated until the objective function is smaller than the predetermined threshold value, the speed model generator 306 generates a speed model for the measurement target area by using the finally updated characteristic parameter. . The velocity model generated by the velocity model generator 306 may be an initial velocity model for generating image data. As described above, since the modeling and the objective function according to the present embodiment are based on accumulated energy and low frequency components, more accurate underground structure images can be obtained by generating image data regarding the underground structure using this initial velocity model.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하구조 영상화 방법을 도시한다.4 illustrates an underground imaging method according to an embodiment of the present invention.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 지하구조 영상화 방법을 설명하면 다음과 같다.1, 3 and 4, the underground structure imaging method according to the present embodiment will be described.

먼저, 측정 대상 지역에 관한 관측 파동장을 획득한다(401). 예컨대, 관측 파동장 획득부(301)가 측정 대상 지역(101)에 다수 설치된 수신기(103)로부터 탄성파 데이터를 수신하고 관측 파동장 d를 획득하는 것이 가능하다. First, an observation wave field of a region to be measured is obtained (401). For example, it is possible for the observation wave field acquisition unit 301 to receive the acoustic wave data from the receiver 103 installed in the plurality of measurement target regions 101 and to obtain the observation wave field d.

그리고, 측정 대상 지역에 관한 특성 파라미터를 설정한다(402). 예컨대, 파라미터 저장부(302)에 속도 파라미터의 초기값이 저장되는 것이 가능하다.Then, the characteristic parameter about the measurement target area is set (402). For example, the initial value of the speed parameter may be stored in the parameter storage unit 302.

그리고, 설정된 특성 파라미터를 이용하여 관측 파동장에 대응되는 모델 파동장을 생성한다(403). 예컨대, 모델 파동장 생성부(303)가, 수학식 1 및 2와 같이, 모델 파동장 u를 생성하는 것이 가능하다.In operation 403, a model wave field corresponding to the observation wave field is generated using the set characteristic parameter. For example, the model wave field generation unit 303 can generate the model wave field u as shown in equations (1) and (2).

그리고, 관측 파동장 d 및 모델 파동장 u 각각에 대해 축적 에너지를 계산한다. 예컨대, 에너지 계산부(304)가, 수학식 3과 같이, 관측 파동장의 축적 에너지

Figure 112010054673527-pat00028
와 모델 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00029
를 계산하는 것이 가능하다.The stored energy is calculated for each of the observed wave length d and the model wave field u. For example, the energy calculation unit 304 stores the stored energy of the observation wave field as in Equation 3 below.
Figure 112010054673527-pat00028
And energy accumulation of the model wave field
Figure 112010054673527-pat00029
It is possible to calculate.

그리고, 축적 에너지 형태로 변환된 각각의 파동장의 차이가 최소화되도록 특성 파라미터를 갱신한다(405). 예컨대, 파라미터 갱신부(305)가, 수학식 4 내지 11과 같이, 특성 파라미터를 갱신하는 것이 가능하다. Then, the characteristic parameter is updated to minimize the difference in each wave field converted into the form of accumulated energy (405). For example, the parameter update unit 305 can update the characteristic parameter as shown in equations (4) to (11).

그리고, 특성 파라미터가 최종적으로 갱신되면, 갱신된 특성 파라미터를 이용하여 측정 대상 지역에 대한 속도 모델을 생성한다(406). 예컨대, 속도 모델 생성부(306)가 파라미터 저장부(302)에 저장된 최종 파라미터를 이용해서 속도 모델을 생성하는 것이 가능하다.When the characteristic parameter is finally updated, a speed model for the measurement target area is generated using the updated characteristic parameter (406). For example, it is possible for the speed model generator 306 to generate a speed model using the last parameter stored in the parameter storage 302.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 특성 파라미터 갱신 방법을 도시한다.5 illustrates a characteristic parameter updating method according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 관측 파동장의 축적 에너지

Figure 112010054673527-pat00030
과 모델 파동장의 축적 에너지
Figure 112010054673527-pat00031
간의 차이가 줄어드는 방향으로 특성 파라미터를 갱신하기 위하여, 먼저 각각의 축적 에너지를 이용하여 목적 함수를 정의한다(501). 예컨대, 파라미터 갱신부(305)가, 수학식 6 또는 10과 같이, 목적 함수를 정의할 수 있다.Referring to FIG. 5, the accumulated energy of the observed wave field
Figure 112010054673527-pat00030
And energy accumulation of the model wave field
Figure 112010054673527-pat00031
In order to update the characteristic parameter in a direction in which the difference between them is reduced, first, an objective function is defined using each accumulated energy (501). For example, the parameter updater 305 may define an objective function as in Equation 6 or 10.

목적 함수가 정의되면, 목적 함수 또는 각각의 축적 에너지의 차이가 정해진 임계값 이하인지 여부를 판단한다(502). 목적 함수가 정해진 임계 범위 안으로 들어오지 않는 경우, 목적 함수가 줄어드는 방향으로 특성 파라미터를 갱신하기 위하여 목적 함수의 구배(gradient)를 계산한다(503). 예컨대, 파라미터 갱신부(305)가, 수학식 8, 9 및 11과 같이, 목적 함수의 구배를 계산할 수 있다. Once the objective function is defined, it is determined 502 whether the difference in the objective function or each of the stored energies is less than or equal to a predetermined threshold. If the objective function does not fall within a predetermined threshold range, a gradient of the objective function is calculated (503) in order to update the characteristic parameter in the decreasing direction of the objective function. For example, the parameter updater 305 may calculate a gradient of the objective function, as shown in Equations 8, 9, and 11.

목적 함수의 구배가 계산되면, 계산된 구배를 이용하여 특성 파라미터를 갱신한다(504). 예컨대, 파라미터 갱신부가, 수학식 7과 같이, 특성 파라미터를 갱신하는 것이 가능하다.Once the gradient of the objective function is calculated, the characteristic parameter is updated using the calculated gradient (504). For example, the parameter updating unit can update the characteristic parameter as in Equation (7).

특성 파라미터가 갱신되면, 갱신된 특성 파라미터를 이용하여 모델 파동장 u를 재생성하고(505), 목적 함수가 임계 범위 안에 들어올 때까지 위 과정을 반복한다. 이후, 목적 함수가 임계값 보다 작아지면 최종 갱신된 특성 파라미터를 이용하여 속도 모델을 생성한다(506).When the characteristic parameter is updated, the model wave field u is regenerated using the updated characteristic parameter (505), and the above process is repeated until the objective function falls within the threshold range. Then, if the objective function is smaller than the threshold, a velocity model is generated using the last updated characteristic parameter (506).

이상에서 살펴본 바와 같이, 개시된 장치 및 방법에 의하면, 시간에 따라 축적된 에너지 형태로 파동장을 변환한 후 파형 역산을 수행하기 때문에 저주파 성분을 효율적으로 이용할 수가 있어 보다 정확한 지하 구조 영상을 획득하는 것이 가능하다.As described above, according to the disclosed apparatus and method, since waveform inversion is performed after converting the wave field into the form of energy accumulated over time, it is possible to efficiently use low frequency components to obtain more accurate underground structure images. It is possible.

한편, 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, the embodiments of the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which may also be implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.

나아가 전술한 실시 예들은 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 특정 실시 예에 한정되지 아니할 것이다.Furthermore, the above-described embodiments are intended to illustrate the present invention by way of example and the scope of the present invention will not be limited to the specific embodiments.

Claims (18)

측정 대상 지역의 지하 구조를 영상화하기 위한 장치에 있어서,
측정 대상 지역에 관한 탄성파 데이터에 기초한 관측 파동장(observed wavefield)을 획득하는 관측 파동장 획득부;
측정 대상 지역에 관한 특성 파라미터를 저장하는 파라미터 저장부;
파라미터 저장부에 저장된 특성 파라미터를 이용하여 관측 파동장에 대응되는 모델 파동장(modeled wavefield)을 생성하는 모델 파동장 생성부;
각각의 관측 파동장 및 모델 파동장에 대하여 시간에 따라 축적되는 에너지로 정의되는 축적 에너지(accumulated energy)를 계산하는 에너지 계산부; 및
계산된 관측 파동장의 축적 에너지와 계산된 모델 파동장의 축적 에너지 간의 차이가 줄어들도록 파라미터 저장부에 저장된 특성 파라미터를 갱신하는 파라미터 갱신부; 를 포함하는 장치.
In the device for imaging the underground structure of the measurement target area,
An observation wave field acquisition unit for obtaining an observed wavefield based on the seismic data of the measurement target area;
A parameter storage unit for storing characteristic parameters relating to a measurement target area;
A model wave field generator for generating a modeled wavefield corresponding to the observation wave field using the characteristic parameter stored in the parameter storage unit;
An energy calculation unit that calculates an accumulated energy defined as energy accumulated over time for each observation wave model and a model wave field; And
A parameter updating unit for updating the characteristic parameter stored in the parameter storage unit such that a difference between the calculated energy of the observed wave field and the calculated energy of the model wave field is reduced; Device comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 에너지 계산부는
각각의 상기 관측 파동장 및 상기 모델 파동장의 절대값의 p번 거듭제곱한 값을 시간에 대해 적분한 값에 기초하여 상기 축적 에너지를 계산하는 장치.
The method of claim 1, wherein the energy calculation unit
And an apparatus for calculating the accumulated energy based on a time-integrated value of each of the observed wave field and the absolute power of the model wave field.
제 1 항에 있어서, 상기 파라미터 갱신부는
다양한 시간 윈도우(time-window)에 대해 상기 관측 파동장의 축적 에너지와 상기 모델 파동장의 축적 에너지 간의 차이를 나타내는 목적 함수를 정의하고, 정의된 목적 함수의 구배(gradient)를 이용하여 상기 특성 파라미터를 갱신하는 장치.
The method of claim 1, wherein the parameter update unit
Define an objective function representing the difference between the accumulated energy of the observed wave field and the accumulated energy of the model wave field over various time-windows, and update the characteristic parameter using a gradient of the defined objective function. Device.
제 3 항에 있어서, 상기 파라미터 갱신부는
상기 관측 파동장의 축적 에너지 및 상기 모델 파동장의 축적 에너지를 이용하여 상기 목적 함수를 정의하는 장치.
The method of claim 3, wherein the parameter update unit
And define the objective function using the accumulated energy of the observed wave field and the accumulated energy of the model wave field.
제 3 항에 있어서, 상기 파라미터 갱신부는
상기 관측 파동장의 축적 에너지 및 상기 모델 파동장의 축적 에너지에 로그(log)를 취한 값을 이용하여 상기 목적 함수를 정의하는 장치.
The method of claim 3, wherein the parameter update unit
And a logarithm of the accumulated energy of the observed wave field and the accumulated energy of the model wave field.
제 3 항에 있어서, 상기 파라미터 갱신부는
상기 모델 파동장의 축적 에너지의 특성 파라미터에 대한 자코비안을 이용하여 상기 구배를 계산하는 장치.
The method of claim 3, wherein the parameter update unit
And calculate the gradient using Jacobian for the characteristic parameter of the accumulated energy of the model wave field.
제 6 항에 있어서, 상기 파라미터 갱신부는
상기 모델 파동장의 축적 에너지의 특성 파라미터에 대한 자코비안을 유한차분방법으로 근사하여 계산하는 장치.
The method of claim 6, wherein the parameter update unit
And approximating Jacobian for a characteristic parameter of accumulated energy of the model wave field by a finite difference method.
제 1 항에 있어서, 상기 특성 파라미터는
상기 측정 대상 지역에 대한 탄성파의 속도를 포함하는 장치.
The method of claim 1 wherein the characteristic parameter is
And a velocity of the acoustic wave with respect to the area to be measured.
제 1 항에 있어서,
상기 갱신된 특성 파라미터를 이용하여 상기 측정 대상 지역의 속도 모델을 생성하는 속도 모델 생성부; 를 더 포함하는 장치.
The method of claim 1,
A speed model generator for generating a speed model of the measurement target area by using the updated characteristic parameter; Device further comprising.
측정 대상 지역의 지하 구조를 영상화하기 위한 방법에 있어서,
측정 대상 지역에 관한 탄성파 데이터에 기초한 관측 파동장(observed wavefield)을 획득하는 단계;
측정 대상 지역에 관한 특성 파라미터를 설정하고, 설정된 특성 파라미터를 이용하여 관측 파동장에 대응되는 모델 파동장(modeled wavefield)을 생성하는 단계;
각각의 관측 파동장 및 모델 파동장에 대하여 시간에 따라 축적되는 에너지로 정의되는 축적 에너지(accumulated energy)를 계산하는 단계; 및
계산된 관측 파동장의 축적 에너지와 계산된 모델 파동장의 축적 에너지 간의 차이가 줄어들도록 설정된 특성 파라미터를 갱신하는 단계; 를 포함하는 방법.
In the method for imaging the underground structure of the area to be measured,
Obtaining an observed wavefield based on the seismic data about the region to be measured;
Setting a characteristic parameter for the measurement target area and generating a modeled wavefield corresponding to the observation wave field using the set characteristic parameter;
Calculating an accumulated energy defined as energy accumulated over time for each observation wave field and model wave field; And
Updating the characteristic parameter set to reduce a difference between the calculated energy of the observed wave field and the calculated energy of the model wave field; How to include.
제 10 항에 있어서, 상기 축적 에너지를 계산하는 단계는
각각의 상기 관측 파동장 및 상기 모델 파동장의 절대값의 p번 거듭제곱한 값을 시간에 대해 적분한 값에 기초하여 상기 축적 에너지를 계산하는 과정을 포함하는 방법.
The method of claim 10, wherein calculating the accumulated energy
And calculating the accumulated energy based on a time-integrated value of the absolute power of each of the observed wave field and the model wave field.
제 10 항에 있어서, 상기 특성 파라미터를 갱신하는 단계는
다양한 시간 윈도우(time-window)에 대해 상기 관측 파동장의 축적 에너지와 상기 모델 파동장의 축적 에너지 간의 차이를 나타내는 목적 함수를 정의하고, 정의된 목적 함수의 구배(gradient)를 이용하여 상기 특성 파라미터를 갱신하는 과정을 포함하는 방법.
The method of claim 10, wherein updating the characteristic parameter is
Define an objective function representing the difference between the accumulated energy of the observed wave field and the accumulated energy of the model wave field over various time-windows, and update the characteristic parameter using a gradient of the defined objective function. How to include.
제 12 항에 있어서, 상기 특성 파라미터를 갱신하는 단계는
상기 관측 파동장의 축적 에너지 및 상기 모델 파동장의 축적 에너지를 이용하여 상기 목적 함수를 정의하는 과정을 포함하는 방법.
The method of claim 12, wherein updating the characteristic parameter is
And defining the objective function using the accumulated energy of the observed wave field and the accumulated energy of the model wave field.
제 12 항에 있어서, 상기 특성 파라미터를 갱신하는 단계는
상기 관측 파동장의 축적 에너지 및 상기 모델 파동장의 축적 에너지에 로그(log)를 취한 값을 이용하여 상기 목적 함수를 정의하는 과정을 포함하는 방법.
The method of claim 12, wherein updating the characteristic parameter is
And defining the objective function using a logarithm of the accumulated energy of the observed wave field and the accumulated energy of the model wave field.
제 12 항에 있어서, 상기 특성 파라미터를 갱신하는 단계는
상기 모델 파동장의 축적 에너지의 특성 파라미터에 대한 자코비안을 이용하여 상기 구배를 계산하는 과정을 포함하는 방법.
The method of claim 12, wherein updating the characteristic parameter is
Calculating the gradient using Jacobian for the characteristic parameter of the accumulated energy of the model wave field.
제 15 항에 있어서, 상기 특성 파라미터를 갱신하는 단계는
상기 모델 파동장의 축적 에너지의 특성 파라미터에 대한 자코비안을 유한차분방법으로 근사하여 계산하는 과정을 포함하는 방법.
The method of claim 15, wherein updating the characteristic parameter is
And approximating the Jacobian for the characteristic parameter of the accumulated energy of the model wave field by a finite difference method.
제 10 항에 있어서, 상기 특성 파라미터는
상기 측정 대상 지역에 대한 탄성파의 속도를 포함하는 방법.
11. The method of claim 10 wherein the characteristic parameter is
And a velocity of the acoustic wave relative to the area to be measured.
제 10 항에 있어서,
상기 갱신된 특성 파라미터를 이용하여 상기 측정 대상 지역의 속도 모델을 생성하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
The method of claim 10,
Generating a speed model of the area to be measured using the updated characteristic parameter; How to include more.
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