[发明专利]粒子群优化算法叠前非线性反演方法

权利要求书

1.本发明利用保幅处理的高分辨率地震资料进行非线性反演，在解决非线性问题的过程中使用了更新的反射系数公式，并使用了粒子群算法进行寻优。这一措施可以减少人为误差，有效的提高反演的精度。

本专利使用保幅处理得到的反射角域共反射点道集作为输入，实现上述目的采取的技术方案如下：

步骤1：对于地下任意位置，首先给定纵波速度反射系数、横波速度反射系数、密度反射系数、以及横纵波速度比的取值范围，设定最大迭代次数以及种群的大小，给定权重因子和学习因子，设定容许的误差范围。

步骤2：对各个粒子的纵波速度反射系数、横波速度反射系数、密度反射系数、以及横纵波速度比用随机数进行初始化，并设定初始速度为零，令粒子的个体最优值与初始值相同，并计算各个粒子的适应度，选择适应度最小的粒子为当前的全局最优解。

步骤3：比较当前的全局最优的适应度是否达到了误差容许范围，如果达到误差容许范围就停止计算，输出全局最优为反演结果，否则进入步骤4。

步骤4：更新粒子的速度，并用新的粒子速度更新粒子的位置，迭代次数增加一次，若迭代次数超过最大迭代次数，则停止计算，输出全局最优。

步骤5：重新计算粒子的适应度，检测各个粒子的适应度是否小于更新前的适应度，若小于则更新粒子的个体最优为粒子更新后的位置。

步骤6：比较新的个体最优，选择适应度最小的个体最优作为全局最优，判断全局最优是否达到误差容许范围，达到误差容许范围就输出全局最优为反演结果，否则回到步骤4，直到处理完地下所有计算点。

2.根据权利要求书1所述的粒子群优化算法叠前非线性反演方法，其特征在于，所述的各个步骤中的纵波速度反射系数、横波速度反射系数、密度反射系数、横纵波速度比按以下方式定义：

在地球物理学中，连续函数x(t)的反射系数的定义为，

Rx(t)Δt→0=Δx2x(t)‾]]>

以dt的采样间隔将连续函数x(t)采样成离散的函数，那么，

Rx=x2-x1x2+x1]]>

其中x可以为纵波速度α、横波速度β、密度ρ；下标1表示下伏地层的参数，下标2表示上覆地层的参数；定义横纵波速度比

K=β1α1]]>

3.根据权利要求书1所述的粒子群优化算法叠前非线性反演方法，其特征在于，所述的步骤2、3、5中的粒子适应度的计算方法为：

首先定义矩阵

M+=D1-(KD)2-AD1-(KBD)21-D2-KD1-(AD)2KBD2D1-D21-2(KD)2K-2CB2D1-(AD)2BC[1-2(KBD)2]K1-2(KD)2-2K2D1-(KD)2-AC[1-(KD)2]-2CB2DK21-(KBD)2]]>

式中的A、B、C、D以及K用以下方式定义

A=α2α1=1+Rα1-Rα]]>

B=β2β1=1+Rβ1-Rβ]]>

C=ρ2ρ1=1+Rρ1-Rρ]]>

D＝sini₁

K=β1α1]]>

其中i₁为入射角；再定义

M-=-D1-(KD)2-AD1-(KBD)21-D2-KD1-(AD)2KBD2D1-D21-2(KD)2K-2CB2D1-(AD)2BC[1-2(KBD)2]K2(KD)2-1-2K2D1-(KD)2-AC[1-(KD)2]-2CB2DK21-(KBD)2]]>

则由左普利茨方程可以得到以下形式的解

Rpp=|M-||M+|]]>

由这一表达形式可以得到粒子适应度的表达式为

E＝||w(θ)*R_pp(R_α，R_β，R_ρ，K，θ)-d(θ)||

式中E为粒子适应度，w(θ)为地震子波，d(θ)为地震观测数据。