[发明专利]一种重震联合反演的方法及装置

说明书

本发明公开了一种重震联合反演的方法及装置，方法包括以下步骤：获取研究区的重力数据、地震观测数据、物性统计数据；建立研究区密度和速度的初始模型；建立一种新型结构耦合方式，构建重震联合反演的目标函数；并对目标函数进行优化并求解目标函数，进而获得研究区的密度和速度分布结果；图像绘制。装置包括数据采集器、处理器、显示器、输入设备；数据采集器内设置有数据获取模块；处理器内设置有数据计算模块、数据分析模块；显示器内设置有数据解释模块、数据成图模块；输入设备用于输入数据和参数。本发明克服了密度和速度的经验关系等人为因素的影响，获得数据可靠，适用性强，具有快速、高效、经济的优势。

技术领域

本发明涉及一种方法及装置，尤其涉及一种重震联合反演的方法及装置。

背景技术

地球物理反演的多解性以及单一地球物理方法解决问题的局限性，使得综合地球物理研究具有非常明显的重要性优势性，其中，联合反演是综合地球物理研究的重要定量解释工具。联合反演就是应用多种地球物理观测数据，通过地质体的岩石物性和几何参数之间的相互关系获得同一个地下地质以及地球物理模型。由于要推测的地球物理模型只有一个，它所产生的各种地球物理场应与地表观测到的多种地球物理数据相符合，从而才能达到改善反演的非唯一性，因此，联合反演长期以来一直是地球物理学科关注的焦点和难点问题。

然而，复杂的地表条件和复杂的地下结构使地球物理当前所面对的勘探目标愈加复杂和困难，已有的地球物理方法获得的反演结果都是依据某种岩石物性参数从某一个角度来认识地质地球物理问题，单凭一种地球物理方法解决问题表现出局限性，必须以其他方法作必要补充，并且已有的联合反演未能够建立合理的的耦合机制并未能减少反问题的多解性，具有着局限性、不稳定性和众多缺陷。此外，已有的联合反演对人为因素的依赖性强，获得的数据可靠性较差，对于复杂地质构造条件的适用性也较差，无法获得广阔的市场前景和良好的推广使用价值。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种重震联合反演的方法及装置。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种重震联合反演的方法，包括以下步骤：

步骤一、获取研究区的重力数据、地震观测数据，收集和统计研究区物性统计数据；

步骤二、根据研究区的先验信息，建立研究区密度和速度的初始模型；

步骤三、基于研究区的区域模型矢量点积约束建立一种新型结构耦合方式，将密度和速度这两种物性连接，再将新型结构耦合方式引入到一般联合反演的目标函数中，然后采用交替耦合的方式重新构建重震联合反演的目标函数；

步骤四、采用交替耦合的方式和共轭梯度算法并对目标函数进行优化并求解目标函数，进而获得研究区的密度和速度分布结果；其中，共轭梯度算法是利用C++语言实现的；

步骤五、通过等值线涂色方式进行图像绘制，表现地下密度和速度的高低分布情况。

进一步地，步骤三中所述新型结构耦合方式是一种区域模型梯度矢量余弦相似度平方的新型结构耦合方式，如公式Ⅰ所示：

τ(m⁽¹⁾,m⁽²⁾)＝1-cos²θ₁₂ Ⅰ

其中，τ为重力和地震的耦合约束泛函，m⁽¹⁾表示密度模型矢量，m⁽²⁾表示速度模型矢量；cosθ₁₂为区域余弦相似度，cos²θ₁₂表示cosθ₁₂的平方，cosθ₁₂如公式Ⅱ所示：