[发明专利]用于地下采空区探测的声学参数获取方法

权利要求书

1.一种用于地下采空区探测的声学参数获取方法，其特征在于，所述方法包括：

获取地下采空区探测区域内震源震动的多个单炮数据，所述单炮数据包括单炮单道数据和单炮多道数据；

利用时窗对所述多个单炮数据中的直达波、浅层反射波、浅层折射波进行截取，得到观测数据；

获取声学参数初始模型，并基于所述声学参数初始模型对震源波形进行正演，得到正演模拟数据，所述声学参数包括声波传播速度、介质密度、波阻抗、衰减因子和拉梅参数；

根据所述观测数据和所述正演模拟数据计算波场残差，并根据所述波场残差构造误差泛函；

利用所述波场残差反传播到所述声学参数初始模型空间，得到残差反传播数据；

利用所述正演模拟数据和所述残差反传播数据分别计算所述误差泛函的速度梯度、密度梯度、波阻抗梯度、衰减因子梯度、拉梅参数梯度；

分别利用所述速度梯度、密度梯度、波阻抗梯度、衰减因子梯度、拉梅参数梯度更新所述声学参数初始模型，得到每个声学参数对应的精确模型；

根据每个声学参数对应的精确模型生成所述地下采空区探测区域的特征信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用时窗对所述多个单炮数据中的直达波、浅层反射波、浅层折射波进行截取，得到观测数据之后，所述方法还包括：

利用小波变换对所述观测数据进行滤波处理，得到处理后的观测数据；

对所述处理后的观测数据进行多次波压制处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述声学参数初始模型对震源波形进行正演，得到正演模拟数据具体包括:

利用交错网格有限差分法对所述震源波形的波动方程进行时间域离散,得到离散后的波动方程；

根据所述离散后的波动方程和所述声学参数初始模型确定交错网格各个时刻空间分布的波场值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述波场残差构造误差泛函具体包括：

根据公式计算误差泛函，其中，E(m)为误差泛函，b(m)为线性函数表示正演模拟的结果数据，d_obs为观测数据，b(m)-d_obs为波场残差，C_D为数据协方差矩阵，C_M为模型的协方差矩阵，m为声学参数初始模型的模型参数，m_prior为先验信息模型，λ为先验信息比重参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述正演模拟数据和所述残差反传播数据分别计算所述误差泛函的速度梯度、密度梯度、波阻抗梯度、衰减因子梯度、拉梅参数梯度具体包括：

根据公式计算所述误差泛函的速度梯度；其中，k＝ρV_p²，P_f为正演模拟数据，P_b残差反传播数据，ω为频率，V_P为速度，k、ρ为初始模型参数，E为误差泛函。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述正演模拟数据和所述残差反传播数据分别计算所述误差泛函的速度梯度、密度梯度、波阻抗梯度、衰减因子梯度、拉梅参数梯度具体包括：

根据公式计算所述误差泛函的密度梯度；其中，k＝ρV_p²；P_f为正演模拟数据，P_b残差反传播数据，ω为频率，ρ为密度，k为模量，E为误差泛函，V_p为速度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述正演模拟数据和所述残差反传播数据分别计算所述误差泛函的速度梯度、密度梯度、波阻抗梯度、衰减因子梯度、拉梅参数梯度具体包括：

根据公式计算所述误差泛函的波阻抗梯度；其中，P_f为正演模拟数据，P_b残差反传播数据，ω为频率，I_P为波阻抗，k、ρ为初始模型参数，E为误差泛函。