[发明专利]一种基于动态随机震源编码的全波形反演方法

权利要求书

1.一种基于动态随机震源编码的全波形反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将观测数据的地震时间域共剖点记录作为输入，建立初始模型并设定迭代精度；

S2.随机选取实际炮与时间编码序列卷积，合成超级炮剖面；

S3.构建反演目标函数；

S4.对目标函数进行求解；

S5.引入伴随场；

S6.计算更新步长，并更新当前模型；

S7.以步骤S6得到的模型作为新的初始模型，重复步骤S2～S6直至反演结束，得到最终的反演结果；

所述步骤S2中合成超级炮剖面，采用以下4种动态随机策略：

(1)横向炮点位置随机；

(2)纵向炮点相位随机，对各个震源加上一个随机长度的延时；

(3)纵向炮点极性随机，分别对各个震源乘以均匀随机的1或-1；

(4)震源振幅随机，实现动态随机震源编码策略；

其序列e_n可以表示为：

式(1)中P_random为改变编码序列极性而随机给出的整数序列；A_random为改变编码序列振幅而随机给出的实值序列；t_random为改变编码序列相位而随机给出的实值序列，以通过添加随机时延改变编码序列振幅；f为主频，t为时间；

对3者的不同设置对应了不同的编码方法，当A_random、t_random为常数，P_random为随机序列时，对应随机极性编码策略；当P_random、t_random为常数，A_random为随机序列时，对应随机振幅编码策略；当A_random、P_random为常数，t_random为随机序列时，对应随机相位编码策略；若同时对3者随机取值，对应随机极性—振幅—相位编码策略，所得到的时域编码序列具有极性随机、振幅随机、相位随机的特点。

2.根据权利要求1所述的基于动态随机震源编码的全波形反演方法，其特征在于，所述步骤S3中构建反演目标函数，具体为采用如下步骤构建反演目标函数：

构建目标函数E(ρ,v)：

式(2)中H代表观测区域，p(x,z,t)代表对于猜测模型正演模拟得到的数据，p^obs(x,z,t)代表对于真实模型正演模拟得到的数据，ρ为介质密度，v为声波速度，t为时间序列。

3.根据权利要求1所述的基于动态随机震源编码的全波形反演方法，其特征在于，所述步骤S4中对目标函数进行求解，采用拉格朗日算子法及局部求导类的有限内存BFGS法求解：

应用拉格朗日算子法，目标函数变为：

式(3)中，φ、分别为ρ、v_x、v_z的逆时参数，拉格朗日算子满足以下方程：

采用局部求导类的有限内存BFGS法求解，对目标函数J(ρ,v)分步积分：

式(5)中：

4.根据权利要求1所述的基于动态随机震源编码的全波形反演方法，其特征在于，所述步骤S5中引入伴随场，具体为：

令伴随方程定义如下：

相应的梯度公式为：

5.根据权利要求1所述的基于动态随机震源编码的全波形反演方法，其特征在于，所述步骤S6中，采用非精确线搜索方法Wolfe准则计算更新步长。

6.根据权利要求1所述的基于动态随机震源编码的全波形反演方法，其特征在于，所述步骤S7中重复步骤S2～S6直至反演结束，采用以下准则判断是否达到反演终止条件：

若全波形反演迭代次数小于5次，则重新计算超级炮残差，返回步骤S4；每5次全波形反演迭代后，采用最大迭代次数作为迭代停止条件，若没有达到迭代停止条件，返回步骤S2。