[发明专利]频率域声波方程的差分系数优化方法、系统

说明书

本发明实施例提供一种频率域声波方程的差分系数优化方法、装置；差分系数优化方法适用于有限差分网格纵横采样间隔不等的情况，所述差分系数优化方法包括：确定所述频率域声波方程的有限差分网格；将所述有限差分网格对所述频率域声波方程进行差分近似，并建立有限差分格式；根据有限差分格式构建优化目标函数；并根据优化函数求解所述优化目标函数的优化差分系数；从而解决了现有技术中频率域正演中有限差分法以传统的旋转坐标系25点有限差分网格，但是该网格只适合于纵横采样间隔相等的情况，从而导致应用范围窄的技术问题，达到了可靠、应用性广泛的技术效果。

技术领域

本发明涉及正演模拟计算技术领域，具体是频率域声波方程的差分系数优化方法、系统。

背景技术

频率域全波形反演充分利用全波场的振幅、相位以及频率信息，采用较少的频率便能反演得到精度很高的速度模型。

频率域正演是频率域全波形反演的基础，在地震波数值模拟中占有十分重要的地位，相比时间域正演，频率域正演具有适合多炮并行运算，无时间频散，频带选取灵活、误差小等优点。学者们为提高频率域正演精度提出了许多种形式的有限差分网格，其中以旋转坐标系25点有限差分格式为最常用，但是该方法只适合于纵横采样间隔相等的情况，而对于纵横采样间隔不等的情况无法适用。

因此，现有技术仍需要改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种频率域声波方程的差分系数优化方法、系统、机器可读存储介质。

为了实现上述目的，在本申请第一方面，提供一种频率域声波方程的差分系数优化方法，适用于有限差分网格纵横采样间隔不等的情况，所述差分系数优化方法包括：确定所述频率域声波方程的有限差分网格；将所述有限差分网格对所述频率域声波方程进行差分近似，并建立有限差分格式；根据有限差分格式构建优化目标函数；并根据优化函数求解所述优化目标函数的优化差分系数。

在本申请实施例中，所述将所述有限差分网格对频率域声波方程进行差分近似得到有限差分格式包括：将所述有限差分网格对频率域声波方程中的二阶偏导数项进行差分近似得到第一差分模型；将所述有限差分网格对频率域声波方程中的质量加速度项进行差分近似得到第二差分模型；根据所述第一差分模型、第二差分模型得到所述有限差分格式。

在本申请实施例中，所述根据有限差分格式构建优化目标函数；并根据优化函数求解所述优化目标函数的优化差分系数包括：利用相速度频散方程基于所述有限差分格式构建优化目标函数；根据最优化函数得到所述目标函数求取最优化系数；根据所述最优化系数得到归一化相速度频散曲线，以验证所述目标函数的可靠性。

在本申请实施例中，所述有限差分网格为25点频率域有限差分网格。

在本申请实施例中，所述方法还包括：利用所述优化差分系数对所述频率域声波方程进行正演模拟。

在本申请实施例中，所述利用所述优化差分系数对所述频率域声波方程进行正演模拟包括：利用完全匹配层吸收所述频率域声波方程的边界条件；通过预设的训练模型中的数值进行训练；根据训练结果，确定所述随机反演方法的可靠性。

在本申请实施例中，所述训练模型为层状介质、凹陷介质、Marmousi 模型的至少一种。

在本申请实施例中，所述根据训练结果包括：频率切片、波场快照和地震记录的至少一种。

在本申请实施例的第二方面，还提供一种频率域声波方程的差分系数优化装置，包括确定模块，用于确定频率域声波方程的有限差分网格，计算模块，将所述有限差分网格对所述频率域声波方程进行差分近似，并建立有限差分格式；优化模块，用于根据所述有限差分格式构建优化目标函数，并根据优化函数求解优化目标函数的优化差分系数；模拟模块，用于利用优化差分系数对频率域声波方程进行正演模拟。