[发明专利]重力约束下断裂面形态的贝叶斯推断方法

权利要求书

1.一种重力约束下断裂面形态的贝叶斯推断方法，其特征在于，包括：

步骤1，将目标断裂面所属的三维地质空间进行离散化表示；

步骤2，根据给定地质先验信息的先验函数计算目标断裂面的先验概率；

步骤3，根据给定物性分布计算目标断裂面的地球物理正演值；

步骤4，根据计算出的目标断裂面的地球物理正演值和给定地球物理观测数据集合计算目标断裂面的实测地球物理数据的概率密度分布；

步骤5，根据计算出的目标断裂面的实测地球物理数据的概率密度分布和给定目标断裂面形态下的物性分布差异计算目标断裂面的似然函数；

步骤6，根据计算出的目标断裂面的先验概率和计算出的目标断裂面的似然函数构建贝叶斯模型并计算贝叶斯模型下的目标断裂面的后验概率；

步骤7，对目标断裂面的轮廓线上的关键点进行提取，建立以各关键点为结点，关键点间空间临近度为边的图结构；在图结构和扰动幅度符合高斯分布的约束下对关键点进行随机扰动，对扰动后的关键点重构目标断裂面轮廓线以生成扰动断裂面模型；

步骤8，计算扰动后目标断裂面的后验概率，根据前一个目标断裂面的后验概率和当前扰动后目标断裂面的后验概率构建马尔科夫蒙特卡洛算法接受率，根据马尔科夫蒙特卡洛算法接受率判断是否接受对当前扰动断裂面模型的采样；

步骤9，重复执行步骤7和步骤8，直到得到目标采样数量的扰动断裂面模型时停止，获得多个对目标断裂面形态的采样，实现对目标断裂面形态的贝叶斯推断；

步骤10，获得多个扰动断裂面模型后利用信息熵算法对目标断裂面进行不确定性的可视化分析。

2.根据权利要求1所述的重力约束下断裂面形态的贝叶斯推断方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

对目标断裂面所属的三维地质空间进行离散化表示，将目标断裂面所属的三维地质空间分割为多个立体单元，在目标断裂面所属的三维地质空间中，利用隐函数对目标断裂面形态进行表达，使得目标断裂面所属的三维地质空间中任意一点c，满足采用隐函数建立每个立体单元中心点c＝(x,y,z)相对于目标断裂面F的位置关系，如下所示：

3.根据权利要求2所述的重力约束下断裂面形态的贝叶斯推断方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

根据给定地质先验信息的先验函数计算目标断裂面的先验概率，如下所示：

其中，Z表示正则化项，E(F)表示地质先验信息的先验函数。

4.根据权利要求3所述的重力约束下断裂面形态的贝叶斯推断方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

根据给定物性分布Θ，计算目标断裂面的地球物理正演值，如下所示：

x_i＝x-ξ_i (4)

y_j＝y-η_j (5)

z_k＝z-ζ_k (6)

μ_ijk＝(-1)ⁱ(-1)^j(-1)^k (8)

其中，G表示重力常量，ρ表示剩余密度，(x,y,z)表示地面观测点坐标，(ξ_i,η_j,ζ_k)表示每个立体单元角点坐标，Θ表示给定物性分布，μ_ijk表示与立体单元角点位置相关的符号参数，r_ijk表示每个立体单元角点与目标点之间的距离，i、j、k分别表示立体单元角点的位置。

5.根据权利要求4所述的重力约束下断裂面形态的贝叶斯推断方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

根据目标断裂面的地球物理正演值和给定地球物理观测数据集合计算目标断裂面的实测地球物理数据的概率密度分布，如下所示：

其中，P(ε|Θ)表示实测地球物理数据的概率密度分布，ε表示地球物理观测数据集合，ε＝{ε₁,ε₂,…,ε_N}，fwd(Θ)表示目标断裂面的地球物理正演值，ε_n表示第n个观测点的地球物理观测值，σ表示常数。