[发明专利]探地雷达数据的多尺度阶梯式层剥离全波形反演方法

摘要

本发明涉及一种多尺度阶梯式层剥离全波形反演方法，首先，选取模型分层数目、反演频率及单频单层的反演次数，依据新的反演序列确定各层各频率的反演序号；其次,采用维纳滤波器将雷达观测数据与子波滤到不同频段，采用介电常数梯度公式，对计算出的梯度添加对应层的空间窗，获取当前层的梯度值；最后计算模型更新量，逐层逐频完成迭代运算。采用多尺度策略减少了对初始模型的依赖，有效解决了周波跳跃问题；有别于现有的偏移距‑时间窗，采用空间窗口获取特定层梯度，可快速实现收敛；新的阶梯式反演序列，有效地减小两个相邻层反演频率之间差距，从而获得更好的反演结果，有效改善模型深部的反演效果，提高全波形反演的稳定性。

主权项

1.一种探地雷达数据的多尺度阶梯式层剥离全波形反演方法，其特征在于，包括以下步骤：a、输入作为观测数据的地面雷达记录、初始模型以及子波；b、选取模型分层数目、反演频率以及单频单层的反演次数；c、依据多尺度阶梯式层剥离全波形反演的基本原理，确定各层各频率的反演序号；d、设定初始反演序号为1；e、确定当前第k次反演所对应的层号与频率k＝1,2,3……,N；f、构造维纳滤波器，用于高频观测数据与高频子波向低频的转换：式中，f_Wiener代表维纳低通滤波器，W_target为低频目标震源子波，W_original为原始震源子波，ε为控制数值溢出因子；g、利用步骤f中的滤波器计算低频观测数据与低频模拟数据；h、参考一阶伴随状态法，推导并采用TM模式下的介电常数梯度公式，计算整个模型空间的梯度值；式中E_Z代表前向波场，E_Z*代表伴随波场，σ为电导率单位S/m，S为震源项，nt则为时间域的采样点；i、对步骤h中计算出的梯度添加对应层的空间窗，获取当前层的梯度值；j、利用最速下降法计算模型更新方向；k、利用步骤i的梯度与步骤j的更新方向，并采用非精确线搜索方法计算更新步长，更新当前模型；l、反演序号加一，以当前模型作为下一次反演的初始模型，重复步骤e‑k，直到反演序号结束，输出最终反演结果。