[发明专利]模型压缩

说明书

一种估计一组物理参数的方法，所述方法包括：对方程进行迭代反演，以使取决于模拟数据和测量数据的惩罚项最小化，并提供估计的一组物理参数，其中，所述迭代反演至少包括第一反演步骤和第二反演步骤，并且其中，所述模拟数据取决于表示所述一组物理参数的模型向量；向表示所述一组物理参数的所述模型向量应用压缩算子，以减少自由变量的数量并产生压缩模型向量；以及在所述第一反演步骤和所述第二反演步骤之间改变所述压缩算子。

技术领域

本发明涉及物理数据的线性和非线性反演，并且更具体但不限于受控源电磁(CSEM)数据或声学数据的线性和非线性反演。

背景技术

已经开发了若干种用于探索地球地表下的技术，其基于向地球地表下的区域中发射波或信号。发射的信号与地球相互作用，并且通常信号的一部分传播回到表面，该信号在此被记录并用于基于信号如何与地球相互作用而获得关于地表下结构的信息。CSEM方法例如使用在海底上方牵引的偶极子源来发射电磁信号，并且使用放在海床上的接收器阵列来检测已经行进通过海底下方的地层的信号。然后需要对检测到的信号进行反演以推导物理参数。物理参数可以任选地用于估计烃或水的存在。通常可以推导的物理参数是地层的电导率。电导率可以在模拟中用作参数，所述模拟能够产生所记录的数据的模拟。电导率的最优值是优化所模拟的数据和所述数据之间的一致性的那些值。

CSEM数据的非线性反演涉及求解大型线性方程组，以在迭代优化方法的每次迭代时计算电导率的更新，以便使数据和模拟的数据之间的距离最小化。模型向量所依据的空间三维网格的节点的数量通常超过百万个，并且在该网格上求解大型方程组变得不可行。可以使用不需要求解大型方程组、只是近似求解大型方程组、或者求解原始方程组的简化版本的优化算法，例如，有限存储器Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno算法，但是这些算法需要非常准确的起始模型向量才能提供好的反演结果。减少反演参数(也称为自由参数)的数量是提高反演算法的效率的重要方式：借助于更少的参数，线性方程组将变得小得多，并且求解正规方程能够变得可行，或者计算机工作强度/数字成本变得低得多。

可以使用强几何约束来减少独立自由参数的数量。例如，在地质上定义的主体中的电导率值可以被设置为恒定值，并且然后对那些恒定值进行反演。然而，这种方法的缺点是它们需要很多先验信息，并且在电阻或导电体跨越所限定的几何结构伸展时，这种方法是不适合的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种估计一组物理参数的方法，所述方法包括：对方程进行迭代反演，以使取决于模拟数据和测量数据的惩罚项最小化，并提供估计的一组物理参数，其中，所述迭代反演至少包括第一反演步骤和第二反演步骤，并且其中，所述模拟数据取决于表示所述一组物理参数的模型向量；将压缩算子应用于表示所述一组物理参数的模型向量，以减少自由变量的数量并生成压缩模型向量；以及在第一反演步骤和第二反演步骤之间改变所述压缩算子。

所述方法还可以包括计算在第一反演步骤中获得的压缩模型向量和在第二反演步骤中获得的压缩模型向量的组合。具体而言，所述模型向量可以被定义在网格上，并且其中，所述压缩算子可以被布置为减少定义在所述网格上的自由参数的数量。

所述压缩算子可以是最近邻内插器，内插器被布置为将物理参数的值内插到所述网格的相邻单元上。此外，还可以为内插的值使用平滑化。

所述方程可以是Gauss-Newton方法中的正规方程。所述反演还可以基于OCCAM算法、Levenberg-Marquardt算法、准Newton算法或者基于梯度的算法。所述测量数据可以是CSEM数据或地震数据。所述网格可以是均匀的或者非均匀的。

所述物理参数可以涉及地层，并且所述网格可以取决于地层的先验知识。在第一反演步骤和第二反演步骤之间改变压缩算子可以使自由参数在第一反演步骤和第二反演步骤之间发生偏移。