[发明专利]一种使用归一化震源的时频域全波形反演方法及装置

权利要求书

1.一种使用归一化震源的时频域全波形反演方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

A、采用已知的观测系统接收震源激发后反馈的观测数据；建立速度场模型，并根据震源情况计算得出模拟数据；

B、基于观测数据和模拟数据，构建表征所述观测数据与所述模拟数据之间数据残差的目标函数；

C、所述震源为从已知子波中提取相位信息并使用归一化的振幅多个单频子波，根据观测数据获取震源的正传波场；并根据目标函数获得虚拟震源及其反传波场，具体为：

依据常规全波形反演的序列源反演方式，给定一系列位于x_s的单频信号替代常规反演中使用的带限子波，则震源能表达为：

其中，F表示傅里叶变换，表示频率为ω_i的谱的傅里叶逆变换，x_s表示震源的位置，表示信号A的归一化，N表示使用的频率的个数，并且ω＝(ω₁,ω₂,…,ω_N)，s(x_s,t)为已知的震源；

震源的正传波场具体计算公式为：

其中，表示正传波场，L为声波正演模拟算子；

基于傅里叶变换，震源对应的虚拟震源为：

根据确定的虚拟震源，获取伴随方程，所述伴随方程为：

其中，*表示伴随算子，表示反传波场；

求解伴随方程，获得虚拟震源的反传波场；

D、先确定目标函数关于速度场模型参数的梯度计算表达式，然后采用相敏检测法对震源的正传波场和虚拟震源的反传波场分别进行解耦，从而解耦得出波场的振幅和相位信息；然后根据波场的振幅和相位信息及梯度计算表达式，计算得到速度场模型参数的梯度；

E、采用共轭梯度方法求取更新方向，根据得到的梯度对速度场模型参数进行迭代更新，直至数据残差达到设定阈值或迭代更新次数达到预设值，停止迭代更新确定速度场模型参数，此时采用该参数的速度场模型进行全波形反演。

2.根据权利要求1所述的一种使用归一化震源的时频域全波形反演方法，其特征在于，所述步骤B中的目标函数采用采用最小化位于检波点x_r的观测数据d(x_r)和模拟数据的残差，具体为：

其中m表示模型参数，x表示空间域，表示位于检波点x_r处的地震波场，d(x_r)表示观测数据。

3.根据权利要求2所述的一种使用归一化震源的时频域全波形反演方法，其特征在于，所述步骤D中解耦具体为：

采用相敏检测法进行解耦具体的计算公式为：

某一频率的波场解耦表示如下，

θ[u(x,ω_i,m)]＝arctan(Y/X),

其中，ts表示波场达到稳态时的时间，nT表示积分周期，E[·]和θ[·]分别表示波场的振幅和相位信息；

根据上式对震源的正传波场和虚拟震源的反传波场分别进行解耦，从而解耦得出波场的振幅和相位信息。

4.根据权利要求3所述的一种使用归一化震源的时频域全波形反演方法，其特征在于，所述步骤D中的梯度计算表达式为：

其中，表示使用相敏检测法对指定频率ω_i的波场的提取。