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应用地球物理  2020, Vol. 17 Issue (1): 111-123    DOI: 10.1007/s11770-019-0797-7
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基于K-SVD 字典学习的稀疏约束编码多震源方向:全波形反演*
国运东1,3,黄建平1,2,崔超1,2,李振春1,2,李庆洋1,3,魏巍4
1.中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛 266580;
2.海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛 266071;
3.中国石化中原油田分公司物探研究院,濮阳 457001;
4.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京 100083
Sparse constrained encoding multi-source full waveform inversion method based on K-SVD dictionary learning*
Guo Yun-dong 1,3, Huang Jian-Ping 1,2, Cui Chao 1,2, LI Zhen-Chun 1,2, LI Qing-Yang 1,3, and Wei Wei 4
1. School of Geosciences, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China;
2. Laboratory for Marine Mineral Resources, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266071, China
3. Geophysical Exploration Research Institute of Zhongyuan Oilfi eld Company, Puyang 457001, China
4. SINOPEC Petroleum Exploration and Production Research Institute, Beijing 100083, China
 全文: PDF (1519 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 全波形反演(FWI)是一种较为重要的速度建模方法,但计算量巨大是阻碍其实用化。业已证明通过多震源策略减少模拟单炮次数,可以大大提高全波形反演计算效率,但引入了交叉串扰噪音。为解决上述问题,本文提出一种基于K-SVD 字典学习的稀疏约束编码多震源全波形反演方法。首先,增加不同单炮的差异性引入极性编码策略减少串扰噪音;其次基于FWI 不同迭代次数反演结果特征引入K-SVD字典学习方法计算变换基函数,推导了基于稀疏约束的目标泛函;进一步我们引入基于维纳滤波的时间域多尺度反演方法,提高反演方法的稳定性。最后, 通过洼陷模型和Marmousi 模型测试验证表明:1)本文的基于K-SVD 字典学习的多震源编码反演方法,在减少全波形反演计算量的同时,能有效克服反演串扰噪音,提高反演精度;2)新方法能灵活的与时间域多尺度反演方法结合,降低反演过程陷入局部极小值,增强反演稳定性,对复杂模型也具有较好的适应性。
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关键词K-SVD 字典   稀疏约束   极性编码   多震源   全波形反演     
Abstract: Full waveform inversion (FWI) is an extremely important velocity-model-building method. However, it involves a large amount of calculation, which hindsers its practical application. The multi-source technology can reduce the number of forward modeling shots during the inversion process, thereby improving the efficiency. However, it introduces crossnoise problems. In this paper, we propose a sparse constrained encoding multi-source FWI method based on K-SVD dictionary learning. The phase encoding technology is introduced to reduce crosstalk noise, whereas the K-SVD dictionary learning method is used to obtain the basis of the transformation according to the characteristics of the inversion results. The multiscale inversion method is adopted to further enhance the stability of FWI. Finally, the synthetic subsag model and the Marmousi model are set to test the eff ectiveness of the newly proposed method. Analysis of the results suggest the following: (1) The new method can effectively reduce the computational complexity of FWI while ensuring inversion accuracy and stability; (2) The proposed method can be combined with the time-domain multi-scale FWI strategy fl exibly to further avoid the local minimum and to improve the stability of inversion, which is of signifi cant importance for the inversion of the complex model.
Key wordsK-SVD dictionary   sparsity constraint   polarity encoding   multi-source   full waveform inversion   
收稿日期: 2018-06-12; 出版日期: 2020-09-04
基金资助:

本研究项目由由中国科学院战略性先导科技专项(A)(编号:XDA14010303)、国家自然基金重点项目(编号:41720104006)、国家油气重大专项(编号:2016ZX05002-005-07HZ 和2016ZX05014-001-008HZ)、山东省创新工程(编号:2017CXGC1602)和自主创新(编号:17CX05011)联合资助。

通讯作者: 黄建平(E-mail:jphuang@upc.edu.cn)     E-mail: jphuang@upc.edu.cn
作者简介: 国运东: 中国石油大学(华东)在读博士生,2014 年毕业于中国石油大学(华东)获勘查技术与工程工学学士学位,目前主要研究方向为全波形反演与地震波反演成像。Email:gyd_upc@163.com;1476326813@qq.com 黄建平:教授,博士生导师,现任职于中国石油大学(华东),2003 年毕业于中国科学技术大学获地球物理学士学位,2008 年获该校地球物理博士学位。主要从事地震波正演及反演成像工作。E-mail: jphuang@upc.edu.cn.
引用本文:   
. 基于K-SVD 字典学习的稀疏约束编码多震源方向:全波形反演*[J]. 应用地球物理, 2020, 17(1): 111-123.
. Sparse constrained encoding multi-source full waveform inversion method based on K-SVD dictionary learning*[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2020, 17(1): 111-123.
 
没有本文参考文献
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