APPLIED GEOPHYSICS
 
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应用地球物理  2025, Vol. 22 Issue (1): 1-11    DOI: 10.1007/s11770-024-1116-5
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基于贝叶斯估计的全波形反演方法
刘怀山,蔺玉曌*,邢磊,唐和昊,李景浩
1. 页岩油?富集机理与有效开发国家重点实验室,北京市昌平区沙河镇百沙路 197 号,102206 2. 中国?化弹性波理论与探测技术重点实验室 ,北京市昌平区沙河镇百沙路 197 号,102206 3. 中国海洋大学 海洋地球科学学院,山东省青岛市崂山区苗岭路238号,266100
Bayesian-based Full Waveform Inversion
Huai-shan Liu, Yu-zhao Lin*, Lei Xing, He-hao Tang, and Jing-hao Li
1. State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Eff ective Development, No. 197, Baisha Road, Shahe Town, Changping District, 102206, Beijing, China, 2. Sinopec Key Laboratory of Seismic Elastic Wave Technology, No. 197, Baisha Road, Shahe Town, Changping District, 102206, Beijing, China and 3. College of Marine Geosciences, Ocean University of China, No.238, Miaoling Road, Laoshan District, 266100, Qingdao, China
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摘要 全波形反演方法通过最小化合成数据与观测数据之间的误差来评估地下介质的属性。然而,这些方法忽略了测量误差和建模中的物理假设,导致在实际应用中出现问题。特别是,全波形反演方法对违反高斯-马尔可夫定理的错误观测(离群点)非常敏感。在本文中,我们提出了一种处理虚假观测或离群点的方法。具体而言,我们通过利用高斯分布的局部凸性来反演合成数据,从而去除离群点。为实现这一点,我们首先基于特定的协方差矩阵定义,应用了一种类似波形的噪声模型于反演中。最后,基于更新后的数据建立了一个反演问题,该问题与波场重构反演方法是一致的。总的来说,我们展示了一个针对包含离群点的数据的替代优化反演问题。所提出的方法是稳健的,因为它使用了不确定性。该方法即使是在基于噪声模型或错误小波的情况下也可以实现准确反演。
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关键词反演   贝叶斯推断   理论协方差矩阵     
Abstract: Full waveform inversion methods evaluate the properties of subsurface media by minimizing the misfit between synthetic and observed data. However, these methods omit measurement errors and physical assumptions in modeling, resulting in several problems in practical applications. In particular, full waveform inversion methods are very sensitive to erroneous observations (outliers) that violate the Gauss–Markov theorem. Herein, we propose a method for addressing spurious observations or outliers. Specifically, we remove outliers by inverting the synthetic data using the local convexity of the Gaussian distribution. To achieve this, we apply a waveform-like noise model based on a specific covariance matrix definition. Finally, we build an inversion problem based on the updated data, which is consistent with the wavefield reconstruction inversion method. Overall, we report an alternative optimization inversion problem for data containing outliers. The proposed method is robust because it uses uncertainties. This method enables accurate inversion, even when based on noisy models or a wrong wavelet.
Key wordsinversion   Bayesian inference   theory covariance matrix   
收稿日期: 2024-03-19;
基金资助:本文章由由中国石化弹性波理论与探测技术重点实验室“基于数据域海森矩阵的时间域波场重构反演研究”开放基金课题资助
通讯作者: 蔺玉曌 (Email: 798126072@qq.com).     E-mail: 798126072@qq.com
作者简介: 刘怀山,于1992年在中国海洋大学获得海洋地质学硕士学位,并于1997年获得海洋地质学博士学位。现任职于中国海洋大学海洋地球科学学院。主要研究方向包括地球物理勘探、海洋地球物理学和气体水合物勘探。
引用本文:   
. 基于贝叶斯估计的全波形反演方法[J]. 应用地球物理, 2025, 22(1): 1-11.
. Bayesian-based Full Waveform Inversion[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2025, 22(1): 1-11.
 
没有本文参考文献
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