基于弹性波动方程的局部尺度走时反演

弹性波全波形反演(EFWI)充分利用了地震波的运动学和动力学信息,通过最小化目标泛函来反演地下高精度的纵横波速度参数.但是,当地震数据缺失低频分量时,EFWI易产生周期跳跃问题,严重影响纵横波速度参数的反演精度.为此,本文提出基于弹性波动方程的局部尺度走时反演方法(ELTI),来同步恢复纵横波速度模型的低波数分量,进而实现缓解EFWI周期跳跃的目标.该方法充分利用了弹性波全波场的局部尺度走时信息,能够对纵横波速度参数进行同步反演,很好地解决了常规波动方程走时反演方法只能获得纵波速度参数的缺陷.此外,由于ELTI方法同时利用了弹性波全波场的走时信息,可以有效获得深部区域纵横波速度模型的低波数分量,并为EFWI提供较好的初始速度模型.本文首先,利用局部尺度分解来提取弹性波全波场数据的局部尺度走时信息,并利用观测数据与模拟数据的局部尺度走时差构建ELTI目标函数;其次,结合链式法则和伴随状态法详细推导了ELTI目标函数对应的纵横波速度参数梯度算子;最后,结合L-BFGS优化算法同步更新纵横波速度模型.Marmousi模型测试结果表明,基于弹性波动方程的局部尺度走时反演方法可以很好地获得地下纵横波速度参数的低波数分量,从而缓解EFWI的周期跳跃问题.