【波形反演的研究文献综述2000字】

波形反演的研究文献综述20世纪80年代，Tarantola[40](1984)借鉴“偏移”思想，提出了基于广义最小二乘的时间域全波形反演，对其后全波形反演理论体系的发展产生了深远影响。随后的全波形反演理论和技术，以其高精度、多参数建模的能力吸引了越来越多勘探地球物理学家的目光，成为当前勘探地球物理领域的研究热点[41]。如今，全波形反演已经成为油田勘探开发研究中的常规技术，也正成为油田储层精细化、定量化解释的核心技术，大尺度范围的合成数据和实际数据的全波形反演有了突飞猛进的发展，国内外学者从计算效率[42–45]、反演精度[46–48]等方面展开了深入研究，取得了良好的效果。2010年SirgueL等人[49]率先对挪威北海油田(Valhall地区)OBC数据实现了三维全波形反演，反演结果表明：全波形反演完全有能力实现浅层的高精度建模，其对该地区浅表层古河道的精细刻画达到了常规建模手段无法达到的精度，这一成果极大地鼓舞了全波形反演的应用热潮。2012年HoubiersM等人[50]采用各向同性的声波方程，对北海OBC数据进行了3D全波形反演，反演结果与测井成果吻合度极高，速度场分辨率优于传统的反射成像结果。国内，中国石化石油物探技术研究院开展了针对目标层的全波形反演研究，结果表明：全波形反演对中浅层成像剖面有较大改善，构造与测井信息更加吻合。大尺度地震勘探一般具有较长的记录时间和(或)较大的偏移距，波形记录中面波和体波很容易识别，在声波近似的全波形反演过程中通常将面波作为干扰波进行切除。但是这种做法存在两个方面的弊端：其一，面波与有效波之间的相互混杂加重了压制面波的困难，通常的时间域窗口法、频率域滤波法及时频分析法都不可能完全切除面波；其二，面波中包含丰富的低频信息，波形反演中忽略自由边界会降低分辨率并产生虚假信息[51]，甚至会损害初至及浅层折射等有明显线性特征的有效波信息，这也成为陆上资料全波形反演应用的瓶颈之一[52]。Yuan等（2015）[38]指出勘探地震学中全波形反演（FullWaveformInverion，全波形反演）面临两大挑战，一要充分考虑地下介质模型的弹性属性，而不是单纯地进行声学近似；二是要合理有效地使用面波记录中包含的信息，而不是将其视为干扰噪声。在实际的工程地震勘探中，检波器常埋置于地表，由于地表和空气界面处存在强烈的应力差异，波场记录中存在自由地表导致的多次波和面波。探讨该情形下的弹性波全波形反演具有实际应用价值，同时也具有很强的挑战性。目前，国内外关于近地表面波波形反演技术的研究相对较少。GélisC等(2007)[53]利用Born和Rytov公式开展频率域波形反演时发现，异常体产生的反射或透射波会在自由地表处与强能量的面波发生干涉并重构，使波形记录变得更加复杂，全波形反演时会收敛到局部极小值，因此，考虑面波的全波形反演具有一定的难度。RomdhaneA等(2008,2009)[54][55]通过频率域有限差分正演，对瑞雷波波形反演进行了深入研究，并说明了波形反演相比MASW方法的优越性，他们设计了带地形的复杂滑坡坍塌模型，通过基于三角网格的有限体积法进行正演，再对波形记录进行反演，其研究结果表明，瑞雷波波形反演结果对初始模型的依懒性较强，并将以后的工作重心置于对实测数据的瑞雷波波形反演研究中。ChongZeng等(2011)[56]以有限差分作为正演基础，采用遗传算法对简单横向不均匀模型中产生的瑞雷波波形记录进行了反演研究，证明了瑞雷波波形反演对成像近地表横向不均匀异常体的有效性。FrançoisBretaudeauF等(2013)[57]通过物理模拟和数值计算对比了二维介质中全波形反演，为瑞雷波波形反演技术的实际应用奠定了基础，KallivokasLF等(2013)[58]对包含椭圆异常体的层状模型进行瑞雷波波形反演的数值研究，并利用液化可控震源进行场地试验，对激发所得的地震波记录分别进行瑞雷波波形反演和SASW分析，同时在所选取的场地开展触探试验，对比分析结果显示，瑞雷波波形反演是一种有效的近地表沉积物成像技术，在岩土工程勘察中极具发展潜力。Fang等（2018）[39]采用交错网格有限差分模拟弹性波方程，并采用应力镜像法模拟自由地表，分析了自由地表对全波形反演结果的影响。数值结果表明，不考虑自由地表的弹性全波形反演无法从包含面波的观测数据中得到良好的反演结果，相反地，考虑自由地表边界条件的全波形反演可有效地提高反演精度。参考文献[1] LUOY,XIAJ,LIUJ等.Jointinversionofhigh-frequencysurfacewaveswithfundamentalandhighermodes[J].JournalofAppliedGeophysics,2007,62(4):375–384.DOI:10.1016/j.jappgeo.2007.02.004.[2] XIAJ,XUY,MILLERRD等.Estimationofnear-surfacequalityfactorsbyconstrainedinversionofRayleigh-waveattenuationcoefficients[J].JournalofAppliedGeophysics,2012,82(February2016):137–144.DOI:10.1016/j.jappgeo.2012.03.003.[3] XIAJ,MILLERRD,PARKCB.Estimationofnear‐surfaceshear‐wavevelocitybyinversionofRayleighwaves[J].Geophysics,1999,64(3):691–700.DOI:10.1190/1.1444578.[4] IVANOVJ,LEITNERB,SHEFCHIKW等.Evaluatinghazardsatsaltcavernsitesusingmultichannelanalysisofsurfacewaves[J].LeadingEdge,2013,32(3):298–305.DOI:10.1190/tle32030298.1.[5] BITRIA,SAMYNK,BRÛLÉS等.Assessmentofgroundcompactionusingmulti-channelanalysisofsurfacewavedataandconepenetrationtests[J].NearSurfaceGeophysics,2013,11(6):683–690.DOI:10.3997/1873-0604.2013037.[6] MENDECKIMJ,ZUBEREKWM,HREHOROWICZP等.AnInversionofRayleighWavesDispersionCurvesasaTooltoRecognizetheBedrockDepthinChorzówStary,Poland[J].ContemporaryTrendsinGeoscience,2014,1(1):39–44.DOI:10.2478/ctg-2012-0005.[7] TSUJIT,JOHANSENTA,RUUDBO等.Surface-waveanalysisforidentifyingunfrozenzonesinsubglacialsediments[J].Geophysics,2012,77(3).DOI:10.1190/geo2011-0222.1.[8] WANGL,XUY,XIAJ等.Effectofnear-surfacetopographyonhigh-frequencyRayleigh-wavepropagation[J].JournalofAppliedGeophysics,2015,116(February2016):93–103.DOI:10.1016/j.jappgeo.2015.02.028.[9] 张明财,熊章强,张大洲.基于MPI的三维瑞雷面波有限差分并行模拟[J].石油物探,2014,52(4):355–362.[10] ZENGC,XIAJ,MILLERRD等.Animprovedvacuumformulationfor2Dfinite-differencemodelingofRaylei