探地雷達(dá)（Ground Penetrating Radar,GPR）作為一種重要的淺地表地球物理探測方法,目前被廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察、地質(zhì)工程質(zhì)量檢測、地下水污染監(jiān)測、極地冰川考察、月球探測等眾多領(lǐng)域。隨著探地雷達(dá)方法研究的深入開展,探測任務(wù)已經(jīng)從單純獲取目標(biāo)體位置、形態(tài)、界面等信息,上升到對地下電性結(jié)構(gòu)特征的精確反演。利用探地雷達(dá)記錄實(shí)現(xiàn)建模的方法主要包括速度分析、層析成像和全波形反演。其中,速度分析和基于射線理論的層析成像方法僅利用了波場的走時信息,因此反演結(jié)果的精度和分辨率均受限。在最小二乘理論框架下,全波形反演充分利用了波場的走時、振幅、相位等全波信息,通過匹配觀測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù),使二者之間的殘差達(dá)到最小,從而提供地下精細(xì)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和高保真的巖石物性參數(shù)信息�；谔降乩走_(dá)數(shù)據(jù)的全波形反演方法可以綜合利用電磁波場的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特征,挖掘其在確定近地表目標(biāo)體的賦存狀態(tài)以及定量化、精細(xì)化描述地下介質(zhì)的電性差異（主要是介電常數(shù)和電導(dǎo)率）等方面的潛力。然而,基于地表發(fā)射、接收的常規(guī)數(shù)據(jù)采集方式極易受到近地表層的影響,并且高頻電磁波在地下傳播時能量衰減迅速,導(dǎo)致采集的探地雷達(dá)數(shù)據(jù)信噪比... 

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展
        1.2.1 全波形反演概述
        1.2.2 多參數(shù)全波形反演
        1.2.3 最優(yōu)化算法
        1.2.4 全波形反演的改進(jìn)策略
    1.3 論文研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 論文結(jié)構(gòu)和研究內(nèi)容
        1.3.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 基本理論
    2.1 時間域全波形反演基本原理
        2.1.1 時間域電磁波正演基本理論
        2.1.2 有限差分正演模擬
        2.1.3 子波和吸收邊界
        2.1.4 目標(biāo)函數(shù)的梯度求取
        2.1.5 電磁參數(shù)模型優(yōu)化更新
    2.2 頻率域全波形反演基本原理
        2.2.1 頻率域電磁波正演基本原理
        2.2.2 有限差分正演模擬
        2.2.3 吸收邊界
        2.2.4 目標(biāo)函數(shù)的梯度求取
        2.2.5 電磁參數(shù)模型優(yōu)化更新
    2.3 本章小結(jié)
第3章 基于模型的階梯式層剝離全波形反演
    3.1 頻率多尺度全波形反演
    3.2 基于數(shù)據(jù)的層剝離全波形反演
        3.2.1 方法原理
        3.2.2 數(shù)值測試
    3.3 基于模型的層剝離全波形反演
        3.3.1 源編碼技術(shù)
        3.3.2 基于模型的層剝離
        3.3.3 階梯式反演策略
    3.4 數(shù)值算例
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于相位校正的多參數(shù)全波形反演
    4.1 最速下降法在多參數(shù)全波形反演中存在的問題
    4.2 相位校正方法
        4.2.1 多參數(shù)擾動和單參數(shù)擾動之間的相位差
        4.2.2 相位校正方法基本原理
    4.3 數(shù)值測試
        4.3.1 算例1
        4.3.2 算例2
    4.4 討論
        4.4.1 其他反演策略測試
        4.4.2 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)模型測試
    4.5 本章小結(jié)
第5章 多偏移距實(shí)測數(shù)據(jù)全波形反演
    5.1 研究區(qū)域概況
    5.2 原始數(shù)據(jù)分析
        5.2.1 共偏移距剖面計算
        5.2.2 頻譜分析
        5.2.3 儀器響應(yīng)上限分析
    5.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理
        5.3.1 插值處理
        5.3.2 帶通濾波
        5.3.3 子波反演
    5.4 初始模型的構(gòu)建
    5.5 實(shí)測數(shù)據(jù)的多參數(shù)全波形反演
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于MCPML邊界條件的頻率域聲波方程高精度模擬[J]. 董士琦,韓立國,胡勇,羅玉欽.  石油地球物理勘探. 2018(01)
[2]不依賴源子波的跨孔雷達(dá)時間域波形反演[J]. 劉四新,孟旭,傅磊.  地球物理學(xué)報. 2016(12)
[3]基于頻域衰減的時域全波形反演[J]. 郭雪豹,劉洪,石穎.  地球物理學(xué)報. 2016(10)
[4]基于Born敏感核函數(shù)的速度、密度雙參數(shù)全波形反演[J]. 楊積忠,劉玉柱,董良國.  地球物理學(xué)報. 2016(03)
[5]基于優(yōu)化步長的混疊數(shù)據(jù)編碼全波形反演方法[J]. 韓雨桐,黃建平,曲英銘,李振春,王延光,國運(yùn)東.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2016(01)
[6]隨機(jī)等效介質(zhì)探地雷達(dá)參數(shù)遞推阻抗反演研究（英文）[J]. 曾昭發(fā),陳雄,李靜,陳玲娜,鹿琪,劉鳳山.  Applied Geophysics. 2015(04)
[7]時間域平面波全波形反演[J]. 孫思宇,李振春,張凱,楊國權(quán).  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2015(05)
[8]基于L-BFGS算法的時間域全波形反演[J]. 苗永康.  石油地球物理勘探. 2015(03)
[9]L-BFGS法時間域全波形反演中初始矩陣的選擇方法[J]. 王義,董良國.  石油物探. 2014(05)
[10]變密度聲波方程多參數(shù)全波形反演策略[J]. 楊積忠,劉玉柱,董良國.  地球物理學(xué)報. 2014(02)

博士論文
[1]探地雷達(dá)多尺度波形反演方法研究[D]. 劉新彤.吉林大學(xué) 2019
[2]頻率域中電磁波與聲波多參數(shù)反演[D]. 恩和得力海.吉林大學(xué) 2018
[3]時間域和頻率域跨孔雷達(dá)波形反演及比較研究[D]. 孟旭.吉林大學(xué) 2016
[4]頻率域波動方程多參數(shù)全波形反演方法研究[D]. 高鳳霞.吉林大學(xué) 2014



本文編號：3649349