本文關(guān)鍵詞：基于不同目標(biāo)函數(shù)的波形反演研究

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【摘要】：地下結(jié)構(gòu)是地球物理學(xué)中很重要的一個(gè)問(wèn)題,用地震波去探測(cè)地下速度結(jié)構(gòu)是人類(lèi)獲取地球內(nèi)部信息的主要手段之一。地震波是一條完整的時(shí)間序列,如果只是利用它初至波的到時(shí)或者某個(gè)震相進(jìn)行地下速度結(jié)構(gòu)反演必然會(huì)丟失很多信息。因此我們把整條地震波(包括面波和體波)當(dāng)作反演對(duì)象,不斷合成理論地震圖去擬合真實(shí)數(shù)據(jù)。然而,如何定量判斷真實(shí)數(shù)據(jù)與理論地震圖的擬合程度是反演過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文嘗試了兩種不同類(lèi)型的目標(biāo)函數(shù),一種是時(shí)間域中基于互相關(guān)的目標(biāo)函數(shù),還有一種是時(shí)間-頻率域中基于小波變換以獲取波形包絡(luò)和相位差別的目標(biāo)函數(shù)。在對(duì)時(shí)間域中基于互相關(guān)的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí),我們?cè)谀繕?biāo)函數(shù)中分別加入了歸一化的互相關(guān)信息、絕對(duì)振幅的差別、到時(shí)的差別。在對(duì)波形反演進(jìn)行理論測(cè)試的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)這些基于波形間互相關(guān)的目標(biāo)函數(shù)都可以很好的對(duì)速度和品質(zhì)因子進(jìn)行反演,但對(duì)速度分界面的深度信息不敏感,容易陷入到局部極小值中。為了進(jìn)一步對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行敏感度測(cè)試,我們用格點(diǎn)搜索對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn)震中距、濾波范圍、體波和面波等參數(shù)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的敏感度都有影響。在對(duì)時(shí)間-頻率域中基于小波變換目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí),我們把目標(biāo)函數(shù)分為以獲取波形間包絡(luò)差的time-frequency envelope goodness-of-fit(TFEG)和波形間相位差別信息的time-frequencyphasegoodness-of-fit(TFPG),并對(duì)這兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了數(shù)值測(cè)試。結(jié)果顯示,這兩種基于時(shí)間-頻率域的目標(biāo)函數(shù)都可以以較快的速度對(duì)模型中的速度和品質(zhì)因子進(jìn)行反演。隨后我們把這兩種目標(biāo)函數(shù)分別用于美國(guó)中西部地殼的速度結(jié)構(gòu)反演中,并與用波形模擬方法得到的速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)以TFEG為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行反演的結(jié)果更為接近波形模擬的結(jié)果,波形的擬合程度也比以TFPG為目標(biāo)函數(shù)反演的結(jié)果要好。這可能是因?yàn)槊娌ǖ恼穹润w波大很多,因此波形中的振幅信息占的權(quán)重比相位信息更大。因此包含波形間振幅差別信息的TFEG要比只考慮相位差別信息的TFPG更為有效。但是當(dāng)我們的速度模型可以較好的擬合面波以后,應(yīng)該加大TFPG的權(quán)重,這樣可以更好的利用地震波中體波的信息。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P631.4

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