波阻抗反演的混合最优化算法

本文将广义快速模拟退火与线性方法相结合,利用两种方法的优点,提出一种混合最优化算法,算法以广义快速模拟退火为基础。当满足给定条件时,进行一定次数的线性迭代。我们将该算法用于波阻反演中,数值及实际资料实例表明方法的快速有效性。     

求解位场反演问题的混合编码遗传算法

在求解地球物理反演问题时,复杂的解析关系往往使计算变得十分困难. 对于这类问 题,遗传算法有其独特的优势. 然而传统的遗传算法在搜索最优解的过程中往往效率不高. 研究表明,遗传算法的编码机制在很大程度上决定了交换和变异操作的搜索能力. 二进制编 码的交换操作能产生更多的新样本数目而具有较强的搜索能力,十进制编码的变异操作因搜 索范围更大而具有较强的产生新样本的能力. 本文分析了二进制与十进制编码的搜索机制, 提出了混合编码遗传算法(Hybrid Encoding Genetic Algorithm,简称HEGA),其原理是利用 十进制编码进行变异操作,其他操作采用二进制编码. 针对位场反演问题的特点,结合混合 编码、动态编码和大概率变异技术,有效地提高了搜索及产生“新”有效基因物质的能力. 理论模型及实际资料处理结果表明,该方法是有效的,尤其是在模型的分辨力方面有显著的 提高     

自适应全局混合反演

地球物理学反演多是一个多参数、非线性、多极值、非连续函数的优化问题 .在模拟退火与单纯形、均匀设计中引入自适应的退火规则 ,形成自适应全局混合反演方法 .数值检验与模型计算表明 ,该方法具有搜索速度快、效率高的特点     

层状弹性介质的波阻抗反演

讨论层状弹性介质的纵波阻抗和横波阻抗的同时反演问题，由纵波线源激发产生的弹性波场，通过倾斜叠加可以得到其平面波分解，分解出来的平面波场对应于以不同倾角斜入射激发所产生的波场，它们满足由二维弹性波基本方程派生出的一维偏微分方程组。利用在地面同时接收的位移速度的水平和垂直分量，可以由每个特定角度斜入射产生的平面波场所满足的一维方程组反演层状弹性介质的两个参数，在已知密度情况下，可以反演纵波阻抗和横波阻     

波阻抗反演正则参数估计

为了解决用正则化方法能够将波阻抗反演的病态问题转为良态问题,通过统计方法合理地选择正则参数的初值,在反演过程中用极大似然（ML）方法实时进行正则参数值估计,提高反演收敛速度,改善反演结果。同时,在具体反演中将正则化方法与快速模拟退火算法相结合,充分发挥正则参数作用,可以获得全局最优解,取得了好的实际应用效果。     

量子遗传算法在大地电磁反演中的应用

量子遗传算法（QGA）以量子理论为基础,通过利用量子位编码代替经典遗传算法的二进制位编码,利用量子旋转门定向更新种群来代替传统方法中种群的选择、交叉和变异过程,使得算法具有一定的内在并行运算能力和量子的隧道效应,从而加快了搜索速度,改善了收敛速度,并具有更强的全局寻优能力.本文针对地球物理反演问题的非线性、多极值特点提出一套实现方案,通过理论模型和实测数据试验对比研究,表明量子遗传方法在大地电磁反演中的寻优质量和效果明显优于传统遗传算法.     

基于软约束模式的波阻抗反演

通过在目标函数中增加先验知识约束,我们可以解决波阻抗反演的病态问题及带限问题.基于马尔柯夫随机域（MRF）的邻域系统及势函数构建一种软性约束模式,将井眼约束信息外推到井间,避免过往强制约束的不足.马尔柯夫随机域的一阶邻域偏好于常数值区域,而模型中常梯度值区域和常曲率值区域分别需要用到二阶和三阶邻域,综合使用三种类型的邻域可以改善反演效果.通过理论模型试算和实际资料处理,证明了本文提出的约束模式具有非强制性约束特点,实用性强.     

基于BP神经网络的波阻抗反演及应用

人工神经网络是近期发展最快的人工智能领域研究成果之一.本文在介绍BP神经网络的有关原理的基础上,提出一种基于BP神经网络模型的波阻抗反演方法,该方法克服了常规基于模型的波阻抗反演方法严重依赖于初始模型的选择和易陷入局部最优等局限性.利用该方法对实际地震剖面进行了波阻抗参数反演处理,结果表明人工神经网络方法在波阻抗反演中的应用是可行的并且是有效的.     

砂泥岩薄互层波阻抗模拟退火反演方法研究

砂泥岩薄互层地层反射是一个非线性系统,若采用线性方法来反演则很难得到其真解.对于精度和计算效率要求较高的薄互层地震反演来说,非线性反演方法可以提高反演精度、分辨率和可靠性.本文基于改进的快速模拟退火方法,提出了砂泥岩薄互层波阻抗非线性反演方法.由于叠后地震资料的反演,会不同程度地受到噪音的影响,本文提出了一种新的反演目...     

基于单台加速度记录的混合全局优化HVSR反演场地浅层速度结构

利用水平与竖向谱比（HVSR）方法反演场地速度结构是国际上迅速发展的研究领域.HVSR反演计算实质是一个土层场地模型空间搜索的全局优化问题,当模型搜索空间的复杂程度增大时,目前常用的搜索算法收敛速度慢,计算效率较低.本文实现了一种结合遗传和模拟退火方法优点的混合全局优化HVSR反演算法,通过理论模型和竖向台阵实测数据的检验,表明该算法能获得很好的反演效果,较好地解决了蒙特卡罗方法收敛速度慢,遗传算法收敛早熟和模拟退火算法搜索效率低的问题.本文在此基础上讨论了单台加速度S波记录用于场地速度结构HVSR反演的适用性,为基于单个地震台的地震观测记录反演浅层速度结构提供了一种高效且较为准确的反演方法.

     

波动方程反演的全局优化方法研究

复杂介质波动方程反演是地球物理研究中的重要问题,通常表述为特定目标函数最优化,难点是多参数、非线性和不适定性.局部和全局优化方法都不能实现快速全局优化.本文概述了地震波勘探反演问题的理论基础和研究进展,阐述了反演中优化问题的解决方法和面临的困难,并提出了一种确定性全局优化的新方法.通过在优化参数空间识别并划分局部优化解及其附近区域,只需有限次参数空间划分过程就能发现所有局部解（集合）;基于复杂目标函数多尺度结构分析,提出多尺度参数空间分区优化方法的研究方向.该方法收敛速度快,优化结果不依赖初始解的选取,是对非线性全局优化问题的一个新探索.     

一种全局优化的隐式交错网格有限差分算法及其在弹性波数值模拟中的应用

在数值模拟中,隐式有限差分具有较高的精度和稳定性.然而,传统隐式有限差分算法大多由于需要求解大型矩阵方程而存在计算效率偏低的局限性.本文针对一阶速度-应力弹性波方程,构建了一种优化隐式交错网格有限差分格式,然后将改进格式由时间-空间域转换为时间-波数域,利用二范数原理建立目标函数,再利用模拟退火法求取优化系数.通过对均匀模型以及复杂介质模型进行一阶速度-应力弹性波方程数值模拟所得单炮记录、波场快照分析表明:这种优化隐式交错网格差分算法与传统的几种显式和隐式交错网格有限差分算法相比不但降低了计算量,而且能有效的压制网格频散,使弹性波数值模拟的精度得到有效的提高.     

剪切波速度结构研究方法综述

本文列举了目前国内外非常流行的几种剪切波速度反演的方法,介绍了各种方法的基本计算原理,并对不同方汉进行了对比,指出了各自的优缺点以及今后发展的方向.     

改进蜂群算法及其在面波频散曲线反演中的应用

应用改进蜂群算法反演面波频散曲线以获得近地表横波速度剖面.蜂群算法属于群智能算法中的一种,灵感来源于蜜蜂群体特定的觅食行为,在该算法的基础上结合粒子群算法中的全局最优解引导思想,同时引入遗传算法中交叉运算操作,即采用基于交叉操作的全局人工蜂群算法对面波频散曲线进行反演研究.改进蜂群算法在继承传统算法精于探索特性的同时,针对其疏于开发的缺陷着重加强了算法对全局的探索能力.使用理论和实测瑞雷波数据,本文研究了改进蜂群算法在推导近地表横波速度分布的有效性和适用性.在反演中,目标函数的收敛性好,改进算法在迭代的过程中能够快速收敛到全局最优;模型参数的概率分布高,即在寻找到全局最优解的同时,能够确保解中每个参数同时达到最优,保证了反演的结果可靠度,使其能有效地应用于瑞雷波频散曲线的反演和解释中.

     

The inversion of 3-D crustal structure and hypocenter location in the Beijing-Tianjin-Tangshan-Zhangjiakou area by genetic algorithm

Ｔｈｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆ３┐ＤｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｙｐｏｃｅｎｔｅｒｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＢｅｉｊｉｎｇ┐Ｔｉａｎｊｉｎ┐Ｔａｎｇｓｈａｎ┐Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕａｒｅａｂｙｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏ┐ｒｉｔｈｍＹＯＮＧ－Ｇ...     

部分叠加资料纵横波速度测井约束反演

本文提出一种角度部分叠加资料同时反演纵波和横波速度的方法,以角度部分叠加资料为基础,利用地震波振幅随入射角变化与弹性参数间的数学关系,基于非线性最优化理论,通过将最小平方问题转化为大型带状矩阵的求解问题,采用逐道外推技术依次求得该角度剖面的每个点纵波和横波速度值,利用地震波速度在各向异性介质中与入射角的关系,进一步得到地震波零入射角纵、横波速度,从而可以求得纵横波速度比及泊松比,为地震资料的岩性及含油气性解释提供了丰富的参数信息,为保证反演的稳定性,降低多解性,采用测井、叠后构造层位解释结果的共同约束,并做好叠前去噪以及振幅保持处理.     

Smooth constraint inversion technique in genetic algorithms and its application to surface wave study in the Tibetan Plateau

IntroductionThe dispersion phenomena, which can be observed when surface wave travels through the Earth interior, has been extensively applied in investigating the velocity structure of the Earth interior. Usually, the dispersion curve is a nonlinear function of the thickness, S and P wave velocities and density of each layer. Because surface wave inversion is a multiple-minima problem, the result strongly depends on the initial model in traditional linear inversion. Genetic algorithm (GA) …     

The May 23 and 24, 1994 Taiwan earthquakes: comparison of source process between the two events

Inversion for the seismic fault rupture history is an important way to study the nature of the earthquake source. In this paper, we have selected two Taiwan earthquakes that occurred closely in time and located in the same region, inversed the distribution of the slip amplitudes, rakes, risetimes and the rupture times on the fault planes by using GDSN broad-band and long-period records and the adaptive hybrid global search algorithm, and compared the two events. The slip rate of every subfault calculated provides information about the distribution of tectonic stress and fault strength. To the former event (MS=6.0), the maximum slip amplitude 2.4 m and the minimum risetime 1.2 s are both located at the hypocentre. The latter earthquake (MS=6.6) consisted of two subevents and the second source has 4 s delay. The maximum slip amplitude 0.9 m located near hypocentre is corresponding to the minimum risetime 1.4 s, and the corresponding maximum slip rate 0.7 m.s-1 is similar to the peak value of other large slip rate areas. We consider that the latter event has more complicated temporal-spatial distribution than the former.     

地震转换波对叠前同时反演的影响研究

叠前同时反演是油气探测的一种有效工具.其理论基础是平面P波Zoeppritz方程计算的反射系数的近似,是入射角的函数.叠前同时反演可以利用三项或两项Fatti方程进行反演分析.本文针对实际油田的测井数据,利用反射率法模拟了仅包含P波一次反射记录,包含P波一次反射和P波层间多次波记录以及全波场地震记录,再利用叠前同时反演对合成地震记录进行反演研究.研究结果表明,在大偏移距处P波主要反射受到其它模式波的污染,从而影响了叠前同时反演结果的精度.对于薄互层介质当转换波影响严重时,使用小角度数据的两项AVO反演比使用大角度数据的三项AVO反演更合理可靠.