發(fā)布時間：2017-12-15 21:18

  本文關鍵詞：基于不同目標函數的波形反演研究

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【摘要】：地下結構是地球物理學中很重要的一個問題,用地震波去探測地下速度結構是人類獲取地球內部信息的主要手段之一。地震波是一條完整的時間序列,如果只是利用它初至波的到時或者某個震相進行地下速度結構反演必然會丟失很多信息。因此我們把整條地震波(包括面波和體波)當作反演對象,不斷合成理論地震圖去擬合真實數據。然而,如何定量判斷真實數據與理論地震圖的擬合程度是反演過程中的一個關鍵問題。本文嘗試了兩種不同類型的目標函數,一種是時間域中基于互相關的目標函數,還有一種是時間-頻率域中基于小波變換以獲取波形包絡和相位差別的目標函數。在對時間域中基于互相關的目標函數進行測試時,我們在目標函數中分別加入了歸一化的互相關信息、絕對振幅的差別、到時的差別。在對波形反演進行理論測試的過程中,發(fā)現這些基于波形間互相關的目標函數都可以很好的對速度和品質因子進行反演,但對速度分界面的深度信息不敏感,容易陷入到局部極小值中。為了進一步對這些參數進行敏感度測試,我們用格點搜索對這些參數進行了比較。發(fā)現震中距、濾波范圍、體波和面波等參數對目標函數的敏感度都有影響。在對時間-頻率域中基于小波變換目標函數進行測試時,我們把目標函數分為以獲取波形間包絡差的time-frequency envelope goodness-of-fit(TFEG)和波形間相位差別信息的time-frequencyphasegoodness-of-fit(TFPG),并對這兩個目標函數進行了數值測試。結果顯示,這兩種基于時間-頻率域的目標函數都可以以較快的速度對模型中的速度和品質因子進行反演。隨后我們把這兩種目標函數分別用于美國中西部地殼的速度結構反演中,并與用波形模擬方法得到的速度結構進行對比。發(fā)現以TFEG為目標函數進行反演的結果更為接近波形模擬的結果,波形的擬合程度也比以TFPG為目標函數反演的結果要好。這可能是因為面波的振幅比體波大很多,因此波形中的振幅信息占的權重比相位信息更大。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。但是當我們的速度模型可以較好的擬合面波以后,應該加大TFPG的權重,這樣可以更好的利用地震波中體波的信息。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P631.4

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本文編號：1293452