自适应GA与DLS联合反演瑞雷波频散曲线方法研究.pdf

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1、分类号P315.9学号151080295密级全日制学术型硕士学位论文题目自适应GA与DLS联合反演瑞雷波频散曲线方法研究作者姓名雷宇航导师姓名、职称沈鸿雁教授学科(专业)名称地球探测与信息技术提交论文日期2018年6月1日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明

2、确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：___

3、_______·注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。I中文摘要论文题目：自适应GA与DLS联合反演瑞雷波频散曲线方法研究专业：地球探测与信息技术硕士生：雷宇航（签名）指导教师：沈鸿雁（签名）摘要多道瞬态面波法（MultipleTransientSurfaceWavemethod，简称MTSW）是目前岩土工程勘察、灾害地质调查等近地表勘探领域应用最为广泛、最为有效的方法之一，它利用面波在层状介质中传播的频散特性来解决地质问题，即通过提取、反演频散曲线来构建地层S波速度结构模型，并进一步表征不同深度范围内介质的属性信息

4、，如密度、泊松比及品质因子等，具有快速、便捷、非侵入性及浅层分辨率高等优点。瑞雷波频散曲线反演是面波数据处理最为核心的内容之一，起着承上启下的关键作用，针对其反演处理，目前主要存在线性及非线性两种理论体系，线性反演以阻尼最小二乘法（DLS）最为成熟、最为常用，但其严重依赖于所建立一个较为准确的初始模型，否则容易陷入局部极小，甚至得出错误的反演结果；非线性反演以遗传算法（GA）为代表，理论上更容易与实际地球物理模型相匹配，尤其能够胜任复杂近地表地质条件下的反演处理，但其计算量及占用内存庞大的问题不容忽视，且反演后期纯粹依赖发生概率低且方向无

5、法控制的变异操作产生“优秀基因”驱使整个群体向着全局最优解的方向收敛效率极低，因未能成熟收敛而无法得到全局最优解的情况无法完全避免。而上述两种方法体系在以往都是独立开展进行的反演处理研究，线性反演严重依赖初始模型、极易陷入局部最优及非线性反演过程不稳定、效率低下的问题无法从根本上去除。针对上述问题，本文开展了“自适应GA与DLS联合反演瑞雷波频散曲线方法”的研究，研究目的旨在压制瑞雷波频散曲线反演的多解性问题，提高模型参数的反演精度，兼顾反演时效性与准确性，为实现近地表精细结构探测及油气地震记录中的面波再利用问题提供重要的方法技术支持。通

6、过本论文的研究，取得了如下结论及认识：（1）在传统二分法求解瑞雷波频散函数的基础上，提出了频率固定，相速度方向多次搜根求取频散的算法，有效避免了常规算法在求取高阶频散曲线时漏根和模式错判的问题，进一步提高了多模式频散曲线正演的准确程度。（2）GA与DLS两步联合反演方法有效地摆脱了常规DLS反演对初始模型的高度依赖，可用于解决实际资料处理中由于先验地质信息缺乏或资料不完整所导致的DLS算法难以适用的问题，两步联合反演算法可以实现对常规顺层模型参数的精确反演。（3）自适应GA与DLS嵌套联合反演方法对经典GA反演在选择、交叉及变异函数加入的

7、自适应“遗传算子”有效地加快了反演进程，并同时采用DLS来引导优势个体（即多个局部极值）向全局最优解方向快速稳定前进。该方法更适用于含高低速夹II中文摘要层、薄层等复杂地质模型的反演，能有效压制反演多解性、提高全局最优解的搜索效率和反演精度。（4）油气勘探单炮地震记录道间距较大导致所含面波频带较窄及高频段能量匮乏致使常规反演方法由于缺乏更多的有效信息约束，多解性的问题尤为突出，基于本文自适应GA与DLS联合反演方法对频散曲线反演多解性的有效压制，对其进行的试处理研究表明该方法可以胜任其反演处理工作并能取得良好应用效果，反演获取的地质参数

8、可以直接用于常规地震资料的处理和解释。关键词：瑞雷波；频散曲线；遗传算法（GA）；阻尼最小二乘法（DLS）；联合反演论文类型：应用基础研究III英文摘要Subject：Rayleighwave