【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于声波能量的全波形反演方法和系统，属于地质勘探。
技术介绍
1、全波形反演(full-waveform inversion-fwi)可以用来重建地下模型参数，如速度，密度和其他介质属性。传统的全波形反演方法基于tarantola的理论，该过程被视为一个全局非线性优化问题，通过构造l2范数形式的目标函数，从初始模型开始，以迭代的方式求解，使模拟数据不断拟合观测数据，从而求解出地下介质参数。
2、全波形反演常用的反演策略为从低频到高频的多尺度反演方法。然而，受限于采集条件和处理手段，实际地震数据中的低频分量通常不足。不准确的初始速度模型和数据中缺乏低频内容通常会导致目标函数由于周期跳跃而收敛到局部最小值。现有技术中解决在缺乏低频信息的情况下的周期跳跃问题的方法未考虑势能动能的转换与波场能量的守恒。当地震波相遇干涉时，动能势能会相互转换，这种情况在实际勘探中经常存在，不容忽视。现有技术中，强度目标函数的减少可能是由于能量的转换，而不是速度模型更新正确，也就是说在现有方法中即使目标函数最小，对应的速度模型也不一定是最佳的速度模型。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供了一种基于声波能量的全波形反演方法和系统，其能够对低频缺失地震数据构建人工低频分量，减轻了全波形反演对低频数据和初始模型的依赖，有效缓解因低频缺失导致的周期跳跃问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种基于声波能量的全波形反演方法，包括以下步骤：
3、进一步，所述声波地震数据的动能和势能的计算公式为：
4、
5、其中，ek是声波地震数据的动能，是介质的密度，vx是x方向质点振动速度，vz是z方向质点振动速度，ω是声波传播区域，ep是声波地震数据的势能，p是声波压强，k是体积模量。
6、进一步，所述声波能量的计算公式为：
7、
8、其中，t是时间，vp是波速。
9、进一步，所述全波形反演模型的目标函数为：
10、
11、其中，xs是炮点位置，xr是检波点位置。
12、进一步，所述梯度方程为：
13、
14、其中，t是地震波传播时间，是压强分量反向传播波场。
15、进一步，所述反传波场的伴随方程为：
16、
17、其中，是模拟数据的动能，是观测数据的动能，，是x方向质点振动速度分量的模拟数据，是z方向质点振动速度分量的模拟数据，是模拟数据的势能，是观测数据的势能，pcal是压强分量的模拟数据，是x方向质点振动速度分量的反传波场，是z方向质点振动速度分量的反传波场。
18、进一步，对所述地震数据进行滤波采用的低通滤波器为4阶巴特沃斯低通滤波器。
19、本专利技术还公开了一种基于声波能量的全波形反演系统，包括：数据获取模块，用于获取声波地震数据，并切除所述声波地震数据中的发射波，获得低频缺失的声波地震数据；动能势能获取模块，用于分别求取所述低频缺失的声波地震数据的动能和势能；声波能量计算模块，用于获得声波能量的计算公式；低通滤波模块，用于对所述地震数据进行滤波，过滤出需要恢复的低频能量信号；大尺度速度构造模型构建模块，用于根据所述动能、势能和声波能量的计算公式获得梯度方程和反传波场的伴随方程，所述低频能量信号通过所述梯度方程和反传波场的伴随方程，获得其对应的大尺度速度构造模型；中小尺度速度构造模型构建模块，用于将所述低频能量信号的大尺度速度构造模型作为初始速度模型，通过普通的全波形反演模型训练方法，获得中小尺度速度构造模型，从而完成所有尺度的全波形反演。
20、进一步，所述全波形反演模型的目标函数为：
21、
22、其中，xs是炮点位置，xr是检波点位置。
23、本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述任一项所述的基于声波能量的全波形反演方法。
24、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
25、1、本专利技术中方案可对低频缺失地震数据构建人工低频分量，减轻了全波形反演对低频数据和初始模型的依赖，有效缓解因低频缺失导致的周期跳跃问题。
26、2、本专利技术中方案可构建宏观速度模型，并将其作为后续普通fwi的良好起始模型，在声波能量目标函数下，充分考虑了波场的能量守恒与动能势能的转换，目标函数的减少标志着速度模型朝正确方向更新。
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1.一种基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述声波地震数据的动能和势能的计算公式为：
3.如权利要求2所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述声波能量的计算公式为：
4.如权利要求3所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述梯度方程为：
5.如权利要求3所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述反传波场的伴随方程为：
6.如权利要求5所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述全波形反演模型的目标函数为：
7.如权利要求1-6任一项所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，对所述地震数据进行滤波采用的低通滤波器为4阶巴特沃斯低通滤波器。
8.一种基于声波能量的全波形反演系统，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的基于声波能量的全波形反演系统，其特征在于，所述全波形反演模型的目标函数为：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机
...【技术特征摘要】
1.一种基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述声波地震数据的动能和势能的计算公式为：
3.如权利要求2所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述声波能量的计算公式为：
4.如权利要求3所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述梯度方程为：
5.如权利要求3所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征在于，所述反传波场的伴随方程为：
6.如权利要求5所述的基于声波能量的全波形反演方法，其特征...
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