CN112526601B - 一种多源数据反演方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多源数据反演方法、装置、设备和存储介质，所述方法应用于线性观测装置中；线性观测装置包括用于采集垂直分量的单分量检波器；通过单分量检波器获得垂直分量数据；垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；根据主动源数据获得主动源频散曲线；基于主动源频散曲线确定模拟频散曲线；根据被动源数据获得被动源频散曲线；基于模拟频散曲线、被动源频散曲线和主动源频散曲线确定主动源数据和被动源数据联合反演的目标函数；目标函数表征被动源频散曲线与模拟频散曲线的相关性以及主动源频散曲线与模拟频散曲线的相似性；根据目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型；目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。

Description

一种多源数据反演方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及地震勘探与检测技术领域，尤其涉及一种多源数据反演方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

在采用直线排列型装置时，既可以采集主动源面波也可同步采集被动源面波数据，其具有以下特点：

1)线性观测装置的主动源面波与被动源面波所获取的面波速度存在差异

采用“内嵌三角形”装置时，因其测点在方向上具有平均分布特征，加之其多层嵌套设计，该装置获得的信号具有方向和频段的均匀性，满足平稳随机过程理论，获取的频散曲线速度可视为真实面波速度，该速度与主动源面波所获得的速度一致。若采用直线排列型装置，因其方向的单一性，所获得的速度仅能作为视面波速度，通常比真实面波速度高，并且各个频率速度的差异程度一致。

2)主动源面波与被动源面波所获取的信息频段不同

因为主动源面波采用人工激发震源，所获得的信号以高频能量为主，对浅表层地层速度反应较为敏感。被动源面波依赖于天然微动信号的频率组成，通常获取的信号频段比主动源面波信号低，相应的被动源面波对较深部地层速度反应较为敏感。

实际工作中，出去对不同深度一次性勘探和作业的便捷性的需求，线性观测装置的主动源和被动源联合勘探成为更多人的选择，但在应用中两者提取出的速度差异给实际生产工作带来困难。而针对该问题，目前尚无有效解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种多源数据反演方法、装置、设备和存储介质。

本发明实施例的技术实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种多源数据反演方法，所述方法应用于线性观测装置中；所述线性观测装置包括用于采集垂直分量的单分量检波器；所述方法包括：

通过所述单分量检波器获得垂直分量数据；所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；所述主动源数据基于人工震源获得；

根据所述主动源数据获得主动源频散曲线；所述主动源频散曲线表征第一面波的相速度和频率的对应关系；

基于所述主动源频散曲线确定模拟频散曲线；所述模拟频散曲线表征面波的相速度和频率的对应关系；

根据所述被动源数据获得被动源频散曲线；所述被动源频散曲线表征第二面波的相速度和频率的对应关系；

基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；

根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。

在上述方案中，所述基于所述主动源频散曲线确定模拟频散曲线，包括：

基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；

对所述初始速度模型进行正演，获得模拟频散曲线。

在上述方案中，所述基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数，包括：

根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数；所述第一目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性；

根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数；所述第二目标函数表征所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；

基于所述第一目标函数和所述第二目标函数获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数。

在上述方案中，所述根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数，包括：

获得所述模拟频散曲线与所述被动源频散曲线的相关系数函数；

根据所述相关系数函数和预设阈值确定第一目标函数。

在上述方案中，所述根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数，包括：

获得所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数；

将所述相似系数函数作为第二目标函数。

在上述方案中，所述根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型，包括：

基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；

根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型。

本发明实施例提供一种多源数据反演装置，所述装置应用于线性观测装置中；所述线性观测装置包括用于采集垂直分量的单分量检波器；所述装置包括：获得单元和确定单元，其中：

所述获得单元，用于通过所述单分量检波器获得垂直分量数据；所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；所述主动源数据基于人工震源获得；以及根据所述主动源数据获得主动源频散曲线；所述主动源频散曲线表征第一面波的相速度和频率的对应关系；

所述确定单元，用于基于所述获得单元获得的主动源频散曲线确定模拟频散曲线；所述模拟频散曲线表征面波的相速度和频率的对应关系；

所述获得单元，还用于根据所述被动源数据获得被动源频散曲线；所述被动源频散曲线表征第二面波的相速度和频率的对应关系；

所述确定单元，还用于基于所述模拟频散曲线、所述获得单元获得的所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；

所述确定单元，还用于根据所述目标函数和所述获得单元获得的主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。

在上述方案中，所述获得单元，还用于基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；对所述初始速度模型进行正演，获得模拟频散曲线。

在上述方案中，所述确定单元包括第一确定模块、第二确定模块和获得模块，其中，

所述第一确定模块，用于根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数；所述第一目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性；

所述第二确定模块，用于根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数；所述第二目标函数表征所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；

所述获得模块，用于基于所述第一确定模块确定的第一目标函数和所述第二确定模块确定的第二目标函数获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数。

在上述方案中，所述第一确定模块，还用于获得所述模拟频散曲线与所述被动源频散曲线的相关系数函数；根据所述相关系数函数和预设阈值确定第一目标函数。

在上述方案中，所述第二确定模块，还用于获得所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数；将所述相似系数函数作为第二目标函数。

在上述方案中，所述确定单元，还用于基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型。

本发明实施例提供一种多源数据反演设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述方法的任一步骤。

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述所述方法的任一步骤。

本发明实施例提供的一种多源数据反演方法、装置、设备和存储介质，其中，包括：通过所述单分量检波器获得垂直分量数据；所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；所述主动源数据基于人工震源获得；根据所述主动源数据获得主动源频散曲线；所述主动源频散曲线表征第一面波的相速度和频率的对应关系；基于所述主动源频散曲线确定模拟频散曲线；所述模拟频散曲线表征面波的相速度和频率的对应关系；根据所述被动源数据获得被动源频散曲线；所述被动源频散曲线表征第二面波的相速度和频率的对应关系；基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。采用本发明实施例的技术方案，通过基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；通过改变主动源和被动源联合反演时的目标函数，处理主动源和被动源频散曲线速度差异问题，从而实现真实面波速度的联合反演，大大减少主动源数据和被动源数据提取的面波存在的差异。

附图说明

图1为本发明实施例一种多源数据反演方法实现流程示意图；

图2为本发明实施例一种多源数据反演方法中主动源数据的示意图；

图3为本发明实施例一种多源数据反演方法中被动源数据的示意图；

图4为本发明实施例一种多源数据反演方法中主动源频散谱的示意图；

图5为本发明实施例一种多源数据反演方法中主动源频散曲线的示意图；

图6为本发明实施例一种多源数据反演方法中模拟频散曲线的示意图；

图7为本发明实施例一种多源数据反演方法中被动源频散谱的示意图；

图8为本发明实施例一种多源数据反演方法中被动源频散曲线的示意图；

图9为本发明实施例一种多源数据反演方法中目标速度模型的示意图；

图10为本发明实施例一种多源数据反演方法中初始速度模型的示意图；

图11为本发明实施例一种多源数据反演装置的组成结构示意图；

图12为本发明实施例中一种多源数据反演设备的一种硬件实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例提出一种多源数据反演方法，所述方法应用于线性观测装置中；所述线性观测装置包括用于采集垂直分量的单分量检波器。

需要说明的是，线性观测装置可以由多个单分量检波器组成的装置，所述多个单分量检波器按预设间隔设置在一条直线上，所述预设间隔可以根据实际情况进行确定，在此不做限定，作为一种示例，该预设间距可以设置为5m。所述多个单分量检波器的个数一般大于等于2个，具体的个数可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。所述每个单分量检波器可以对应一个测点。

图1为本发明实施例一种多源数据反演方法实现流程示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤S101：通过所述单分量检波器获得垂直分量数据；所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；所述主动源数据基于人工震源获得。

需要说明的是，可以间隔线性观测装置预设距离的地方激发人工震源，利用所述线性观测装置中的单分量检波器采集垂直分量数据，所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据。其中，主动源数据可以为利用人工震源激发获得的数据，被动源数据可以为利用天然微动震源获得的数据。这里主要利用人工激发的震源，由于信号以高频能量为主，传输至所述线性观测装置的时间远远小于无人工激发的震源的信号传输至所述线性观测装置的时间。其中，所述无人工激发的震源的信号可以为天然微动信号。即通过所述单分量检波器获得人工震源激发的主动源数据和天然微动震源获得的被动源数据。

在实际应用中，所述线性观测装置中单分量检波器按各测点布置完成后，，可以在间隔线性观测装置一定距离的地方激发人工震源，各测点的检波器便开始记录数据，在人工震源激发后的一小段时间(通常小于1秒)内的所有测点垂直分量数据即为主动源数据，而之后的长时间采集的不含震源信号的所有测点垂直分量数据即为被动源数据。

为了方便理解，这里分别示例出主动源数据和被动源数据的示意图，图2为本发明实施例一种多源数据反演方法中主动源数据的示意图；如图2所示，横坐标为数据道，纵坐标为时间；图3为本发明实施例一种多源数据反演方法中被动源数据的示意图；如图3所示，横坐标为时间，纵坐标为数据道。

步骤S102：根据所述主动源数据获得主动源频散曲线；所述主动源频散曲线表征第一面波的相速度和频率的对应关系。

这里，根据所述主动源数据获得主动源频散曲线可以为根据所述主动源数据获得主动源频散谱，基于所述主动源频散谱确定主动源频散曲线。其中，根据所述主动源数据获得主动源频散谱可以为对所述主动源数据进行频散谱计算，获得主动源频散谱；基于所述主动源频散谱确定主动源频散曲线可以为基于所述主动源频散谱拾取主动源频散曲线。

所述主动源频散曲线表征第一面波的相速度和频率的对应关系；其中，所述第一面波可以为人工震源激发产生的弹性面波。作为一种示例，所述弹性面波可以为地震面波。

为了方便理解，这里示例出一种多源数据反演方法中主动源频散谱的示意图，图4为本发明实施例一种多源数据反演方法中主动源频散谱的示意图；如图4所示，横坐标为频率，纵坐标为速度。

为了方便理解，这里示例出一种多源数据反演方法中主动源频散曲线的示意图，图5为本发明实施例一种多源数据反演方法中主动源频散曲线的示意图；如图5所示。在图5中，横坐标为第一面波的频率，纵坐标为第一面波的相速度，所述相速度也称为速度。

步骤S103：基于所述主动源频散曲线确定模拟频散曲线；所述模拟频散曲线表征面波的相速度和频率的对应关系。

基于所述主动源频散曲线确定模拟频散曲线可以为基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；再根据初始速度模型确定模拟频散曲线。其中，基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型可以为基于所述主动源频散曲线按照经验公式计算初始速度模型；作为一种示例，所述经验公式可以为主动源频散曲线对应的频率速度关系按照“波场对应的四分之一波场为其对应速度模型深度”原则进行转化，即频散曲线的“频率-速度”关系变成模型的“深度-速度”关系。换句话说，经验公式为：深度H＝波长/4＝速度Vel/(4*频率f)，即信号对应地质体埋深为对应波场的四分之一。根据初始速度模型确定模拟频散曲线可以为对所述初始速度模型进行正演，获得模拟频散曲线。所述模拟频散曲线表征面波的相速度和频率的对应关系，所述面波可以为任意类型的面波，在此不做限定。在实际应用中，所述模拟频散曲线也可以称为理论频散曲线。

为了方便理解，这里示例出一种多源数据反演方法中模拟频散曲线的示意图，图6为本发明实施例一种多源数据反演方法中模拟频散曲线的示意图；如图6所示。在图6中，横坐标为面波的频率，纵坐标为面波的相速度。所述相速度也称为速度。

步骤S104：根据所述被动源数据获得被动源频散曲线；所述被动源频散曲线表征第二面波的相速度和频率的对应关系。

这里，根据所述被动源数据获得被动源频散曲线可以为根据所述被动源数据获得被动源频散谱，基于所述被动源频散谱确定被动源频散曲线。其中，根据所述被动源数据获得被动源频散谱可以为对所述被动源数据进行频散谱计算，获得被动源频散谱；基于所述被动源频散谱确定被动源频散曲线可以为基于所述被动源频散谱拾取被动源频散曲线。

所述被动源频散曲线表征第二面波的相速度和频率的对应关系；其中，所述第二面波可以为天然微动面波。

为了方便理解，这里示例出一种多源数据反演方法中被动源频散谱的示意图，图7为本发明实施例一种多源数据反演方法中被动源频散谱的示意图；如图7所示，在图7中，横坐标为频率，纵坐标为速度。

为了方便理解，这里示例出一种多源数据反演方法中被动源频散曲线的示意图，图8为本发明实施例一种多源数据反演方法中被动源频散曲线的示意图；如图8所示。在图8中，横坐标为第二面波的频率，纵坐标为第二面波的相速度，所述相速度又称为速度。

步骤S105：基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性。

本实施例中，所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；其中，所述相关性可以理解为所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关程度；所述相似性可以理解为所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似程度。

基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数可以为根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数；所述第一目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性；根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数；所述第二目标函数表征所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；基于所述第一目标函数和所述第二目标函数获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数。

所述第一目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性可以理解为基于“被动源频散曲线中的速度比真实面波速度高且各个频率速度的差异程度一致”的特点，确定表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线相关性的第一目标函数。

所述第二目标函数表征所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性可以理解为所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似程度。

本实施例中，主要考虑在被动源频散曲线速度高于主动频散曲线速度时，若采用相同反演目标函数会导致两种频散曲线均不能完全反演收敛，通过改变主动源数据和被动源数据联合反演时的目标函数，处理主动源数据和被动源数据频散曲线速度差异问题，从而实现真实面波速度的联合反演。

步骤S106：根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。

本实施例中，根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型可以为：基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型。

为了方便理解，这里示例出一种多源数据反演方法中目标速度模型的示意图，图9为本发明实施例一种多源数据反演方法中目标速度模型的示意图；如图9所示。在图9中，横坐标为速度，纵坐标为地层的深度。所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。

本发明实施例提供的一种多源数据反演方法，采用本发明实施例的技术方案，通过基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；通过改变主动源和被动源联合反演时的目标函数，处理主动源和被动源频散曲线速度差异问题，从而实现真实面波速度的联合反演，大大减少主动源数据和被动源数据提取的面波存在的差异。

在本发明一种可选实施例中，所述基于所述主动源频散曲线确定模拟频散曲线，可以包括：基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；对所述初始速度模型进行正演，获得模拟频散曲线。

本实施例中，基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型可以为基于所述主动源频散曲线按照经验公式计算初始速度模型；作为一种示例，所述经验公式可以为主动源频散曲线对应的频率速度关系按照“波场对应的四分之一波场为其对应速度模型深度”原则进行转化，即频散曲线的“频率-速度”关系变成模型的“深度-速度”关系。换句话说，经验公式为：深度H＝波长/4＝速度Vel/(4*频率f)，即信号对应地质体埋深为对应波场的四分之一。

为了方便理解，这里进行示例说明，图10为本发明实施例一种多源数据反演方法中初始速度模型的示意图；如图10所示，示例出纵坐标为地层的深度和横坐标为速度的对应关系。

在本发明一种可选实施例中，所述基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数，可以包括：根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数；所述第一目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性；根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数；所述第二目标函数表征所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；基于所述第一目标函数和所述第二目标函数获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数。

本实施例中，根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数可以为根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线的相关系数函数，再根据所述相关系数函数确定第一目标函数。所述相关系数函数用于度量所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线之间关系的密切程度。

作为一种示例，根据所述相关系数函数确定第一目标函数根据所述相关系数函数和预设阈值确定第一目标函数；其中，所述预设阈值可以根据实际情况进行情况进行确定，在此不做限定，作为一种示例，所述预设阈值可以为1。作为一种示例，所述第一目标函数可以为模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1作差。

根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数为根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数，再将所述相似系数函数作为第二目标函数。所述相似系数函数用于度量所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似程度。其中，所述相似系数函数可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。作为一种示例，所述相似系数函数可以为所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的均方差。

基于所述第一目标函数和所述第二目标函数获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数可以为将所述第一目标函数和所述第二目标函数求和以获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数，即目标函数＝第一目标函数+第二目标函数。

作为一种示例，当所述第一目标函数为模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1的差，所述第二目标函数为所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的均方差的情况下，则目标函数＝模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1的差+模拟频散曲线和主动源频散曲线的均方差。在实际应用中，由于模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数处于(0～1)之间，模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1差的绝对值也处于(0～1)之间，为一极小量。所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的均方差为极小量，即所述第二目标函数也为一极小量。则目标函数为模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1的差与模拟频散曲线和主动源频散曲线的均方差求和的值也为一极小量。

本发明实施例中，针对直线排列型装置的主动源数据与被动源数据提取的速度差异，采用基于其差异特征的反演方法，可以解决直线型装置频散曲线速度偏高导致反演无法完全收敛的问题，实现了主动源和被动源自动化联合反演。实施应用中无需用户手动拼接主动源和被动源面波的频散曲线，工作效率和勘探精度均得到提高。

在本发明一种可选实施例中，所述根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数，可以包括：获得所述模拟频散曲线与所述被动源频散曲线的相关系数函数；根据所述相关系数函数和预设阈值确定第一目标函数。

本实施例中，获得所述模拟频散曲线与所述被动源频散曲线的相关系数函数；其中，所述相关系数函数表征变量之间相关关系密切程度的统计指标。为了方便理解，这里示例说明，假设所述模拟频散曲线定义为X，所述被动源频散曲线定义为Y，则相关系数函数ρ_XY可以为：

在式(1)中，Cov(X,Y)为X和Y的协方差；D(X)、D(Y)分别为X和Y的方差。

根据所述相关系数函数和预设阈值确定第一目标函数可以为将所述相关系数函数和预设阈值作差以确定第一目标函数；其中，所述预设阈值可以根据实际情况进行情况进行确定，在此不做限定，作为一种示例，所述预设阈值可以为1。作为一种示例，所述第一目标函数可以为模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1做差。在实际应用中，所述第一目标函数也可以为模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1差的绝对值。

在实际应用中，由于模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数处于(0～1)之间，所述预设阈值一般为1，模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1差的绝对值也处于(0～1)之间，为一极小量。

在本发明一种可选实施例中，所述根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数，可以包括：获得所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数；将所述相似系数函数作为第二目标函数。

获得所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数可以为获得所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的均方差，所述均方差记为所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数；其中，所述均方差即“标准差”，是离均差平方的算术平均数的算术平方根。

将所述相似系数函数作为第二目标函数可以为将所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的均方差作为第二目标函数，即所述第二目标函数为所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的均方差。在实际应用中，所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的均方差为极小量，即所述第二目标函数为一极小量。

在本发明一种可选实施例中，所述根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型，可以包括：基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型。

本实施例中，根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型可以为在所述目标函数的值不满足预设范围的情况下，根据所述目标函数的值反复更新所述初始速度模型的参数，获得更新后的初始速度模型，直到所述目标函数的值满足预设范围的情况下，将所述更新后的初始速度模型作为目标速度模型。其中，所述预设范围可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。作为一种示例，所述预设范围可以为0～0.00001，该0.000001是根据实际情况进行确定的，例如，经验值。

在实际应用中，基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型的过程是一个循环的过程，可以理解为在满足反演截止的条件的情况下，根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得修正后的初始速度模型，将修正后的初始速度模型作为目标速度模型。所述反演截止的条件可以为所述目标函数满足预设范围或反演次数达到预设阈值。其中，所述预设范围可以根据实际情况进行确定，在此不做限定；作为一种示例，所述预设范围可以为0～0.00001。所述预设阈值可以根据实际情况进行确定，在此不做限定；作为一种示例，所述预设阈值可以为5。

为了方便理解，这里示例出一种在实际应用中的多源数据反演方法，所述方法应用于线性观测装置中；所述线性观测装置包括用于采集垂直分量的单分量检波器。

第一步，通过所述单分量检波器获得垂直分量数据；所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；所述主动源数据基于人工震源获得。

第二步，分别对所述主动源数据和所述被动源数据进行频散谱计算，获得主动源频散谱和被动源频散谱。

第三步，基于所述主动源频散谱拾取主动源频散曲线；以及基于所述被动源频散谱拾取被动源频曲线。

第四步，基于所述主动源频散曲线按照经验公式计算初始速度模型。

第五步，基于所述初始速度模型计算模拟频散曲线。

第六步，基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数为模拟频散曲线与被动源频散曲线的相关系数与1的差与模拟频散曲线和主动源频散曲线的均方差求和。

第七步，基于所述目标函数修正初始速度模型，获得修正后的初始速度模型。

第八步，重复上述第五、第六、第七的步骤，直到满足反演截止条件的情况下，输出反演的结果；所述反演截止条件为所述目标函数满足预设范围或反演次数达到预设阈值。

本实施例的解释，与本实施例前相关内容的描述相同，可以参照本实施例前相关内容的描述，在此不再赘述。

本发明实施例中，针对直线排列型装置的主动源数据与被动源数据提取的速度差异，采用基于其差异特征的反演方法，可以解决直线型装置频散曲线速度偏高导致反演无法完全收敛的问题，实现了主动源和被动源自动化联合反演。实施应用中无需用户手动拼接主动源和被动源面波的频散曲线，工作效率和勘探精度均得到提高。

本发明实施例提供的一种多源数据反演方法，通过基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；通过改变主动源和被动源联合反演时的目标函数，处理主动源和被动源频散曲线速度差异问题，从而实现真实面波速度的联合反演，大大减少主动源数据和被动源数据提取的面波存在的差异。

本实施例提出一种多源数据反演装置，所述装置应用于线性观测装置中；所述线性观测装置包括用于采集垂直分量的单分量检波器；图11为本发明实施例一种多源数据反演装置的组成结构示意图，如图8所示，所述装置200包括：获得单元201和确定单元202，其中：

所述获得单元201，用于通过所述单分量检波器获得垂直分量数据；所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；所述主动源数据基于人工震源获得；以及根据所述主动源数据获得主动源频散曲线；所述主动源频散曲线表征第一面波的相速度和频率的对应关系。

所述确定单元202，用于基于所述获得单元201获得的主动源频散曲线确定模拟频散曲线；所述模拟频散曲线表征面波的相速度和频率的对应关系。

所述获得单元201，还用于根据所述被动源数据获得被动源频散曲线；所述被动源频散曲线表征第二面波的相速度和频率的对应关系。

所述确定单元202，还用于基于所述模拟频散曲线、所述获得单元201获得的所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；以及根据所述目标函数和所述获得单元获得的主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。

在其他的实施例中，所述获得单元201，还用于基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；对所述初始速度模型进行正演，获得模拟频散曲线。

在其他的实施例中，所述确定单元202包括第一确定模块、第二确定模块和获得模块，其中，

所述第一确定模块，用于根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数；所述第一目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性；

所述第二确定模块，用于根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数；所述第二目标函数表征所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；

所述获得模块，用于基于所述第一确定模块确定的第一目标函数和所述第二确定模块确定的第二目标函数获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数。

在其他的实施例中，所述第一确定模块，还用于获得所述模拟频散曲线与所述被动源频散曲线的相关系数函数；根据所述相关系数函数和预设阈值确定第一目标函数。

在其他的实施例中，所述第二确定模块，还用于获得所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数；将所述相似系数函数作为第二目标函数。

在其他的实施例中，所述确定单元202，还用于基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型。

以上装置实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本发明装置实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述而理解。

需要说明的是，本发明实施例中，如果以软件功能模块的形式实现上述的一种多源数据反演方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术实施例本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台多源数据反演设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

对应地，本发明实施例提供一种多源数据反演设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例提供的一种多源数据反演方法中的步骤。

对应地，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的一种多源数据反演方法中的步骤。

这里需要指出的是：以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本发明存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述而理解。

需要说明的是，图12为本发明实施例中一种多源数据反演设备的一种硬件实体结构示意图，如图12所示，该多源数据反演设备300的硬件实体包括：处理器301和存储器303，可选地，所述多源数据反演设备300还可以包括通信接口302。

可以理解，存储器303可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本发明实施例描述的存储器303旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器301中，或者由处理器301实现。处理器301可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器301中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器301可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器301可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器303，处理器301读取存储器303中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。

在示例性实施例中，多源数据反演设备可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable LogicDevice)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)、通用处理器、控制器、微控制器(MCU，Micro Controller Unit)、微处理器(Microprocessor)、或其他电子元件实现，用于执行前述方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个观测量，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其他形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例的目的。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明实施例上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术实施例本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台多源数据反演设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明是实例中记载的基于多源数据反演方法、装置和存储介质只以本发明所述实施例为例，但不仅限于此，只要涉及到该基于多源数据反演方法、装置和存储介质均在本发明的保护范围。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种多源数据反演方法，其特征在于，所述方法应用于线性观测装置中；所述线性观测装置包括用于采集垂直分量的单分量检波器；所述方法包括：

通过所述单分量检波器获得垂直分量数据；所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；所述主动源数据基于人工震源获得；

根据所述主动源数据获得主动源频散曲线；所述主动源频散曲线表征第一面波的相速度和频率的对应关系；

基于所述主动源频散曲线确定模拟频散曲线；所述模拟频散曲线表征面波的相速度和频率的对应关系；

根据所述被动源数据获得被动源频散曲线；所述被动源频散曲线表征第二面波的相速度和频率的对应关系；

基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；

根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述主动源频散曲线确定模拟频散曲线，包括：

基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；

对所述初始速度模型进行正演，获得模拟频散曲线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述模拟频散曲线、所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数，包括：

根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数；所述第一目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性；

根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数；所述第二目标函数表征所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；

基于所述第一目标函数和所述第二目标函数获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数，包括：

获得所述模拟频散曲线与所述被动源频散曲线的相关系数函数；

根据所述相关系数函数和预设阈值确定第一目标函数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数，包括：

获得所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数；

将所述相似系数函数作为第二目标函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标函数和所述主动源频散曲线确定目标速度模型，包括：

基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；

根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型。

7.一种多源数据反演装置，其特征在于，所述多源数据反演装置应用于线性观测装置中；所述线性观测装置包括用于采集垂直分量的单分量检波器；所述多源数据反演装置包括：获得单元和确定单元，其中：

所述获得单元，用于通过所述单分量检波器获得垂直分量数据；所述垂直分量数据包括主动源数据和被动源数据；所述主动源数据基于人工震源获得；以及根据所述主动源数据获得主动源频散曲线；所述主动源频散曲线表征第一面波的相速度和频率的对应关系；

所述确定单元，用于基于所述获得单元获得的主动源频散曲线确定模拟频散曲线；所述模拟频散曲线表征面波的相速度和频率的对应关系；

所述获得单元，还用于根据所述被动源数据获得被动源频散曲线；所述被动源频散曲线表征第二面波的相速度和频率的对应关系；

所述确定单元，还用于基于所述模拟频散曲线、所述获得单元获得的所述被动源频散曲线和所述主动源频散曲线确定所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数；所述目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性以及所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；以及根据所述目标函数和所述获得单元获得的主动源频散曲线确定目标速度模型；所述目标速度模型表征地层的深度和速度的对应关系。

8.根据权利要求7所述的多源数据反演装置，其特征在于，所述获得单元，还用于基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；对所述初始速度模型进行正演，获得模拟频散曲线。

9.根据权利要求7所述的多源数据反演装置，其特征在于，所述确定单元包括第一确定模块、第二确定模块和获得模块，其中，

所述第一确定模块，用于根据所述模拟频散曲线和所述被动源频散曲线确定第一目标函数；所述第一目标函数表征所述被动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相关性；

所述第二确定模块，用于根据所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线确定第二目标函数；所述第二目标函数表征所述主动源频散曲线与所述模拟频散曲线的相似性；

所述获得模块，用于基于所述第一确定模块确定的第一目标函数和所述第二确定模块确定的第二目标函数获得所述主动源数据和所述被动源数据联合反演的目标函数。

10.根据权利要求9所述的多源数据反演装置，其特征在于，所述第一确定模块，还用于获得所述模拟频散曲线与所述被动源频散曲线的相关系数函数；根据所述相关系数函数和预设阈值确定第一目标函数。

11.根据权利要求9所述的多源数据反演装置，其特征在于，所述第二确定模块，还用于获得所述模拟频散曲线和所述主动源频散曲线的相似系数函数；将所述相似系数函数作为第二目标函数。

12.根据权利要求7所述的多源数据反演装置，其特征在于，所述确定单元，还用于基于所述主动源频散曲线获得初始速度模型；所述初始速度模型表征地层的深度和速度的对应关系；根据所述目标函数修正所述初始速度模型，获得目标速度模型。

13.一种多源数据反演设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任一项所述方法中的步骤。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述方法中的步骤。

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