【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及面波层析成像，特别是涉及一种考虑地形效应的面波层析成像方法及系统。
技术介绍
1、地下弹性参数的变化对理解地球浅层和深部的动力学过程至关重要。随着短周期密集台阵技术的发展，日益增加的面波数据，使得面波层析成像方法成为获取这些弹性参数的强大工具。面波的频散效应是面波传播过程中最重要的性质之一，这使得二维空间下基于一个射线追踪问题来模拟面波走时成为可能。常用的面波走时层析成像方法包括大圆弧面波层析成像、程函方程层析成像以及有限频层析成像等。然而，在地形起伏较大的地区，这些传统方法中的大多数都忽视了地形对走时的影响，主要是因为学者已经假定层析成像的尺度相对于面波的波长和传播深度而言可以小到忽略。例如，学者通过谱元法模拟显示，在一个长度200公里的剖面上，一个2公里的地形起伏仅仅让3秒周期的相速度大小低估0.7％。
2、然而，随着短周期密集地震台阵和分布式光纤传感器的应用，短周期面波的波长和成像的尺度具有可比性。在地形变化剧烈的地区，地形的影响通常不能被忽略，例如布设在青藏高原的检波器和近海岸地区的海底地震仪等。因此，在这种情况下，必须考虑地形对正演模拟或数据处理的影响。有学者提出利用改进的拟弯曲法，开发一种考虑地形效应的面波射线追踪系统,但是这种方法存在一定的不确定性，特别是在地形变化较大的地区。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术实施例的目的在于提供一种考虑地形效应的面波层析成像方法及系统。
2、一种考虑地形效应的面波层析成像方法，包括：
3、获取待反演的地震面波频散数据；
4、利用最短路径法对所述待反演的地震面波频散数据进行处理得到地震波在地下的传播轨迹，并更新所有轨迹上的节点走时；
5、利用岩石物理实验中的速度-密度经验关系，将面波直接反演方法的横波速度与纵波速度和介质密度建立函数关系；
6、基于对所述函数关系对所述节点走时进行建模并求解得到反演结果。
7、优选地，所述利用岩石物理实验中的速度-密度经验关系，将面波直接反演方法的横波速度与纵波速度和介质密度建立函数关系，包括：
8、利用布罗谢公式确定横波速度与纵波速度和介质密度之间的函数关系：
9、α＝fα(β)，ρ＝fρ(β)
10、其中,α表示纵波速度，β表示横波速度，ρ表示介质密度，fα(β)表示横波速度和纵波速度之间的函数映射关系，fp(β)表示横波速度和介质密度之间的函数映射关系。
11、优选地，所述基于对所述函数关系对所述节点走时进行建模并求解得到反演结果，包括：
12、基于对所述函数关系对所述节点走时进行建模得到三维弗雷歇导数公式；
13、将所述三维弗雷歇导数公式转换成矩阵形式并添加正则化项，通过最小二乘共轭梯度方法进行求解得到反演结果。
14、优选地，所述三维弗雷歇导数公式为：
15、
16、其中，ω表示面波频率，i、j、k分别表示时间节点数、横波速度节点数、群速度或相速度节点数，δ表示扰动，d/dβj是横波速度的全偏导数，ck(ω)表示对应频率的群速度或相速度，ti(ω)表示节点的走时。
17、本专利技术还提供了一种考虑地形效应的面波层析成像系统，包括：
18、数据获取模块，用于获取待反演的地震面波频散数据；
19、数据处理模块，用于利用最短路径法对所述待反演的地震面波频散数据进行处理得到地震波在地下的传播轨迹，并更新所有轨迹上的节点走时；
20、函数关系构建模块，用于利用岩石物理实验中的速度-密度经验关系，将面波直接反演方法的横波速度与纵波速度和介质密度建立函数关系；
21、反演模块，用于基于对所述函数关系对所述节点走时进行建模并求解得到反演结果。
22、本专利技术还提供了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上述的一种考虑地形效应的面波层析成像方法中的步骤。
23、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
24、本专利技术涉及一种考虑地形效应的面波层析成像方法及系统，与现有技术相比，本专利技术解决了现有面波成像方法对起伏地形结构反演偏差大的问题，并且反演的模型相对于不考虑地形效应模型，使得地质结构的反演结果更为准确可靠。
25、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种考虑地形效应的面波层析成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种考虑地形效应的面波层析成像方法，其特征在于，所述利用岩石物理实验中的速度-密度经验关系，将面波直接反演方法的横波速度与纵波速度和介质密度建立函数关系，包括：
3.根据权利要求2所述的一种考虑地形效应的面波层析成像方法，其特征在于，所述基于对所述函数关系对所述节点走时进行建模并求解得到反演结果，包括：
4.根据权利要求3所述的一种考虑地形效应的面波层析成像方法，其特征在于，所述三维弗雷歇导数公式为：
5.一种考虑地形效应的面波层析成像系统，其特征在于，包括：
6.一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如权利要求1至4中任一项所述的一种考虑地形效应的面波层析成像方法中的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种考虑地形效应的面波层析成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种考虑地形效应的面波层析成像方法，其特征在于，所述利用岩石物理实验中的速度-密度经验关系，将面波直接反演方法的横波速度与纵波速度和介质密度建立函数关系，包括：
3.根据权利要求2所述的一种考虑地形效应的面波层析成像方法，其特征在于，所述基于对所述函数关系对所述节点走时进行建模并求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李雪垒，侯海良，王元，郝天珧，
申请(专利权)人：湖南工商大学，
类型：发明
国别省市：
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