基于二阶Born近似的逆散射反演算法

论文摘要

反演一直作为勘探地球物理和应用数学研究的重点对象之一。虽然全波形反演具有高精度、高分辨率等优点,但初始迭代速度模型的选取会严重影响全波形反演的结果,所以提供一个较为准确的速度模型作为全波形反演的初始迭代模型至关重要。另一方面,高频近似下的逆散射反演算法有较高的准确性,又具备快速计算特性,其计算结果可作为全波形反演的初始迭代模型。基于上述原因,本文提出了一类新的逆散射反演方法。针对介质复杂程度,分别讨论了常速背景逆散射反演算子与变速背景逆散射反演算子。为了进一步考察本文所提出新方法的有效性和优越性,论文针对三维介质模型对非线性逆散射反演算子进行数值模拟,并将得到的实验结果与线性逆散射反演算子结果进行比较。算例结果表明:非线性逆散射反演算子误差更小,基于二阶Born近似的逆散射反演算法可以克服基于一阶Born近似的逆散射反演算法的弱扰动限制,能够适应强扰动速度介质的反演。在此基础上,本文还提出了基于国产芯片“申威26010”上的逆散射反演类异构并行算法。数值结果表明:常速背景与变速背景下的异构并行算法的并行效率分别可以达到0.88和0.58;并行效率随着节点数量的增加而基本保持稳定,非线性逆散射反演的异构并行算法具有较强的可扩展性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 问题背景
•   1.2 高频渐近散射方法
•   1.3 高性能计算
•   1.4 技术路线与本文安排
• 第2章 相关基础理论
•   2.1 Fourier变换
•   2.2 控制方程和索末菲辐射条件
•   2.3 散射原理
•   2.4 格林函数
•   2.5 程函方程与输运方程
•   2.6 稳相公式
•   2.7 有限差分方法
•   2.8 本章小结
• 第3章 基于Born近似的逆散射积分方程
•   3.1 线性Born近似逆散射积分方程
•   3.2 二阶Born近似逆散射积分方程
•   3.3 本章小结
• 第4章 逆散射反演
•   4.1 线性逆散射反演算子
•     4.1.1 常速背景反演
•     4.1.2 变速背景反演
•   4.2 非线性逆散射反演算子
•     4.2.1 常速背景反演
•     4.2.2 变速背景反演
•   4.3 本章小结
• 第5章 并行计算理论
•   5.1 并行计算平台简介
•   5.2 并行语言
•   5.3 并行方案设计
•   5.4 并行计算性能分析
•   5.5 本章小结
• 第6章 反演算子数值模拟
•   6.1 数值实验
•     6.1.1 模型一: 水平层状介质
•     6.1.2 模型二: 倾斜模型
•     6.1.3 模型三: 沉积模型
•   6.2 并行效率分析
•   6.3 本章小结
• 第7章 总结和展望
•   7.1 论文总结
•   7.2 后续研究工作与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 雷雨锦

导师: 宋国杰

关键词: 非线性逆散射反演,二阶近似,异构并行算法,数值模拟

来源: 西南石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 西南石油大学

分类号: O411;P631.4

DOI: 10.27420/d.cnki.gxsyc.2019.000664

总页数: 58

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