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时间域全波形反演研究的任务书
任务书
课题名称：时间域全波形反演研究
课题背景：
随着地球科学领域的发展，全波形反演技术在地震勘探、地质勘探、工程地震和环境监测等领域得到了广泛应用。全波形反演技术是基于波动方程或者散射定理，通过计算和比较不同地下介质模型下的波场响应，反演地球内部结构特征的一种非侵入式方法。其中，单频全波形反演（FWI）和多频全波形反演（MP-FWI）是应用最广泛的两种方法。但是，由于地下介质常常十分复杂，许多非线性问题在全波形反演过程中会导致收敛困难和计算量增加，这也是该领域面临的一些挑战。
时域全波形反演是全波形反演技术的一个分支，它使用时间域中的波动方程进行反演。与其他反演方法相比，时间域全波形反演主要优势在于可以更好地处理非线性、吸收和散射等问题，并且可以更准确地获取地下介质的宏观性质。因此，该方法已成为地震勘探、地质勘探和环境监测等领域的研究热点。
课题任务：
本课题旨在研究时间域全波形反演技术的基本原理、方法和应用，并通过实验验证其可行性和实用性。具体研究任务如下：
1.研究时间域全波形反演技术的理论基础，包括波动方程、反演算法、收敛性分析等。
2.深入掌握时间域全波形反演技术的实现方法，包括基于有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）和谱方法（SPM）等的数值模拟和反演算法实现。
3.开展经典模型的时间域全波形反演研究，并验证反演效果。
4.针对具有复杂几何形状和物理属性的地下介质模型，开展时间域全波形反演实验研究，并分析其反演特点。
5.基于研究结果，总结时间域全波形反演技术在地震勘探、地质勘探和环境监测等领域的应用前景，并提出改进和优化方向。
课题要求：
1.对时间域全波形反演技术的基本理论、算法和模型具有深入理解和掌握。
2.具备高水平的编程实现能力，熟练掌握常用的有限差分法、有限元法和谱方法等数值模拟算法，并能够用MATLAB等计算机软件进行程序编写和数值模拟实验。
3.能够独立设计和开展时间域全波形反演实验，对实验结果进行数据分析和误差估计，并与现有方法进行比较和验证。
4.具备团队合作精神和沟通协调能力，能够与相关领域的专家进行合作研究。
预期成果：
1.撰写一篇具有较高学术水平的论文，介绍时间域全波形反演技术的理论基础、数值模拟实验和应用前景等方面的研究内容，并发表在高水平SCI期刊上。
2.建立一套完整的时间域全波形反演计算程序，并分享给专业人士，促进该领域的发展。
3.研究成果可应用于地震勘探、地质勘探和环境监测等领域中，在实际工作中取得一定的经济和社会效益。
时间计划：
2021年9月-2021年12月：开展时间域全波形反演技术的理论基础和实现方法研究，并确定实验方案。
2022年1月-2022年4月：在经典模型下进行时间域全波形反演实验研究，并分析其反演结果。
2022年5月-2022年9月：开展复杂地下介质的时间域全波形反演实验，并对反演结果进行综合分析。
2022年10月-2022年12月：整理研究成果，并完成论文撰写、修改和投稿工作。
课题经费与保障：
本课题经费总计10万元，其中包括设备购置、人力支持、差旅费用和实验耗材等。经费来源主要包括学校自主科研项目、国家自然科学基金和行业合作资金等。课题组成员将获得相应的薪酬和科研经费支持，并享受学校提供的实验设备和计算资源。必要时，课题组成员可与其他地球科学领域的专家进行合作，以获得技术和资源的有效整合。