信赖域方法全波形反演研究的任务书.docx

信赖域方法全波形反演研究的任务书
任务书
一、研究背景
全波形反演(Fullwaveforminversion,FWI)是一种通过地震波传播路径的延迟和波形形状信息，通过计算机数值模拟来反演地下介质的策略，其目标是直接使用埋在地下的地震仪器记录到的自然震动信号来恢复地下介质模型。全波形反演在地球物理勘探领域中具有广泛的应用，因为它可以提供丰富的成像信息，如速度、密度、旋转速度等。
但是，全波形反演方法也面临几个问题，如计算时间非常长、模型柔性差、局部收敛性差等问题。因此，为了克服这些问题，信赖域方法在全波形反演中被广泛应用。信赖域算法是一种数值优化技术，在优化问题的每个步骤之间估计一定量，用于控制步长或收敛效率，并适用于优化函数具有多个局部最小值的情况。
二、研究目的
本研究旨在通过信赖域方法对全波形反演算法进行改进，以提高算法的计算效率和精度，并应用于地球物理勘探。具体目标如下：
1.实现信赖域方法在全波形反演中的应用，并利用监督学习算法优化参数的选择。
2.改进全波形反演算法的计算性能和精度，提高其在地球物理勘探中的应用。
3.进行模拟实验和实际数据验证，测试信赖域全波形反演算法的效果和性能。
三、研究内容
本研究的主要内容包括：
1.信赖域方法的研究：
（1）信赖域算法的原理和优点分析；
（2）基于监督学习的信赖域算法模型的构建；
（3）信赖域算法模型的实现和优化。
2.全波形反演算法的改进：
（1）基于信赖域方法的全波形反演算法的模型构建和实现；
（2）改进方案的设计，包括关键参数的优化和全波形反演的计算策略等；
（3）本地梯度预条件(depthpreconditioning)和正则化方法的应用。
3.算法效果验证：
（1）利用数值模拟数据对算法进行验证；
（2）使用实际数据进行实地测试；
（3）根据实验结果分析算法精度、计算速度等指标。
四、研究步骤
本研究的大致步骤如下：
1.研究信赖域方法在全波形反演中的应用。
2.基于信赖域方法进行全波形反演算法的改进。
3.对改进后的算法进行模拟实验验证。
4.利用实际数据进行算法实地测试。
5.分析实验结果，总结算法优缺点，提出算法的改进方向。
五、研究计划
本研究的实施周期为一年，具体进度安排如下：
第一季度：研究信赖域方法在全波形反演中的应用，并学习监督学习算法模型。
第二季度：基于监督学习方法构建信赖域全波形反演模型，实现算法并进行优化。
第三季度：在数值模拟数据上验证算法效果。
第四季度：使用实际数据进行实地测试，并分析实验结果。
六、研究预期成果
本研究预期达到以下成果：
1.提出一种基于信赖域方法的全波形反演算法，并进行改进。
2.验证改进后算法的有效性，并分析其在地球物理勘探中的可用性。
3.发表研究论文1篇，并在国际会议上做1次报告。
4.完成软件开发并取得著作权。
七、研究经费和人员
本研究的经费大致包括设备购置费和科研实验费用，总计50万。研究团队的人员包括主要负责人、技术人员和研究生。其中主要负责人须为高级职称及以上，技术人员需具备相关专业背景和经验。
八、研究保障
本研究将提供必要的实验室和计算机资源，以及必要的技术支持、实验指导和基础设施。研究过程中需要使用的软件和硬件设备也将得到保障。同时，研究过程中需遵守实验室规定和研究道德规范。