二维时间域全波形反演程序详解

"程序说明书1" 本程序是一款二维时间域全波形反演软件，主要功能是根据观测到的波场数据，通过迭代优化方法反演地层速度模型。程序涉及的关键知识点包括流程控制、网络协议、数值计算以及地震波场模拟。 首先，程序流程如图1所示，主要包括以下几个步骤： 1. 初始化：这是程序启动时的准备工作，分配内存空间给所需变量，并设定反演参数。例如，采样间隔(Pa->dt)、网格间隔(Pa->dx 和 Pa->dz)、主频(Pa->f0)、采样点数(Pa->Nt)、网格数(Pa->Nx 和 Pa->Nz)以及PML边界网格数(Pa->PMLx 和 Pa->PMLz)等。此外，初始化还包括设置反演过程中的炮数(ip->ShotN)、迭代次数(ip->Iter)、步长(ip->Alpha)等。 2. 计算观测波场：函数CalTrueWF负责根据给定的参数计算实际观测到的波场。它采用离散差分法近似微分，生成炮集并存储在sgs_t中。这个过程涉及到地震数据的处理和解析。 3. 计算目标函数对模型的梯度：CalGrad函数计算目标函数(通常为观测波场与模拟波场的差异)关于模型参数的梯度。它先计算当前模型下的计算波场，再进行正反向波场传播，以求得残差波场的正向传播和梯度。 4. 求取步长：CalStepLength函数用于确定每次迭代中模型参数更新的幅度。它基于当前模型和残差波场，按照特定公式计算出合适的步长。 5. 更新模型参数：PreProcess函数接收梯度和步长信息，更新模型参数以逼近真实模型。 6. 终止条件：程序以预设的最大迭代次数(ip->Iter)作为终止条件。达到迭代次数后，反演结束。 7. 输出最终模型：WriteData函数将反演得到的最终模型写入"InvertedVp.sgy"文件，便于后续分析和使用。 8. 变量说明：ip->St[is].rn定义了每炮的检波器数量，而ip->St[is].s.Sx 和 ip->St[is].s.Sz表示震源的位置，ip->St[is].re[m].Rx则定义了每个检波器的坐标。 该程序通过网络协议可能与其他系统交互，获取或传输地震数据。其核心算法基于全波形反演，利用数值模拟技术对地下物理参数进行迭代优化，以提高地震成像的精度。在整个过程中，程序通过精心设计的数据结构和函数调用来高效地执行复杂的数值计算任务。