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题名基于相干属性的衍射波前驱动探地雷达反演
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作者
何润
张彬
张豪
吕乐
戴前伟
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机构
中南大学地球科学与信息物理学院
有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室
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出处
《地球物理学报》
北大核心
2025年第11期4444-4461,共18页
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基金
国家自然科学基金项目(42174178,42374180)
中南大学中央高校基本科研业务费专项(1053320240166)资助.
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文摘
全波形反演(Full Waveform Inversion,FWI)是探地雷达(GPR)物性反演和宏观成像的重要手段,依赖剖面数据的全波场信息,构建模型正演剖面与采集的全波场剖面的残差目标函数.在FWI过程中,受限于记录的电磁衍射波前与反射波前的传播机理差异,衍射波前存在幅值低、与反射波前串扰严重等问题,导致FWI中衍射波前所对应的局部微小异常体成像存在遮蔽、误差等现象.为应对该技术瓶颈,提高FWI对小尺度目标体的精细反演和聚焦成像能力,本文开发了基于相干属性(Coherence Attributes,CA)的探地雷达衍射反演策略.该策略应用基于相干属性理论的探地雷达衍射波识别与重建算法,构建多尺度波前连续性判据和衍射波重建的目标函数;利用重建所得的衍射波前数据重构全波形反演流程,将衍射波剖面作为反演目标剖面,使成像流程聚焦于衍射波前所表征的局部微小异常体信息.本文首先给出了基于CA算法的GPR衍射波识别与分离框架,推导了共偏移距模式下探地雷达的衍射波场分离和衍射波重建公式;阐述了衍射波驱动波前反演(Diffraction Wavefront-driven Inversion,DWI)的理论框架,讨论了DWI的反演精度和成像分辨率.本文给出两组合成模型对DWI成像和常规全波场FWI进行对比,验证了本文算法的有效性和优势,同时开展了算法的抗噪性能测试,并在合成起伏色散媒质模型和两组道路塌陷隐患区实测数据上作进一步测试.结果表明,DWI框架较全波场FWI能更精确地对微小结构进行反演成像,有望提升探地雷达全波形反演精度、计算效率并推动实用化进程.
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关键词
探地雷达
相干属性
全波形反演
衍射波重建
衍射波前驱动反演
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Keywords
Ground Penetrating Radar(GPR)
Coherence Attributes(CA)
Full Waveform inversion(FWI)
diffraction reconstruction
diffraction wavefront-driven inversion(dwi)
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分类号
P631
[天文地球—地质矿产勘探]
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