纵横波时间域匹配方法研究
发布时间：2021-09-30 21:39
纵波勘探面对复杂的地质条件时,会表现出信息量少,反演参数少,预测精度差等问题。多波联合勘探能够得到纵波与横波更丰富的地震波场信息,实现不同波之间的优势互补。然而纵波和横波之间的数据采集和后续处理都有着较大差异,其中纵波和转换波地震剖面上的时间域匹配问题尤为突出。本文从纵波和转换波的产生原理,各向同性、各向异性介质的时距方程入手,分析二者的动力学、运动学差异,探讨了速度比、频率、波形、振幅等因素对多波匹配的影响。纵波与转换波匹配采用DTW（动态时间规整）算法,该算法的核心是DP（动态规划）思想。DTW算法常见于语音序列的匹配研究中,主要包括对齐误差、累积误差、回溯最优路径、序列匹配四个步骤,同时通过增加约束条件可以提高解的最优程度。相较于常规方法,本文将DTW算法应用在实际地震资料和合成数据中加以验证,发现匹配后的地震记录的相关系数得到明显提升,匹配效果得到优化,并且可用时移量反演出纵横波速度比,继而得到地下介质的速度比模型。论文还实现了不同的DTW算法研究,包括SDTW（平滑动态时间规整）算法,发现该方法在含噪的采样序列中表现出鲁棒性。DIW（动态图像规整）算法则是DTW算法的对齐误差...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纵波与转换波的传播Fig.1.2TimerelationofP-andC-wavespropagationinpost-stackingprofile
第2章经典DTW算法研究-10-第2章经典DTW算法本章研究内容从DTW（DynamicTimeWarping）算法的理论开始，上溯出分治思想和DP（动态规划）思想。然后过渡到实际资料中的DTW算法。在算法研究过程中还会涉及到资料的预处理，互相关验证匹配效果以及其他相关算法。图2.1主要研究内容流程Fig.2.1Mainresearchcontents2.1动态时间规整算法（DTW）的追根溯源1978年，Sakoe和Chiba提出经典动态时间规整算法[41]。该方法的本质思想——DP思想，却是在1957年，由理查德贝尔曼在《DynamicProgramming》一书中提出。2.1.1动态规划（DP）思想和分治思想分治思想是“将大区域分成小区域治理”的方法，算法是将一个大规模且繁杂的问题拆分为许多小的同类子问题，分开依次处理。因此，我们在算法实现上常采用递归的程序实现分治思想。然而，一旦分治过程的各个子问题之间有重叠，那么递归算法就会重复计算大量数据，这时动态规划思想便随之诞生。《DynamicProgramming》中的“Programming”不是编程的意思，而是表格处理的方法[42]。计算中把每一步得到的子问题结果都存储在表格中，之后遇到子问题时，就不需要再次求解，只需要查表格即可。这样走一步记一步的表格式计算，把递归形式转化为递推形式，极大地提高了运算效率。下边举一个例子说明递推运算比递归运算具有更高的效率。递归运算中最常见的就是计算斐波那契数列，该数列1,1,2,3,5,8…一直依据前两项之和等于后一项的规律增长下去。F(n)表示第n项元素的大小，因此得到运算公式为：1,n=1()1,n=2(1)(2),n>2FnFnFn=+（2.1）如果用递归思想计算F(6)大小，那么就会有大量重复结点或者重复子问题需
中国石油大学（北京）硕士专业学位论文-11-要计算，如下图图2.2递归思想的重复弊端Fig.2.2Therepetitivedisadvantageofrecursivethought为了计算F(6)需要重复计算F(4)两次，F(3)三次，F(2)五次，F(1)两次。一旦数据变大，无端耗费的时间成本将是巨大的。所以递归改进为递推，一旦计算出F(4)就记录在表格中，下次再需要计算F(4)时，就只需要查找表格中的F(4)数值，效率得到大幅提升。本质说DP思想是一种分治思想，只是借助“结果记在表”的方式，避免了重复计算，极大提高运算效率。2.1.2DP思想和DTW算法DP思想应用有两大要素，第一要素是最优子结构。最优子结构是指下一级子问题的最优解存在于上一级问题的最优解中。第二要素是子问题重叠。子问题重叠是指在求解子问题时有大量重复步骤，那么只需计算一次，把结果存储在表中，以后使用时可以直接查询，无需重复求解。子问题重叠不是使用动态规划的必要条件，但动态规划解决子问题重叠的情况有特有的优势。DTW算法常用在计算两个时间序列的相似度。给定两个序列X={x1,x2,x3,…,xm}和Y={y1,y2,y3,…,yn,}，找到X和Y的编辑距离。编辑距离表示将一组序列调整为另一组序列时的最小操作次数。编辑距离越小，两序列相似度越大，编辑距离越大，相似度越校这里的编辑距离和后文DTW算法中提到的累积误差是同一个概念。设d[i][j]表示Xi序列和Yj序列的编辑距离，则d[i][j]取以上三者对齐方式的最小值。编辑距离的递归式为：d[i][j]=min{d[i-1][j]+1,d[i][j-1]+1,d[i-1][j-1]+diff(i,j)}（2.2）然后就可以分别计算以下各种情况：i=1时，{x1}和{y1,y2,y3,…,yn}中的字符一一比较，按照递归式求解并记录编辑距离。i=2时，{x2}和{y1,y2,y3,…,yn}中的字符一?
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进纵波与转换波时间匹配方法研究[J]. 龚雪萍,陈双全,李向阳. 石油地球物理勘探. 2012(05)
[2]多波层位标定技术在LMD油田的应用研究[J]. 付雷,徐永梅,王璐,金银姬. 石油地球物理勘探. 2010(S1)
[3]P-SV与P-P波的时间匹配[J]. 陈双全,王尚旭,李向阳,季敏. 石油地球物理勘探. 2010(04)
[4]一种快速的二维中值滤波算法及其硬件实现[J]. 郑鹤,王鲁平,李飙. 信息与电子工程. 2005(04)
[5]几种反射波时距方程的比较[J]. 刘洋,魏修成. 地球物理学进展. 2005(03)
[6]基于合成记录的综合层位标定技术[J]. 张永华,陈萍,赵雨晴,朱军,刘景颜. 石油地球物理勘探. 2004(01)
[7]转换波人工合成地震记录制作及纵、横波层位对比[J]. 马劲风,傅旦丹,刘一峰,王桂水,高乐. 石油地球物理勘探. 2004(01)
[8]储层描述尺度与储层地质模型分级[J]. 姚光庆,马正,赵彦超. 石油实验地质. 1994(04)
[9]纵横波对比方法及应用[J]. 胡中平. 石油物探译丛. 1990(04)
[10]逐段单调三次样条插值[J]. 张宝琳. 数值计算与计算机应用. 1983(03)
博士论文
[1]纵横波高精度匹配方法研究与应用[D]. 徐天吉.成都理工大学 2012
本文编号：3416682
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纵波与转换波的传播Fig.1.2TimerelationofP-andC-wavespropagationinpost-stackingprofile
第2章经典DTW算法研究-10-第2章经典DTW算法本章研究内容从DTW（DynamicTimeWarping）算法的理论开始，上溯出分治思想和DP（动态规划）思想。然后过渡到实际资料中的DTW算法。在算法研究过程中还会涉及到资料的预处理，互相关验证匹配效果以及其他相关算法。图2.1主要研究内容流程Fig.2.1Mainresearchcontents2.1动态时间规整算法（DTW）的追根溯源1978年，Sakoe和Chiba提出经典动态时间规整算法[41]。该方法的本质思想——DP思想，却是在1957年，由理查德贝尔曼在《DynamicProgramming》一书中提出。2.1.1动态规划（DP）思想和分治思想分治思想是“将大区域分成小区域治理”的方法，算法是将一个大规模且繁杂的问题拆分为许多小的同类子问题，分开依次处理。因此，我们在算法实现上常采用递归的程序实现分治思想。然而，一旦分治过程的各个子问题之间有重叠，那么递归算法就会重复计算大量数据，这时动态规划思想便随之诞生。《DynamicProgramming》中的“Programming”不是编程的意思，而是表格处理的方法[42]。计算中把每一步得到的子问题结果都存储在表格中，之后遇到子问题时，就不需要再次求解，只需要查表格即可。这样走一步记一步的表格式计算，把递归形式转化为递推形式，极大地提高了运算效率。下边举一个例子说明递推运算比递归运算具有更高的效率。递归运算中最常见的就是计算斐波那契数列，该数列1,1,2,3,5,8…一直依据前两项之和等于后一项的规律增长下去。F(n)表示第n项元素的大小，因此得到运算公式为：1,n=1()1,n=2(1)(2),n>2FnFnFn=+（2.1）如果用递归思想计算F(6)大小，那么就会有大量重复结点或者重复子问题需
中国石油大学（北京）硕士专业学位论文-11-要计算，如下图图2.2递归思想的重复弊端Fig.2.2Therepetitivedisadvantageofrecursivethought为了计算F(6)需要重复计算F(4)两次，F(3)三次，F(2)五次，F(1)两次。一旦数据变大，无端耗费的时间成本将是巨大的。所以递归改进为递推，一旦计算出F(4)就记录在表格中，下次再需要计算F(4)时，就只需要查找表格中的F(4)数值，效率得到大幅提升。本质说DP思想是一种分治思想，只是借助“结果记在表”的方式，避免了重复计算，极大提高运算效率。2.1.2DP思想和DTW算法DP思想应用有两大要素，第一要素是最优子结构。最优子结构是指下一级子问题的最优解存在于上一级问题的最优解中。第二要素是子问题重叠。子问题重叠是指在求解子问题时有大量重复步骤，那么只需计算一次，把结果存储在表中，以后使用时可以直接查询，无需重复求解。子问题重叠不是使用动态规划的必要条件，但动态规划解决子问题重叠的情况有特有的优势。DTW算法常用在计算两个时间序列的相似度。给定两个序列X={x1,x2,x3,…,xm}和Y={y1,y2,y3,…,yn,}，找到X和Y的编辑距离。编辑距离表示将一组序列调整为另一组序列时的最小操作次数。编辑距离越小，两序列相似度越大，编辑距离越大，相似度越校这里的编辑距离和后文DTW算法中提到的累积误差是同一个概念。设d[i][j]表示Xi序列和Yj序列的编辑距离，则d[i][j]取以上三者对齐方式的最小值。编辑距离的递归式为：d[i][j]=min{d[i-1][j]+1,d[i][j-1]+1,d[i-1][j-1]+diff(i,j)}（2.2）然后就可以分别计算以下各种情况：i=1时，{x1}和{y1,y2,y3,…,yn}中的字符一一比较，按照递归式求解并记录编辑距离。i=2时，{x2}和{y1,y2,y3,…,yn}中的字符一?
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进纵波与转换波时间匹配方法研究[J]. 龚雪萍,陈双全,李向阳. 石油地球物理勘探. 2012(05)
[2]多波层位标定技术在LMD油田的应用研究[J]. 付雷,徐永梅,王璐,金银姬. 石油地球物理勘探. 2010(S1)
[3]P-SV与P-P波的时间匹配[J]. 陈双全,王尚旭,李向阳,季敏. 石油地球物理勘探. 2010(04)
[4]一种快速的二维中值滤波算法及其硬件实现[J]. 郑鹤,王鲁平,李飙. 信息与电子工程. 2005(04)
[5]几种反射波时距方程的比较[J]. 刘洋,魏修成. 地球物理学进展. 2005(03)
[6]基于合成记录的综合层位标定技术[J]. 张永华,陈萍,赵雨晴,朱军,刘景颜. 石油地球物理勘探. 2004(01)
[7]转换波人工合成地震记录制作及纵、横波层位对比[J]. 马劲风,傅旦丹,刘一峰,王桂水,高乐. 石油地球物理勘探. 2004(01)
[8]储层描述尺度与储层地质模型分级[J]. 姚光庆,马正,赵彦超. 石油实验地质. 1994(04)
[9]纵横波对比方法及应用[J]. 胡中平. 石油物探译丛. 1990(04)
[10]逐段单调三次样条插值[J]. 张宝琳. 数值计算与计算机应用. 1983(03)
博士论文
[1]纵横波高精度匹配方法研究与应用[D]. 徐天吉.成都理工大学 2012
本文编号：3416682
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