基于GPU并行计算的时间域弹性波全波形反演方法研究

发布时间：2024-03-02 01:19

　　地震数据全波形反演作为一种可以充分利用地震波信息的反演方法,其反演结果具有较高的分辨率;同时,对于复杂地下构造及岩性信息,全波形反演具有其他反演方法无法比拟的潜力优势。时间域弹性波全波形反演作为一种高度非线性反演方法,通过求取由实测地震数据与模拟地震数据残差而建立的目标泛函的极小值来获取地下真实地质模型。本文从全波形反演方法的研究现状入手,以声波方程、弹性波方程为例,分别对交错网格有限差分方法和完美匹配层(PML)边界条件进行了研究。采用Lagrange乘子法推导出一阶速度—应力弹性波动方程的伴随方程,并采用共轭梯度法进行了迭代反演试算。鉴于目标泛函在梯度类算法的迭代过程中容易陷入局部极小值的问题,本文对时间域多尺度反演方法进行了研究和试算,得到令人满意的结果。最后,由于全波形反演需要海量的运算和存储,本文分别对基于CUDA平台的GPU并行计算方法以及有效边界存储方法进行研究以提高反演的效率。

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 背景、目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 GPU并行计算研究现状
        1.2.2 全波形反演方法研究现状
    1.3 本论文研究的主要内容
第2章 时间域波动方程正演模拟
    2.1 时间域波动方程
        2.1.1 声波波动方程
        2.1.2 弹性波波动方程
    2.2 有限差分解法
    2.3 吸收边界条件
    2.4 正演数值模拟及算例
        2.4.1 数值频散与稳定性分析
        2.4.2 数值算例
第3章 时间域波动方程反演基本原理
    3.1 全波形反演
        3.1.1 反演与正演的关系
        3.1.2 全波形反演方法
    3.2 一阶速度—应力弹性波动方程反演法的伴随方程
    3.3 共轭梯度法
    3.4 多尺度全波形反演
    3.5 反演流程及数值算例
第4章 时间域波动方程反演效率研究
    4.1 GPU并行计算及CUDA平台
    4.2 并行加速数值算例
    4.3 有效边界存储方法
    4.4 优化流程及数值算例
第5章 结论
参考文献
致谢



本文编号：3916109