[发明专利]海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法

权利要求书

1.一种海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，其特征在于，包括：

S1、读取并转换参与反演的海洋可控源电磁场数据，所述数据包括电磁场实部与虚部数据、振幅与相位数据、极化椭圆长轴与短轴参数；

S2、设置联合反演执行参数，所述参数包括反演最大迭代次数、目标拟合差、最大迭代步长、步长比例系数、惩罚函数类型、正则化衰减系数；

S3、建立观测系统并设计联合反演初始模型；

S4、构建各向异性电阻率和发射源姿态参数联合反演目标函数；具体为：利用正则化约束稳定海洋可控源电磁海底各向异性电阻率与电磁发射源位置参数联合反演过程；

S5、求取电磁场关于各向异性电阻率和发射源姿态参数雅各比矩阵和海森矩阵；

S6、基于反演参数特性自适应计算正则化因子；

S7、求取各向异性电阻率和发射源姿态参数更新量；

S8、计算反演迭代模型的目标函数拟合差；

S9、判断是否满足反演要求，若满足则转向S10，不满足则转向S5；

S10、输出最终反演模型；

构建各向异性电阻率和发射源姿态参数联合反演目标函数为：

式中，φ为反演算法的目标函数；m为模型反演参数向量，其包括海底各向异性电阻率参数m_ρ、发射源的位置参数m_P和发射源的姿态参数m_T，即m＝m_ρ+m_P+m_T；为模型参数向量的梯度；||·||为标准差算子；d为反演使用的观测数据向量；W_d为数据加权矩阵；W_m为模型加权矩阵；F(m)表示模型m的正演响应算子；μ_ρ、μ_p和μ_T分别为反演模型中海底各向异性电阻率参数m_ρ、发射源位置参数m_P和发射源位置参数m_T的正则化因子。

2.如权利要求1所述的海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，其特征在于，所述自适应正则化因子按照如下公式确定：

式中，i表示第i次反演迭代；μ_i为正则化因子；Max|·|为求取矩阵绝对值最大的元素；a_mj为矩阵乘积[(W_dJ)T(W_dJ)]的元素；M为矩阵乘积[(W_dJ)T(W_dJ)]的维度；χ为衰减系数；λ为反演模型海底地层的横向电阻率ρ_h、垂向电阻率ρ_v、发射源位置参数(x，y)和发射源姿态参数(Azm，Dip)的加权因子，采用以下公式确定

其中，α、β为权重系数，m为反演模型参数，(x，y)为发射源的横坐标和纵坐标，(Azm，Dip)为发射源的方位角和倾角。

3.如权利要求1所述的海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，其特征在于，基于反演参数计算模型参数更新量的方法为：

其中，Δm为下一次迭代的模型参数更新量，i为第i次反演迭代，H_i为海森矩阵，g_i为目标函数的梯度。

4.如权利要求3所述的海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，其特征在于，求取目标函数的极小值的方法为：

其中，i为第i次反演迭代，J_i为雅各比矩阵。

5.如权利要求1所述的海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，其特征在于，求取雅各比矩阵J_i的方法为：

其中，i为第i次反演迭代；J_i为正演响应F(m)的雅各比矩阵；ρ＝(ρ_h，ρ_v)为地层的各向异性电阻率分布，P＝(x，y)为发射源位置参数，T＝(Azm，Dip)为发射源姿态参数。

6.如权利要求1所述的海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，其特征在于，求取海森矩阵Hi的方法为：

其中，i表示第i次反演迭代次数。