(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211060870.9 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 青岛地质工程勘察院 （青岛地质勘 查开发局） 地址 266100 山东省青岛市崂山区科 苑纬 四路73号 (72)发明人 刘洪华　鲁海涛　赵玉婷　傅晓敏　 赵鹏飞　邹婧博　战启宁　于涵　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 万慧华 (51)Int.Cl. G01V 1/28(2006.01) G01V 1/30(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种瑞雷波频散曲线有监督学习反演方法 及系统 (57)摘要 本发明涉及一种瑞雷波频散曲线有监督学 习反演方法及系统， 属于地震横波速度反演技术 领域。 先基于频散方程构建反演方程， 利用反演 方程进行迭代优化， 得到每一台站的第一地震横 波速度结构。 然后以所有台站的第一地震横波速 度结构作为输入， 利用序贯高斯模拟方法确定多 组速度结构集， 进一步构建训练用速度集和训练 用曲线集， 以对反演模型进行训练， 得到训练好 的反演模型。 最后以所有第一瑞 雷波频散曲线作 为输入， 利用克里金插值法确定每一台间待估点 的第二瑞雷波频散曲线， 利用训练好的反演模型 得到每一台间待估点的第二地震横波速度结构。 本发明能够同时获得台站和 台间的地震横波速 度结构， 可以大 大提高横向分辨 率。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115407397 A 2022.11.29 CN 115407397 A 1.一种瑞雷波频散曲线 有监督学习反演方法， 其特 征在于， 所述反演方法包括： 对于每一台站， 获取所述台站的第 一初始地震横波速度 结构和第 一初始瑞雷波频散曲 线； 基于频散方程构建反演方程； 以所述第一初始地震横波速度结构和所述第一初始瑞雷 波频散曲线作为输入， 利用所述反演方程进行迭代优化， 得到所述台站的第一地震横波速 度结构； 所述瑞雷波频散曲线为瑞雷波相速度随频率变化的变化曲线； 以所有所述台站的第 一地震横波速度 结构作为输入， 利用序贯高斯模拟方法确定多组 速度结构集； 所述速度结构集包括每一台间待估点的第二初始地震横波速度结构； 所述台 间待估点 为相邻两个所述台站之间的网格节点； 对于每一所述速度结构集， 以所述速度结构集和所有所述第 一地震横波速度 结构组成 训练用速度集； 对于每一所述训练用速度集， 以所述第一地震横波速度结构作为输入， 利用所述频散 方程计算得到第一瑞雷波频散曲线， 以所述第二初始地震横波速度结构作为输入， 利用所 述频散方程计算得到第二初始瑞雷波频散曲线， 所有 所述第一瑞雷波频散曲线和所有 所述 第二初始瑞雷波频散曲线组成训练用曲线集； 以所述训练用曲线集作为输入， 以所述训练用速度集作为输出， 对反演模型进行训练， 得到训练好的反演模型； 以所有所述第 一瑞雷波频散曲线作为输入， 利用克里金插值法确定每一所述台间待估 点的第二瑞雷波频散曲线； 以所有所述第一瑞雷波频散曲线和所有所述第二瑞雷波频散曲 线作为输入， 利用所述训练好的反演模型得到每一所述台间待估点的第二地震横波速度结 构。 2.根据权利要求1所述的反演方法， 其特征在于， 获取所述台站的第 一初始地震横波速 度结构具体包括： 获取所述台站的每一层位的岩石类型； 对于每一所述层位， 根据所述层位的岩石类型确定所述层位的初始速度； 所有所述层 位的初始速度组成第一初始地震横波速度结构。 3.根据权利要求1所述的反演方法， 其特征在于， 获取所述台站的第 一初始瑞雷波频散 曲线具体包括： 获取所述台站的时间域 地震波形数据； 提取所述时间域 地震波形数据的瑞雷波成分； 利用互相关法对所述瑞雷波成分进行处 理， 得到第一初始瑞雷波频散曲线。 4.根据权利要求1所述的反演方法， 其特征在于， 所述基于频散方程构建反演方程具体 包括： 对频散方程进行泰勒展开， 得到第一 函数； 基于所述第一函数构建第一目标函数 ； 所述第一目标函数为 其中， Φ为第一目标函数； J为雅克比矩阵； ΔVs为 相邻两次迭代中第一地震横波速度结构的差值； ΔCR为相邻两次迭代中瑞雷波相速度的差 值； W为正定对角的权 重矩阵； λ为 正则化参数； 对所述第一目标函数进行极小化处 理， 得到反演方程。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115407397 A 25.根据权利要求4所述的反演方法， 其特征在于， 所述正则化参数利用L曲线法计算得 到。 6.根据权利要求1所述的反演方法， 其特征在于， 所述以所有所述台站的第 一地震横波 速度结构作为输入， 利用序贯高斯模拟方法确定多组速度结构集具体包括： 随机定义多组所有台间待估点的估计顺序， 得到多个随机模拟次序； 对于每一所述随机模拟次序， 以所有所述台站 的第一地震横波速度结构作为输入， 利 用序贯高斯模拟方法确定每一台间待估点的第二初始地震横波速度结构， 得到所述随机模 拟次序对应的速度结构集； 所有所述随机模拟次序对应的速度结构集组成多组速度结构 集。 7.根据权利要求1所述的反演方法， 其特征在于， 所述速度 结构集的组数大于或等于所 述台站的层位个数。 8.根据权利要求1所述的反演方法， 其特征在于， 所述反演模型为全连接深度神经网 络。 9.根据权利要求1所述的反演方法， 其特征在于， 所述对反演模型进行训练具体包括： 利用交叉验证法对反演模型进行训练。 10.一种瑞雷波频散曲线 有监督学习反演系统， 其特 征在于， 所述反演系统包括： 台站速度反演模块， 用于对于每一台站， 获取所述台站 的第一初始地震横波速度结构 和第一初始瑞雷波频散曲线； 基于频散方程构建反演方程； 以所述第一初始地震横波速度 结构和所述第一初始瑞雷波频散曲线作为输入， 利用所述反演方程进行迭代优化， 得到所 述台站的第一地震横波速度结构； 所述瑞雷波频散曲线为瑞雷波相速度随频率变化的变化 曲线； 台间初始速度确定模块， 用于以所有所述台站 的第一地震横波速度结构作为输入， 利 用序贯高斯模拟方法确定多组速度结构集； 所述速度结构集包括每一台间待估点的第二初 始地震横波速度结构； 所述台间待估点 为相邻两个所述台站之间的网格节点； 训练模块， 用于对于每一所述速度结构集， 以所述速度结构集和所有所述第一地震横 波速度结构组成训练用速度集； 对于每一所述训练用速度集， 以所述第一地震横波速度结 构作为输入， 利用所述频散方程计算得到第一瑞雷波频散曲线， 以所述第二初始地震横波 速度结构作为输入， 利用所述频散方程计算得到第二初始瑞雷波频散曲线， 所有所述第一 瑞雷波频散曲线和所有所述第二初始瑞雷波频散曲线组成训练用曲线集； 以所述训练用曲 线集作为输入， 以所述训练用速度集作为输出， 对反演模型进 行训练， 得到训练好的反演模 型； 台间速度反演模块， 用于以所有所述第一瑞雷波频散曲线作为输入， 利用克里金插值 法确定每一所述台间待估点的第二瑞雷波频散曲线； 以所有 所述第一瑞雷波频散曲线和所 有所述第二瑞雷波频散曲线作为输入， 利用所述训练好的反演模型得到每一所述台间待估 点的第二 地震横波速度结构。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115407397 A 3