physics-informed neural networks,tomography,inversion,traveltime,eikonal equation ,"/>
物理信息神经网络地震走时层析成像程函方程因式分解方法
吉林大学学报(地球科学版) ›› 2026, Vol. 56 ›› Issue (2): 694-702.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20240200
物理信息神经网络地震走时层析成像程函方程因式分解方法
赵天硕1,宋超1, 2,刘财1, 2, 3, 4,徐雨歆5
1.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026
2.自然资源部应用地球物理重点实验室,长春130026
3.吉林大学应用地球物理实验教学中心,长春130026
4.吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心,长春130026
5.英国帝国理工学院地球科学与工程学系,英国伦敦SW7 2AZ
Zhao Tianshuo1, Song Chao1,2, Liu Cai1,2,3,4, Xu Yuxin5
1. College of GeoExploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, China
2. Key Laboratory of Applied Geophysics, Ministry of Natural Resources, Changchun 130026, China
3. Central Lab of Applied Geophysics, Jilin University, Changchun 130026, China
4. Virtual Simulation Experiment Teaching Center of Stereo-Exploration of Geological Resources, Jilin University, Changchun
130026, China
5. Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London, London SW7 2AZ, UK
摘要:
地震走时层析成像是地震学与地震勘探中的一项关键技术。然而,传统的走时层析成像技术面临诸多挑战,如模型网格化后,空间分辨率、数值误差和数据匹配等因素导致成像结果的不准确性和多震源模拟效率的局限性。为克服这些限制,本文使用物理信息神经网络(physics-informed neural networks, PINNs)求解程函方程,模拟地震走时,并实现走时层析成像。这种基于PINNs的层析成像方法被命名为PINNtomo。PINNtomo结合物理约束(程函方程)和数据约束(走时)形成损失函数,不依赖于初始模型,实现快速、精确走时场模拟和速度建模。本文探讨了乘式与加式走时T因式分解对PINNtomo精度和效率的影响。研究结果表明,随着模型尺寸的增大,与乘式分解方法相比,加式分解方法不仅显著提高了成像效率(加式PINNtomo比乘式PINNtomo从少耗时92 s提升至少耗时3 486 s),还同时提高了精度,优化了计算性能。
中图分类号:
| [1] | 毛子雄, 侯贺晟, 周建波, 符伟. 佳木斯地块—那丹哈达地体近地表速度结构[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 219-228. |
| [2] | 蒋川东, 孟璐瑶, 杨麒宇, 王云志, 徐洋, 王言章, 林君. 深部金属矿产地下电磁探测技术进展与展望[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(6): 2100-2119. |
| [3] | 柳杰, 刘海飞, 李星, 赵莹杰, 张宇豪, 李小强, 柳建新. 受限观测场地三维电阻率层析成像[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1309-1320. |
| [4] | 丁乾龙, 沈金松, 陈双全, 冉尚, 龙刚. 频率域传播矩阵法地震AVA多参数反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 957-969. |
| [5] | 晋浩颖, 程大伟, 詹红兵, 杨胜科, 张晓斐, 张琳, . 考虑毛细饱水带的非承压含水层中仿Theis井流模型及解析解 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 563-574. |
| [6] | 邢慧婷, 冯晅, 刘财, 郭智奇, 逄硕, 乔汉青, . 基于贝叶斯框架的裂缝型储层频变AVO反演及多参数预测 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 657-669. |
| [7] | 吕华星, 陈兆明, 张振波, 姜大朋, 李克成, 郭伟. 机器学习高分辨融合反演在地层对比中的应用——以珠江口盆地开平凹陷开平A构造带为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 289-297. |
| [8] | 郑轩, 宗兆云, 付亚群, 骆坤. 海域油气盖层叠前地震反演预测方法及应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(6): 2128-2141. |
| [9] | 张科, 窦松江, 高欢欢, 石石, 李涛, 汤戈, 杨冰. 频谱恢复和波形反演在大宁—吉县区块薄储层预测中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(6): 2142-2153. |
| [10] | 李瑞友, 白细民, 张勇, 汪靖, 朱亮, 丁小辉, 李广. 基于小波包分解与GA优化BP神经网络的瞬变电磁反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(3): 1003-1015. |
| [11] | 顾观文, 王顺吉, 李桐林, 武晔, 许志河. 不同供电方向激励对多极距组合中梯装置三维激电探测效果的影响#br#[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(1): 292-309. |
| [12] | 高小伟, 苏超, 庞少东. 煤矿倾斜地层瞬变电磁加权横向约束反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(1): 310-322. |
| [13] | 马国庆, 王君楠, 孟庆发, 孟兆海, 秦朋波, 王泰涵, 李丽丽. 航空重(磁)多参量梯度探测与反演技术研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(6): 1928-1949. |
| [14] | 张盼, 韩立国, 巩向博, 张凤蛟, 许卓. 金属矿地震勘探方法技术研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(6): 1969-1982. |
| [15] | 许志河, 孙丰月, 顾观文, 牛兴国, 钱 烨. 中亚造山带岩浆铜镍硫化物矿床深部找矿:以红旗岭铜镍矿床为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(5): 1649-1657. |
|
||