用于地震全波形反演的迭代 PDE 约束优化
数值分析
2022-04-14 v1 数学软件
数值分析
地球物理
摘要
本文提出了一种用于牛顿地震全波形反演(FWI)的新数值方法。该方法基于全空间方法,其中状态、伴随状态和控制变量被同时优化。每个牛顿步被表述为一个 PDE 约束优化问题,并以线性代数方程的 Karush-Kuhn-Tucker(KKT)系统形式给出。该 KKT 系统由预条件 Krylov 求解器不精确地求解。我们引入了两种预条件子:一种基于块三角分解,另一种为其带不精确块求解器的变体。该方法在 Marmousi 速度模型的一部分上与标准截断牛顿 FWI 方案进行了基准对比。该算法相比标准 FWI 表现出显著的运行时缩减。此外,所提方法具有进一步加速的巨大潜力。本文的核心结果是确立了 KKT 系统牛顿型优化在地震 FWI 中应用的可行性。
引用
@article{arxiv.2204.06489,
title = {Iterative PDE-constrained optimization for seismic full-waveform inversion},
author = {M. Malovichko and A. Orazbayev and N. Khokhlov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.06489},
year = {2022}
}