基于优化Adam算法的GPR全波形反演

摘要

探地雷达（GPR）时间域双参数全波形反演一直受反演精度欠佳、参数相互干扰、计算量巨大以及容易陷入局部极小值等问题困扰。为了应对这些问题，将Adam算法引入了GPR时间域全波形反演。此方法由于无需进行迭代步长的计算，大大降低了内存占用和计算的复杂程度，进而提升了反演的效率与精度。首先对参数调节因子在反演中所产生的影响展开分析；其次探讨单尺度与多尺度串行反演策略的优势和不足。为了获取适用于全波形反演（FWI）的Adam超参数，对不同的超参数给Adam算法反演效果带来的影响进行了测试，并提出了更契合全波形反演的优化参数，并采用Overthrust模型的合成数据测试。实验结果表明，相较于采用预设参数的Adam算法与L-BFGS算法的全波形反演，优化超参数的Adam算法在收敛速度与反演精度上均展现出优势。最后，针对含脱空病害的公路模型，采用均匀介质为初始模型进行反演，参数优化的Adam算法反演结果仍略微优于L-BFGS算法。

关键词

全波形反演 / GPR / 多尺度 / Adam / 参数优化