Inversão da forma de onda acústica completa usando Monte Carlo Hamiltoniano

Full Waveform Inversion (FWI) is a high-resolution technique used to estimate a model that describes the physical structure of Earth’s interior considering the entire seismic wavefield. The proper solution is given in terms of an ensemble of plausible models due to the ill posedness of the probl...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Lima, Paulo Douglas Santos de
Outros Autores: Araújo, João Medeiros de
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Inverse problems
Full waveform inversion
Monte Carlo Methods
Hamiltonian Monte Carlo
Uncertainty quantification
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/51376
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spelling ri-123456789-513762023-03-02T21:30:51Z Inversão da forma de onda acústica completa usando Monte Carlo Hamiltoniano Acoustic full waveform inversion using Hamiltonian Monte Carlo Lima, Paulo Douglas Santos de Araújo, João Medeiros de http://lattes.cnpq.br/5168410652715777 https://orcid.org/0000-0001-8462-4280 http://lattes.cnpq.br/3061734732654188 Corso, Gilberto https://orcid.org/0000-0003-1748-4040 http://lattes.cnpq.br/0274040885278760 Ferreira, Mauro Santos Inverse problems Full waveform inversion Monte Carlo Methods Hamiltonian Monte Carlo Uncertainty quantification CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA Full Waveform Inversion (FWI) is a high-resolution technique used to estimate a model that describes the physical structure of Earth’s interior considering the entire seismic wavefield. The proper solution is given in terms of an ensemble of plausible models due to the ill posedness of the problem. Hamiltonian Monte Carlo (HMC) method has acquired great attention in solving seismic inversion problems due to its ability of sampling on high-dimensional parameter spaces by avoiding the random walk behavior. In this work, we verify the feasibility of using the HMC method on the FWI problem under the acoustic wave approximation. We consider as laboratory two synthetic velocity models under different data variance scenarios. The results suggest that the inversion process is strongly dependent on data variance and on the choice of mass matrix, implying that more efforts are necessary for real data applications. Inversão da forma de onda completa (FWI) é uma técnica de alta resolução que usa toda informação advinda de ondas sísmicas para descrever a estrutura física do interior da terra através de um modelo de subsuperfície. O caráter mal-posto da FWI faz com que a solução seja dada em termos de uma coleção de modelos plausíveis. Monte Carlo Hamiltoniano (HMC) tem adquirido muita atenção por fornecer um método que estima esses modelos evitando o comportamento de caminhada aleatória durante a exploração do espaço de parâmetros de alta dimensionalidade. Neste trabalho, investigamos a viabilidade de usar este método no problema da FWI usando a aproximação de onda acústica. Consideramos como laboratório dois modelos sintéticos de velocidade em diferentes cenários de variância dos dados. Os resultados sugerem que o processo de inversão é fortemente dependente da variância dos dados e da escolha da matriz de massa, que nos leva a concluir que mais esforços são necessários para aplicações utilizando dados sísmicos reais. 2023-03-02T21:29:59Z 2023-03-02T21:29:59Z 2022-02-24 masterThesis LIMA, Paulo Douglas Santos de. Acoustic full waveform inversion using Hamiltonian Monte Carlo. Orientador: João Medeiros de Araújo. 2022. 84f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/51376 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
institution Repositório Institucional
collection RI - UFRN
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description Full Waveform Inversion (FWI) is a high-resolution technique used to estimate a model that describes the physical structure of Earth’s interior considering the entire seismic wavefield. The proper solution is given in terms of an ensemble of plausible models due to the ill posedness of the problem. Hamiltonian Monte Carlo (HMC) method has acquired great attention in solving seismic inversion problems due to its ability of sampling on high-dimensional parameter spaces by avoiding the random walk behavior. In this work, we verify the feasibility of using the HMC method on the FWI problem under the acoustic wave approximation. We consider as laboratory two synthetic velocity models under different data variance scenarios. The results suggest that the inversion process is strongly dependent on data variance and on the choice of mass matrix, implying that more efforts are necessary for real data applications.
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