Accélération et régularisation de la méthode d'inversion des formes d'ondes complètes en exploration sismique

• Main Author: Castellanos Lopez, Clara
• Language: English
• Published: Université Nice Sophia Antipolis 2014
• Subjects: [SDU:STU] Sciences of the Universe/Earth Sciences; [SDU:STU] Planète et Univers/Sciences de la Terre; Inversion des formes d'ondes; Optimisation; Problèmes inverses; Gradient stochastique; Régularisation; Méthodes de Newton d'optimisation; Hessien; État adjoint; Variation totale; Débruitage
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064412; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/01/06/44/12/PDF/2014NICE4017.pdf

Actuellement, le principal obstacle à la mise en œuvre de la FWI élastique en trois dimensions sur des cas d'étude réalistes réside dans le coût de calcul associé aux taches de modélisation sismique. Pour surmonter cette difficulté, je propose deux contributions. Tout d'abord, je propose de calculer le gradient de la fonctionnelle avec la méthode de l'état adjoint à partir d'une forme symétrisée des équations de l'élastodynamique formulées sous forme d'un système du premier ordre en vitesse-contrainte. Cette formulation auto-adjointe des équations de l'élastodynamique permet de calculer les champs incidents et adjoints intervenant dans l'expression du gradient avec un seul opérateur de modélisation numérique. Le gradient ainsi calculé facilite également l'interfaçage de plusieurs outils de modélisation avec l'algorithme d'inversion. Deuxièmement, j'explore dans cette thèse dans quelle mesure les encodages des sources avec des algorithmes d'optimisation du second-ordre de quasi-Newton et de Newton tronqué permettait de réduire encore le coût de la FWI. Finalement, le problème d'optimisation associé à la FWI est mal posé, nécessitant ainsi d'ajouter des contraintes de régularisation à la fonctionnelle à minimiser. Je montre ici comment une régularisation fondée sur la variation totale du modèle fournissait une représentation adéquate des modèles du sous-sol en préservant le caractère discontinu des interfaces lithologiques. Pour améliorer les images du sous-sol, je propose un algorithme de débruitage fondé sur une variation totale locale au sein duquel j'incorpore l'information structurale fournie par une image migrée pour préserver les structures de faible dimension.