Deriving a Fast P/S Decoupled Operator From 3-D Anisotropic Christoffel Equation With Its Application in Elastic Reverse Time Migration and Angle-Domain Common-Image Gathers

数学分析 地震偏移 操作员(生物学) 傅里叶变换 频域 极化(电化学) 波动方程 波数 算法 物理 数学 光学 基因 转录因子 生物化学 物理化学 抑制因子 化学 地球物理学
作者
Lele Zhang,Yang Zhao,Lijun Lu,Houzhu Zhang,Ke Chen,Jiahui Zuo,Yixin Wang,Fuyu Zhu,Shichang Li
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:61: 1-12 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tgrs.2023.3308162
摘要

A large-scale computation usually hinders the production of the existing 3D anisotropic P/S wave-mode decomposition methods, such as low-rank approximation, LU factorization or local Fourier transformation. To tackle this problem, we develop a fast decoupled operator in 3D vertical transverse isotropic (VTI) media for P/S wave-mode decomposition and apply this operator to elastic reverse time migration (ERTM) and angle-domain common-image gathers (ADCIGs). To start with, we construct the 3D VTI Christoffel equation in the wavenumber-domain and obtain three elliptical solutions that represent the P-, SV- and SH-polarization direction. We project the original elastic wavefields to these polarization vectors and derive the decoupled formulations of P-, SV-, and SH-waves. To improve the efficiency, these decoupled formulations are then converted to the space domain and depend on the model parameters and phase angles. Further removing the phase angle term from such space-domain decoupled formulations, the approximate P-, SV- and SH-wavefield components are finally obtained. These approximate wave components are proved to compute an accurate phase angle as that of exact P-, SV-, and SH-waves and can be used for ERTM imaging and ADCIGs extraction. A fast decoupled operator is thusly developed and only requires gradient operations and once Fast Fourier transformation (for SV-waves). Both simple and complex synthetic examples demonstrate the effectiveness and feasibility of our approaches.
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