波物理

波物理（Wave Physics）在地球物理科学中具有重要的现实意义多孔介质和耗散介质中的波传播在地球物理科学中具有重要的现实意义，广泛应用于环境、地热、石油天然气、岩土工程、地震工程等领域。因此，了解多孔黏弹性地球结构的驱动机制将有助于找到地热、石油和天然气的解决方案，并更好地了解地球内部。

本课题组以有效的Biot模型及各向异性介质中的双重孔隙弹性理论为基本框架，利用衰减各向异性黏弹性模型和广义标准线性实体模型来近似衰减因子函数，提出了一种孔隙黏弹各向异性介质下的时域有限差分地震波场模拟方法。

海洋声学

海洋声学（Ocean Acoustics）主要研究内容是声在海洋中的传播规律和海洋条件对声传播的影响，主要包括不同水文条件和底质条件下的声波传播规律，海底对声波传播的影响，海水对声的吸收，声波的起伏，散射和海洋噪声等，此外，还有利用声波探测海洋以及洋声学技术和仪器等。

通过将海洋声学中的物理方程如亥姆霍兹方程纳入到科学计算体系，借助计算数学和计算机科学的成果让海洋声学不断进步。

反问题

反问题(Inverse Problem)是指根据实际测量的地震数据，逆向推导物理实验过程，最后建立地质模型的过程。

本课题组以散射积分方法为特色，基于概率论思想，构建了包含不确定性分析的贝叶斯全波形反演流程体系，成功重构复杂各项同性介质以及各向异性介质的高精度物性参数模型，多篇研究成果在Geophysics、IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing 等高水平期刊。

成像

成像(Imaging)是在声介质、弹性介质、粘弹性介质等数学物理模型的基础上消除地震波的传播效应，把地震记录偏移到地下真实位置，从而了解成像区域内岩石类型的地质和空间分布。地震偏移成像能对断层、褶皱等复杂地质构造成像，对油气勘探、储层预测及评价、油田开采有指导性作用。

本课题组在偏移成像领域主要涉及最小二乘逆时偏移（LSRTM）和Marchenko成像。LSRTM对逆时偏移（RTM）进行最小二乘约束，相对于RTM能获得更高分辨率、更高信噪比的真实反射率图像；Marchenko成像能利用含有多次波的地震观测数据对地下成像，相比常规方法能消除多次波产生的假象。

人工智能地震数据处理

人工智能(Artificial Intelligence, AI)是一种对表征事物或数据逻辑关系等信息处理并分析的智能研究方法，可以从海量数据中挖掘数据特征并找到逻辑关系，具有数理表征能力强以及处理速度高效等优势。

本课题组基于人工智能中的深度学习方法研究地震数据中的复杂噪声智能消减以及波形反演方法，通过深度学习的数据特征提取与表征能力恢复弱有效信号，构建高精度的地层速度模型。

地震各向异性

地震各向异性（Seismic Anisotropy）是叠前地震反演预测裂缝的基础，对地下裂缝的发育程度能够有效表征，进而对储层位置精准定位，最终指导致密砂岩储层的勘探与开发。随着勘探目标逐渐趋于复杂化，因此地震各向异性理论的研究日趋重要。

本课题组针对各向异性非均匀介质中高频波传播的问题,基于欧拉理论提出欧拉-高斯光束法。利用各向异性Eikonal方程推导了运动学和动力学射线追踪方程，并与使用传统射线中心坐标的各向异性高斯光束法进行了对比。针对基于振幅校正的地震数据处理，相对几何扩展的精确近似是必要的。课题组基于推导显式形式表达式的过程，概括了两种类型的近似（直接和间接）。

逆散射理论

逆散射理论（Inverse Scattering Theory）源自量子力学的扰动理论，利用实际波场和参考波场之间的差异间接成像非均匀体的反演过程，具有非常高的空间分辨率和图像对比度，其成像算法可以分为近似法和迭代法两类。

本课题组研究了高对比度介质中速度成像的不确定性。然后通过Lippmann-Schwinger-Type方程证明了多参数逆散射问题的不确定性是可以解决的。基于多重散射理论、高斯光束和非线性Born近似，本课题组开发了用于地下速度重建的逆散射方法。该方法基于新版本的扭曲Born迭代逆散射方法。它直接使用格林函数的数据敏感性函数的显式表示，而不是基于伴随状态方法的间接优化方法。课题组多篇研究成果发表在IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing等高水平期刊。

综合地球物理

地球物理反演（Geophysical Inversion）是指通过观测数据反向推导地下场源的空间分布情况,地下目标体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和岩石物性参数（密度、磁性、电性、弹性和速度等）。单凭一种地球物理数据在面对复杂的地质条件情况下，会存在片面性和多解性。综合地球物理通过联合重磁电震几种方法，利用多物性参数等信息进行相互约束，进而减少多解性，提高反演精度。

本课题组通过共轭梯度、交叉梯度等方法进行约束，将重磁电震等地球物理方法进行联合聚焦反演，不仅提高了计算速度，更提高了反演结果的精度，并有多篇研究成果在Geophysics、IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing等高水平期刊发表。

地震仪器

地震仪器(Seismic Instrumentation)是为地震勘探过程服务的一种仪器装备。针对地震勘探过程中的激发地震波、接收记录地震波和处理解释地震资料三个方面，每一方面都有特定的设备，从而高效的完成地震勘探过程。常见的地震仪器主要包括可控震源、检波器、地震仪等。

本实验组在可控震源系统（震源电控装置，手持平台人机交互设备，地震波生成设备等，低频检波器系统（差分载波激励源，自动调平装置，组合弹簧，封装壳体等）等方向有多项研究成果与发明专利。