Mitigação de salto de ciclo na inversão sísmica da forma de onda completa com dynamic time warping.

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Eikmeier, Claus Naves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cycle-skipping; Data processing; Dinâmica temporal; Dynamic time warping; Full-waveform inversion; Inversão da forma de onda completa; Modelo sísmico; Processamento de dados; Salto de ciclo; Seismic model
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-14012026-093842/

A inversão da forma de onda completa (Full-Waveform Inversion - FWI) é um método de imageamento sísmico que busca gerar modelos de alta resolução da subsuperfície, minimizando as diferenças entre os dados sísmicos observados e modelados. Apesar de seu potencial, a FWI enfrenta desafios relacionados ao processo de otimização não linear e às funções objetivo não convexas, que podem levar ao fenômeno de salto de ciclo, resultando na convergência para mínimos locais e em resultados imprecisos. O salto de ciclo é especialmente favorecido quando o modelo incial é significativamente diferente do modelo observado, gerando sinais que possuem diferenças temporais superiores a meio ciclo. Esta pesquisa explora as aplicações do método Dynamic Time Warping (DTW) para mitigar o problema de salto de ciclo em FWI. A tese é dividida em dois estudos complementares, cada um abordando diferentes aspectos desse problema utilizando o DTW. A primeira parte apresenta a Dynamic Time Warping Proximity Analysis (DTW-PA), uma estratégia para avaliar a adequação de um modelo inicial ou atual para ser utilizado em FWI. Além disso, a DTW-PA pode orientar a aplicação de filtros de frequência para definir etapas em uma estratégia multiescala, otimizando as simulações ao reduzir os custos computacionais. A segunda parte apresenta a Dynamic Time Warping Intermediate Signal Approach (DTWISA), um método especificamente desenvolvido para mitigar o salto de ciclo. O DTWISA gera sinais intermediários por meio de duas técnicas de interpolação: Proportional Interpolation (PI) e Maximum Time Lag Interpolation (MTLI). Esses sinais atuam como alvos temporários, permitindo que o processo de inversão avance de forma incremental e, ao final, se alinhe aos dados observados. Análises comparativas demonstraram que o DTWISA supera a abordagem multiescala convencional, especialmente em casos envolvendo modelos iniciais distantes da solução verdadeira. Uma implementação acessível dos códigos DTW-PA e DTW-ISA está disponível publicamente no GitHub e Zenodo, facilitando sua integração com aplicativos de FWI existentes. Essa acessibilidade garante que o trabalho forneça não apenas contribuições teóricas, mas também ferramentas práticas que beneficiem a comunidade científica. Os resultados desta tese indicam que o DTW-PA e o DTW-ISA possuem potencial para solucionar um dos principais desafios da FWI, contribuindo para a eficiência computacional e a precisão dos resultados, especialmente em cenários em que o modelo inicial não está suficientemente próximo dos dados observados.