震记录进行模 式分离，得到基阶模式和各高阶模式的实测Rayleigh面波单炮地震记录和比对Rayleigh面 波单炮地震记录;根据基阶模式和各高阶模式的实测Rayleigh面波单炮地震记录和比对 Rayleigh面波单炮地震记录，分别拾取基阶模式和各高阶模式的实测Rayleigh面波单炮地 震记录和比对Rayleigh面波单炮地震记录的振幅值，计算基阶模式和各高阶模式的比对目 标函数值;将基阶模式和各高阶模式的比对目标函数值加权相加，得到总的比对目标函数 itECQO：
[0027] 第四步、计算
[0028] 如果ΔΕ <0,接受生成的比对向量，取
[0029] 如果ΛΕ>0,计算
Ρ为中间计算参数；
[0030] 如果P(AE)>R，接受生成的比对向量，U
.1?为(〇，1)之间均匀分布的随机 数；
[0031] 否则不接受生成的比对向量，Qu值不变；
[0032] 第五步、如果连续20次生成的比对向量泛不被接受，即连续20次#值不变，结束反 演，输出最终结果为『kQ1;否则，令i new=i+l，返回第二步。
[0033]所述第三步中采用随机方法生成比对向量，或者采用Ingber提出的快速模拟退火 法生成比对向量;所述比对向量的快速生成公式为：
[0034]
[0035] y = TiSgn(u_0.5)[(l+l/Ti)|2u-lLl]
[0036] 式中，y为中间计算参数;Qmax和Q_分别为各介质的Q值取值范围的上、下限值，Q_ =10，Qm ax = 200; u为随机数，均勾分布在[0，1 ]区间；sgn为取符号函数。
[0037] 所述步骤2)中的地震波正演模拟工具是有限差分法或者有限元法。
[0038] 所述步骤4)中采用的模拟退火法的实现算法是Me tropol is算法。
[0039] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的复杂介质近地表地 层Q值的估计方法，不必假定地下介质为层状介质，解决了复杂介质情况下近地表地层Q值 无法估计的问题，实用性较强。2、本发明的复杂介质近地表地层Q值的估计方法，可以广泛 应用于各种复杂介质近地表地层Q值的估计，具有重要的实际意义。
【附图说明】
[0040] 图1是本发明方法的流程图；
[0041]图2是Rayleigh面波单炮地震记录；
[0042] 图3是面波的基阶模式分离及振幅信息提取的结果示意图；
[0043] 图4是面波的高阶模式分离及振幅信息提取的结果示意图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0045] 如图1所示，本发明的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，包括以下步骤：
[0046] 1)在目标区域进行地震实验，通过检波器采集目标区域的实测Rayleigh面波单炮 地震记录(简称实测面波记录），并记录检波器与震源之间的距离和地震波从震源传播到检 波器所用的时间等相关参数。其中，可以设置多个检波器，实测面波记录是由多道面波记录 组成，每一道面波记录是一个检波器记录的时间信号。采用多道面波分析方法处理实测面 波记录，获得近地表地层的纵波速度、横波速度以及介质的密度等参数，从而可以得出近地 表地层具有N种不同的介质。
[0047] 地震波包括面波、横波和纵波等多种类型，近地表地层介质对不同类型地震波的Q 值也不同，而本发明要估计的是介质对横波和纵波的Q值;本发明假设每种介质中均有对纵 波和横波的Q值相等，因此统一称为介质的Q值。
[0048]本发明具有η个检波器（即具有η道面波记录表示面波记录的道数，l^t <n;Ht 表示记录第t道面波记录信号的检波器与震源之间的距离;T(Ht)表示地震波从震源传播到 记录第t道面波记录信号的检波器所用的时间。
[0049] 2)给每种介质设定一个Q值的初始值，从而建立近地表地层Q值的初始向量为
其中，表示第j种介质的Q值的初始值，1 < j < N;并设定 用于模拟退火法的初始温度To。根据近地表地层Q值的初始向量Q*3,使用地震波正演模拟工 具模拟由多道面波记录组成的Rayleigh面波单炮地震记录(简称合成面波记录）。
[0050] 实际应用中介质的Q值有一个大概的取值范围。目前已知估计得到的介质的Q值的 最小值为30左右，可以认为Q值不会小于10;同时，大于200的Q值对于地震波的影响很小，比 如在一些精度要求不高的情况下，Q = 200和Q=150对地震波的影响可以认为区别不大。因 此，本发明方法假设各介质的Q值均是[Q_，Q_]区间内的整数值，并在此区间内设定各介 质的Q值的初始值;其中，Qm in= 10，Qmax=200。模拟退火法求得的解与选取的介质Q值的初始 值无关，各介质的Q值的初始值可以在上述区间内任意指定。初始温度Το是模拟退火法中的 参数，初始温度To越大，获得高质量解的几率越大，但花费的计算时间将增加;初始温度To的 确定需要经过多次调试得到。
[0051] 3)使用高分辨率拉东变换分别对实测面波记录和合成面波记录进行模式分离，得 到基阶模式的实测面波记录和合成面波记录，以及各高阶模式的实测面波记录和合成面波 记录，这里，高阶模式可以有第一高阶、第二高阶甚至更高阶的模式;根据基阶模式和各高 阶模式的实测面波记录和合成面波记录，分别计算基阶模式的初始目标函数值和各高阶模 式的初始目标函数值;将基阶模式和各高阶模式的初始目标函数值加权相加，得到总的初 始目标函数值EW* 3)。
[0052] 面波记录是一个波动信号，具有振幅和相位，同相轴是面波记录的各道面波振动 相位相同的极值(俗称波峰或波谷)的连线。如图2所示，实测面波记录和合成面波记录中均 包含有多种模式的面波的记录，不同模式的面波记录具有不同的传播速度，在时间一空间 域相互交叠，无法分辨，很难确定出实测面波记录和合成面波记录中Rayleigh面波的传播 速度，导致在实测面波记录和合成面波记录中找不到一个合适的同相轴来拾取Rayleigh面 波的振幅值。利用Ray 1 eigh面波的传播特性，使用高分辨率拉东变换（Lu〇，2009 )对 Rayleigh面波进行模式分离，分离后Rayleigh面波的各种模式面波记录中都有清晰的同相 轴，因此可以在每种模式的面波记录中确定一个Rayleigh面波的传播速度，选取清晰的同 相轴，沿着该同相轴拾取该模式Rayleigh面波的振幅值，最终每一种模式的面波记录都可 以计算得到一个目标函数值。将所有模式面波记录的目标函数值加权相加，从而得到 Ray 1 e i gh面波总的目标函数值。
[0053] 如图3、图4所示，使用高分辨率拉东变换对实测面波记录或合成面波记录进行模 式分离的方法，包括以下步骤：
[0054]①使用高分辨率拉东变换(Luo,2009)将实测面波记录或合成面波记录从时间一 空间域变换到频率一慢度域，得到实测面波记录或合成面波记录的频率-慢度剖面，各阶模 式的实测面波记录或合成面波记录在频率-慢度剖面内均具有清晰的范围，且相互之间不 重叠；其中，频率-慢度域是数学上的描述，用来表示公式中变量的参数空间，是个抽象概 念，频率-慢度剖面指的是计算得到的结果显示时的纵横坐标。
[0055] ②在频率一慢度剖面内将代表基阶模式和各高阶模式的实测面波记录或合成面 波记录的范围分别确定，通过去除频率一慢度剖面内基阶模式或某一高阶模式范围外的其 他阶模式的实测面波记录或合