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超高密度电法是一种新的地球物理探测技术,它通过多通道数据采集和多装置数据联合反演,极大地提高了电法勘探的成像精度.本文提出一种主成分-正则化极限学习机(PC-RELM)非线性反演方法,该方法针对超高密度电法所获取的高维勘探数据进行反演建模,通过随机设定隐层参数来简化模型的学习过程,通过主成分分析方法来进行高维数据降维,最后引入正则化因子提高反演模型的泛化能力.论文给出了超高密度电法的原理、样本构造方法和非线性反演流程,使用交叉验证方法获得了优化的隐节点数目和正则化参数,构造了优化的反演模型.通过两个经典的超高密度模型的反演结果表明,该方法能够较好地解决超高密度电法反演的高维数据非线性建模问题,能够弥补单一装置数据反演的不足,同时相较其他的非线性反演方法(ELM,BPNN和GRNN)具有更加准确的反演结果. 相似文献
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微动探测方法是在背景噪声成像理论的基础上发展起来的一种新型地球物理探测手段,其根据获取野外数据的观测台站方式分为微动阵列方法和微动单台方法.本文综述了前人对微动探测方法的研究进展,并对目前该方法存在的问题及研究的发展趋势进行了展望.微动阵列方法采用频率波数法或空间自相关法从微动信号中提取频散曲线,进而反演获得地下横波速度结构.微动单台方法即H/V谱比法以三分量台站为观测基础,对水平分量信号与垂直分量信号进行傅里叶谱比,以此估算沉积层厚度、获得共振频率以及场地放大因子等.目前微动探测发展还有诸多问题需要进行深入研究,例如瑞雷波与勒夫波浅层探测理论方法、同时考虑基阶和高阶面波的影响进行多阶面波反演方法研究以及H/V谱比曲线与频散曲线联合反演方法研究等,从而提高微动探测方法浅层探测精度以满足城市地下空间精细探测的需求,加深探测深度为透明地壳、地下第三空间的精细探测提供一种新型地球物理手段. 相似文献
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在利用不同的地球物理勘探方法对地下复杂介质成像时,因观测系统的非完备性及数据本身对某些岩石物性的不敏感性,单独成像的结果存在较大的不确定性和不一致性.对于地震体波走时成像与直流电阻率成像,均面临着成像阴影区问题.对于地震走时成像,地震射线对低速区域覆盖较差形成阴影区,造成低速区域分辨率降低.对于电阻率成像,电场线在高阻区域分布较少,造成高阻区域分辨率较低.为了提高地下介质成像的精度,Gallado和Meju(2003)提出了基于交叉梯度结构约束的联合地球物理成像方法.在要求不同的物性模型拟合各自对应的数据同时,模型之间的结构要求一致,即交叉梯度趋于零.为了更有效地实现基于交叉梯度的结构约束,我们提出了一种新的交替结构约束的联合反演流程,即交替反演不同的数据而且在反演一种数据时要求对应的模型与另一个模型结构一致.新的算法能够更容易地把单独的反演系统耦合在一起,而且也更容易建立结构约束和数据拟合之间的平衡.基于新的联合反演流程,我们测试了基于交叉梯度结构约束的二维跨孔地震走时和直流电阻率联合成像.合成数据测试表明,我们提出的交替结构约束流程能够很好地实现基于交叉梯度结构约束的联合成像.与单独成像结果相比,地震走时和全通道电阻率联合成像更可靠地确定了速度和电阻率异常. 相似文献
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当前,由于金属价格的不断升高和寻找浅层矿床难度的日益增大,矿产资源的勘探和开采必将向更深层发展.因而,地震方法已经成为用于金属矿探测的一种更重要的工具,以实现对深埋矿藏的构造进行清晰成像,帮助深层矿床的直接定位.本文回顾了硬岩环境下的地震方法,涵盖了岩石物理性质、地震采集处理解释技术等.通过梳理来自中国、澳大利亚,欧洲,加拿大,南非等国家的一系列广泛的研究案例,本文逐一论述了二维反射地震方法、三维地震方法、被动源与主动源联合地震方法、地震与其他地球物理场的联合反演等所涉及的基本原理、技术进展扣取得的探矿成果.在此基础上,本文讨论了当前金属矿地震探测中的得失,展望了未来技术发展和进步的潜在方向,以供勘探地球物理同行参考.特别建议了,必须开发金属矿勘探专用的地震数据处理与解释技术,诸如被动源与主动源的联合成像技术、多地球物理场联合反演技术、矿体的超分辨率反演技术、矿体内部非均质性的分析技术、矿体人工智能解释技术等,力争实现我国金属矿地震探测技术的原始创新. 相似文献
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高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤田采空区勘查及注浆检测中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
从煤矿采空区诱发的地质灾害对国民经济建设的危害和采空区探测与治理的现实意义出发,总结了煤矿采空区探测中的地球物理方法技术现状,分析了开展煤矿采空区地球物理探测的物性差异前提.在简要介绍高密度电阻率法和瞬变电磁法基本原理的基础上,结合我国新疆某地区的探测实例,研究总结了高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用效果.结果表明,由于煤矿地下采空区和未采区之间存在有明显导电性(电阻率)差异,使用高密度电法和瞬变电磁法综合勘察煤田采空区效果较好,工作区120 m以上浅部采空区采用高密度电法探测,其定量解释结果精度较高,而100~350 m深度范围内采用瞬变电磁法探测作定量推断解释效果较好.文章还结合应用实例探讨了利用高密度电阻率法评价煤矿采空区注浆治理效果的可行性. 相似文献
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为探讨综合物探方法在石膏矿采空区探测应用的适宜性和局限性,本文以荆门市石膏矿采空区为研究对象,选用高密度电法、激电中梯法以及地震映射法等综合物探方法开展石膏矿采空区探测工作,辅以钻探工作加以验证,对以上三种物探方法在石膏矿采空区探测的适用性和优缺点进行了对比分析.分析结果表明:高密度电法高效便捷,但其精度有限,可以用于圈定采空区的大致分布和范围;激电中梯法能简单直观地查明采空区充水现状,其勘查结果对石膏矿采空区稳定性分析及发展趋势预测十分重要;地震映射法精度高,探测效果好,可用于石膏矿采空区治理靶区的详细勘查,但其工作效率低,且无法查清采空区的充水特征.综上可知,在石膏矿采空区勘查实际应用中,应根据不同的地质条件以及勘查目的,合理选用物探方法组合及试验参数,对各方法的成果要相互验证,取长补短,才能有效提高勘查成果准确性和可靠性. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(3)
在金矿采空区钻孔定位时,较多地依据二维高密度电法剖面反演来计算采空区的位置及产状,由于金矿采空区产状变化复杂,二维反演仅反映了采空区沿纵断面的展布形态,因采空区影响范围内测点较少至使反演目标边界误差较大,盲目布设钻孔会造成探测成本的提高,为实现精确探查,精准反演采空区的边界范围、走向及倾向,提高钻孔准确率,降低勘察成本,在蓬莱大柳行金矿试验通过布设多条等距高密度电法剖面(剖面间距为50 m、点距20 m),构造了不均匀测网,利用高密度电法仪采集温纳排列测深数据,将该排列数据进行了对称四极测深数据格式转换.采用该测网建立了三维电阻率反演数据格式,进行了三维电阻率反演,经钻探验证采空区中心埋深与三维电阻率反演低阻体埋深误差3.1 m.最终反演迭代精度与二维高密度电法剖面反演精度相差9.5%,为准确布钻提供资料. 相似文献
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Ettore Cardarelli Michele Cercato Antonio Cerreto Gerardina Di Filippo 《Geophysical Prospecting》2010,58(4):685-695
Near‐surface cavities can pose serious hazards to human safety, especially in highly urbanized town centres. The location of subsurface voids, the estimation of their size and the evaluation of the overburden thickness are necessary to assess the risk of collapse. In this study, electrical resistivity tomography (ERT) and seismic refraction tomography data are integrated in a joint interpretation process for cavity location in the city of Rome. ERT is a well established and widely employed method for cavity detection. However, additional information provided by seismic refraction tomography is capable of eliminating some potential pitfalls in resistivity data interpretation. We propose that the structure of the cavities defined by ERT can be used as a base to optimize seismic refraction tomography investigations within the framework of a joint interpretation process. Data integration and the insertion of a priori information are key issues for reducing the uncertainties associated with the inversion process and for optimizing both acquisition procedures and computation time. Herein, the two geophysical methods are tested on both synthetic and real data and the integration of the results is found to be successful in detecting isolated cavities and in assessing their geometrical characteristics. The cavity location inferred by geophysical non‐invasive methods has been subsequently confirmed by direct inspection. 相似文献
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A geophysical study that involved different techniques was carried out with the aim to improve the knowledge of the archaeological site where the Basilica of Maxentius was founded and to discern individual covered structures (foundations).Vertical Electrical Sounding (VES), seismic refraction and Electrical Resistivity Tomography (ERT) studies were performed in the archaeological site. VES and seismic refraction allowed to characterise the main geological formations of the hill where the Basilica was built and to distinguish the concrete floor and backfilling. Electrical data were processed using different algorithms; their results were compared to appraise the inverted models' robustness.ERT inversion algorithms were used to delineate shape and size of a much more complex structure, that were originally expected from archaeological excavation plan. The results of the commercial program were used as a posteriori information to include them in the algorithm proposed by the authors; the sequential use of the programs defined a processing procedure.The integrated use of different geophysical techniques reduced a great deal the intrinsic ambiguities of each method. Direct explorations (boreholes and archaeological excavations) confirmed the geophysical results. 相似文献
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基于交叉梯度结构约束的不同数据的联合反演可以提高地球物理成像的可靠度,但是由于不同观测数据对地下介质的灵敏度不同以及不同反演系统灵敏度矩阵元素的数值可能存在较大的差异,导致构建和求解联合反演系统存在很大的挑战.针对以上问题,本文提出一种新的基于单独反演模型更新量与交叉梯度结构约束相结合的联合反演策略.该策略利用单独反演系统分别确定出各个模型的更新量,然后利用它们约束交叉梯度系统的反演,得出新的模型更新量.通过这样的方式,有效实现了数据拟合与结构约束的平衡,实现了基于交叉梯度联合反演的目标.新的联合反演策略不需要对原来单独反演程序修改即可实现联合反演,减小了联合反演实现的难度,极大地提高了联合反演的易实现性,而且避免了联合反演矩阵存储及结构过于复杂难以求解的问题.基于新的策略,本文首次实现了基于交叉梯度结构约束的三维地震走时与直流电阻率联合反演.合成模型测试表明,与单一成像相比,联合成像减少了地震走时反演中出现的干扰异常并提高了电阻率反演的分辨率. 相似文献
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利用物探方法准确高效地探测输电线路下方采空区的位置和范围对电网安全、稳定地运行具有十分重要的意义.根据采空区的地球物理性质,常使用电阻率法、电磁法、地震法等对其进行探测,但是,由于工区的干扰以及物探资料解释的多解性,单一的探测方法常常难以取得理想的效果.本文综合利用电测深法和浅层地震反射方法对高压架空线路下方采空区进行... 相似文献
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长乐一南澳断裂带出露于福建沿海地区,由于海陆过渡带的特殊性,地球物理探测受到许多限制,难以获得由陆到海的清晰而准确的深部构造形态.2014年福建省地震局采集了横跨长乐一南澳断裂带的广角反射/折射剖面(HX-6),由于观测系统的缺陷和原始资料信噪比等问题,单纯使用地震数据反演长乐一南澳断裂带的深部地壳结构有很强的不确定性,无法解答断裂带两侧地壳结构存在何种差异,影响了对断裂带构造属性和区域构造演化的正确认识.基于岩石波速和密度有良好的对应关系,地震-重力联合反演可以有效降低多解性.本文采用地震走时拟合和重力异常拟合同步进行的方法,利用最新采集的高质量P波地震走时数据与高精度实测重力数据,反演得到了连城一厦门一金门外海剖面的二维地壳波速-密度结构模型.联合反演结果显示:长乐一南澳断裂带两侧地壳厚度差约3 km,壳内分层结构和上地幔顶部波速-密度无显著变化,推断长乐一南澳断裂带是华南地块正常陆壳和台湾海峡减薄陆壳的分界,本研究结果为进一步研究该区深部构造环境和长乐一南澳断裂带的地球动力学意义提供了新的地球物理学证据. 相似文献
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Many joint inversion schemes use 1D forward modelling in the integrated interpretation of various geophysical data. In extending the joint inversion approach to the investigation of 2D structures, the discretization of the model parameters and the appropriate choice of the forward‐modelling procedure play a very important role. In this paper, a hybrid seismic–geoelectric joint inversion method is proposed for the investigation of 2D near‐surface geological structures. The electric and seismic models are coupled together through the use of common boundaries between the adjacent layers. Assuming a 2D model composed of homogeneous layers with curved boundaries, a fast ray‐tracing algorithm is used for the calculation of refraction seismic traveltime data. In the geoelectric forward modelling, a locally 1D approximation is used. The boundary surfaces are written in the form of series expansion; the inversion algorithms are formulated for the expansion coefficients and the petrophysical parameters as unknowns. Two versions of the inversion method are proposed: in versions A and B, interval‐wise constant functions and Chebyshev polynomials are, respectively, used as basis functions of the series expansion. The versions are tested by means of synthetic and in situ measured data. The tests show that both methods are stable and accurate. 相似文献
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SLG地区天然气资源量丰富,是我国油气增储上产的重要区域,利用叠后地震描述进行储层预测时多解性很强.本文针对SLG地区盒8段储层,充分利用了叠前地震资料信息丰富的特点,以AVO模型正演技术为基础,研究含气砂岩的地球物理响应特征.利用弹性波阻抗反演和叠前同步反演等技术,开展了叠前储层预测和含气性检测,形成了叠前地震描述技术系列.实际钻探结果表明,预测结果的精度较高,表明利用叠前地震描述技术进行SLG地区盒8段储层预测是可行的. 相似文献
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重力反演方法是研究地壳结构和物性界面起伏的有效地球物理手段之一.本文收集了南北地震带南段67个已有的固定台站接收函数反演的Moho面深度结果,并使用基于EGM2008重力异常模型计算的布格重力异常,验证了本文提出的重震联合密度界面反演方法的有效性.利用接收函数对台站下方Moho面深度估计作为先验约束,定义了一类评价函数,通过对重力反演算法中尺度因子,平移因子和稳定性因子的最优选择,最小化重力反演结果与接收函数模型之间的差异.结果表明,本文提出的方法,可以有效地同化不同地球物理方法获得的反演模型,且通过重震联合反演可以改进由于对空间分布不均匀的接收函数结果插值可能而引起的误差.本文还通过引入Crust1.0的Moho面深度为初值,同时考虑地壳密度的横向不均匀分布,通过模型之间的联合反演有效改善了地球物理反演模型间的不一致性问题.本文反演得到的最优化Moho面深度模型与已知67个台站位置接收函数模型之间的标准差约1.9km,小于Crust1.0与接收函数结果模型之间标准差为3.73km的统计结果.本文研究结果对于同化重震反演结果、精化地壳密度界面模型,都具有十分重要的参考意义. 相似文献