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根据观测数据和模型参数之间的关系,通常将求误差函数的最优问题的方法通常分为线性反演和非线性反演;线性反演要求有相当准确的背景介质模型的条件,这和地球物理问题中的实际情况相矛盾。特殊情况下,线性反演甚至出现发散的情况。而非线性反演不用求目标函数的偏导数,全局随机搜索模型空间的最优解的办法,避免了问题的线性化,在山区复杂地形条件下,通过对比论证,非线性反演能够获取更合理的真实地电模型,从而说明由于非线性反演适应性较强、精度较高已被广泛地应用于地球物理的各个领域。 相似文献
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地震——大地电磁数据非线性联合反演方法研究 总被引：14，自引：0，他引：14
在地球物理数据广义线性联合反演方法的基础上，研究了地球物理数据非线性联合反演方法。对这两种方法的反演效果进行了比较、分析、得出了非线性联合反演方法比广义线性联合反演方法更优越的结论。还对解决迭代公式中数量级不一致的问题进行了论述。 相似文献
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在地球物理数据广义线性联合反演方法的基础上，研究了地球物理数据非线性联合反演方法。对这两种方法的反演效果进行了比较、分析，得出了非线性联合反演方法比广义线性联合反演方法更优越的结论。还对解决迭代公式中数量级不一致的问题进行了论述 相似文献
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地球物理反演中的差分进化算法 总被引：1，自引：0，他引：1
为避免传统线性反演过程中极度依赖初始模型的选取、易陷入局部最优解的问题,在综合研究现有地球物理非线性反演方法的基础上,引入了非线性领域群体智能算法—差分进化算法,并以电测深方法为例,建立起了差分进化算法的非线性反演模型,通过对所建模型试算及实测数据验证,证实该方法具有反演速度快、精度高等优点,并可推广应用于二维或三维电测深反演理论之中。最后将该算法在内蒙古某多金属矿勘查中进行了实际推广,取得了较好的效果。 相似文献
5.
近年来,在物探资料推断解释过程中不断引入一些最优化反演算法.无约束最优化算法往往因为多解性,效果一般都不太好.所以最近在地球物理反演理论方面,已逐渐注意研究在约束条件下的最优解问题.常用的数学工具是线性或非线性规划(带约束)方法,本文着重讨论其中的惩罚函数法,并把它引入磁异常模型和实例的反演计算.计算结果表明,它确能减少反演解的多解性,比一般无约束方法能取得更有意义的结果. 相似文献
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《物探与化探》2021,(4)
面波频散曲线反演是获得地下横波速度结构的重要地球物理方法。常规基于迭代最小二乘等线性反演方法依赖于初始模型,且存在多极值、容易陷入局部最小、反演精度低等问题。基于贝叶斯理论的随机反演方法是一种可以融合先验信息的非线性反演方法,该方法无需人为给定初始模型,仅利用先验信息对模型进行随机采样,根据概率分布筛选接受合适的后验概率密度估计结果,可达到对细节信息的准确估计。本文针对瑞利面波频散曲线,提出了基于GPR数据先验资料约束的贝叶斯马尔科夫蒙特卡洛(MCMC)随机反演方法,通过随机改变模型参数并计算其频散曲线与实际频散曲线的似然函数来选择是否接受新的模型参数,不断重复此过程,最终得到与实际频散曲线拟合效果最佳的最优解以及横波速度解的后验概率密度分布。通过理论模型以及实际数据反演测试,验证了该方法与常规无约束的随机反演相比,可以有效地提高反演速度和反演精度。 相似文献
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地球物理反演是指根据一组观测结果来估计假设的地下模型的参数。因为模型所伴隋的响应可能是模型参数的非线性函数,因此在反演中非线性最小二乘方法是有用的。反演的一种普通类型是利用马奎特—列文伯格法实现迭代的阻尼最小二乘。通常,这种方法是通过常规的方法解有关的法方程来实现的。然而对于同样的法方程采用奇异值分解法(SVD)在计算精度上就会有明显的提高。迭代的最小二乘模拟在地球物理的多种问题中得到了应用,用两个实例来说明:(1)地震子波的反褶积;(2)根据地表重力资料推断一个隐伏台阶的位置。再广而言之,非线性最小二乘反演可以用于估计任意一组能得出适当数学描述的地球物理观测结果所对应的地下模型。 相似文献
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直流电阻率法是一种经济、高效的工程地球物理探测手段,对含水构造敏感。线性电阻率反演是实际探测中的主流方法,但其反演结果容易陷入局部最优,产生错误的地质解译。与之相比,无监督反演方法能够采用物理规律和数据挖掘双驱动训练网络,摆脱对真实模型的依赖,具备在实际数据中全局搜索的可行性。在无监督反演方法的基础上,创新了基于多尺度边缘特征的深度学习边界刻画方法。针对反演成像边界模糊的问题,借鉴地震、电磁勘探中多尺度反演的经验,提出了一种电阻率多尺度反演方法,以多尺度反演目标函数作为损失函数修正网络梯度,有效提高了无监督学习反演的边界刻画能力。在上海市域铁路机场联络线1号风井工程开展现场试验,以5号基坑地连墙渗漏点探测为例,探明了15处低阻异常,指导基坑补强作业,验证了方法的可行性和有效性。 相似文献
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应用地球物理数据处理与分析 总被引：5，自引：1，他引：4
从理论和方法技术两个角度讨论了应用地球物理学数据分析当前存在的问题,并对当前学科发展前沿的非线性反演问题进行了重点分析。笔者认为,当前这个领域主要存在８个理论问题,它们影响了学科的发展,同时还存在４个方法技术问题,限制了应用效果。由于从地球物理数据中提取信息和数据处理中不可避免地产生人造假象是相互矛盾的,当前的研究方向是“最大限度地从地球物理数据中提取信息的同时,有效地抑制人造假象”。主要的研究应集中在非线性技术与地球物理反演的结合部上,以开创非线性反演的理论体系。这个体系应突破正则化思维的束缚,引入非线性系统自组织、地球物理场的非线性属性等新概念,融信息科学、数理科学与地球科学为一体,为全球能源资源的勘查开发和环境监控服务。 相似文献
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左海燕 《物探化探计算技术》1983,(4)
一、前言近年来,由于电子计算技术广泛应用,在物探资料推断解释中引入了一些最优化算法。有关这些算法的基本理论及其在地球物理反演问题中具体应用己有较详尽的论述。但是,一般的无约束最优化算法无论在模型实验还是实际资料处理中都存在多解性,这往往会影响反演结果的可靠程度。因此,最近几年地球物理反演理论己逐渐集中于研究约束条件下的最优解问题。例如Safon、Vasseur以及Cuer(1977)提出利用线性规划方法,在有各种 相似文献
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地面核磁共振模型约束反演含水层参数 总被引：1，自引：1，他引：0
导电模型的地面核磁共振感应电动势是含水量的非线性函数.引入模型约束的迭代反演方法求解该非线性问题的反演.在反演过程中,根据理论公式计算迭代过程中灵敏度矩阵,并采用平坦模型和光滑模型两种约束.对均匀半空间、层状导电模型和实际数据进行了反演模拟,结果表明,模型约束迭代反演方法能从地面核磁共振感应电动势获得含水层较为合理的含水量及分布,且该结果可以从作为初始模型的均匀含水量分布反演得到.对无噪音数据,平坦模型和光滑模型约束对反演的含水量分布影响不大;但当数据存在一定的噪音时,平坦模型约束将比光滑模型约束获得更为精确的含水层参数. 相似文献
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An evolutionary approach is applied to solve the nonlinear well logging inverse problem. In the framework of the proposed interval inversion method, nuclear, sonic, and laterolog resistivity data measured at an arbitrary depth interval are jointly inverted, where the depth variation of porosity, water saturation, and shale volume is expanded into series using Legendre polynomials as basis functions. In the interval inversion procedure, the series expansion coefficients are estimated by using an adaptive float-encoded genetic algorithm. Since the solution of the inverse problem using traditional linear optimization tools highly depends on the selection of the initial model, a heuristic search is necessary to reduce the initial model dependence of the interval inversion procedure. The genetic inversion strategy used in interval inversion seeks the global extreme of the objective function and provides an estimate of the vertical distribution of petrophysical parameters, even starting the inversion procedure from extremely high distances from the optimum. For a faster computational process, after a couple of thousand generations, the genetic algorithm is replaced by some linear optimization steps. The added advantage of using the Marquardt algorithm is the possibility to characterize the accuracy of the series expansion coefficients and derived petrophysical properties. A Hungarian oil field example demonstrates the feasibility and stability of the improved interval inversion method. As a significance, the genetic inversion method does not require prior knowledge or strong restrictions on the values of petrophysical properties and gives highly reliable estimation results practically independent of the initial model and core information.
相似文献13.
常规AVA三参数反演方法均基于横波速度与纵波速度之比γ为常数这一假设条件,且常被近似地取为0.5。然而在许多情况下γ并不为常数,而是在横向与纵向都渐变。若一概假定γ等于0.5,反演出的岩性参数势必要偏离真实值,因此有必要合理地选择γ。笔者基于贝叶斯理论,提出逐次迭代非线性AVA的反演方法。该方法把γ看成横向与纵向都渐变的反演初始背景,通过给定初始模型计算初始背景γ,并采用逐次迭代的策略求解该反演问题,解决了关于γ的选取问题以及由于引入变γ值而带来的非线性问题,提高了AVA三参数反演结果的精确度。 相似文献
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Rural organizational impacts,mitigation strategies,and resilience to the 2010 Darfield earthquake,New Zealand 总被引：1，自引：1，他引：0
Whitman Z. R. Wilson T. M. Seville E. Vargo J. Stevenson J. R. Kachali H. Cole J. 《Natural Hazards》2013,65(3):1849-1861
A methodology for evaluating real-time optimal reservoir releases under flooding conditions that minimizes flood damages for a river-reservoir system is described in this paper. The problem is formulated as a discrete-time optimal control problem in which reservoir releases are the control variables, and water surface elevations and discharges are the state variables. Constraints imposed on the reservoir’s water surface elevations and reservoir releases to the downstream reaches are incorporated into an objective function using a penalty function method. The optimal control model consists of the two primary interfaced components: (1) the U.S. Geological Survey Full EQuation routing model to simulate the unsteady flow dynamics of the river-reservoir system and (2) an optimization technique, simulated annealing that optimizes reservoir releases (flood control gate operations) subject to system constraints. The model solves an augmented control problem. The model was applied to the river-reservoir system of Lake Travis on the Lower Colorado River in Texas. The model application to Lake Travis revealed the usefulness of the model in improving a given operation policy, regardless of the type objective function (linear or nonlinear). The methodology and the operation model developed here are unique since they can be applied to any river-reservoir system, do not require simplification of nonlinearities, and guarantee the determination of an optimal or near-global optima. 相似文献
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全波形反演是一种全新的地震成像方法,主要利用全波形信息反演地下介质参数,通过非线性优化波场理论值和观测值的残差实现波形反演。基于时间域声波方程,建立了时间域波场残差目标函数,以分层模型为例,分别从波场精度、目标函数收敛性和运行时间3个方面,比较了共轭梯度（Conjugate Gradient,CG）算法和拟牛顿算法（Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno,BFGS）反演的效果。同时,应用共轭梯度法对正、逆断层模型和Marmousi模型进行了速度结构反演。反演结果表明:共轭梯度法计算效率较高,反演得到的速度模型精度更高,反演效果较好,是一种有效的波形反演方法。 相似文献
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A Kriging-based surrogate model provides a logically strict and efficient tool to evaluate the system reliability of a slope. However, the constant trend function adopted in the ordinary Kriging (OK) cannot always well capture the nonlinear non-smooth properties of a slope stability problem. Although the universal Kriging (UK) with a linear or a quadratic trend function could be an alternative for some cases, a higher order nonlinear trend function is preferable for some more complicated nonlinear non-smooth cases in the slope stability analysis. To address this problem, a genetic algorithm (GA) optimized Taylor Kriging (TK) surrogate model is proposed for the system reliability analysis of soil slopes in this paper. The proposed surrogate model allows a unified framework of the Kriging, considering different extents of nonlinear properties according to the Taylor expansion order (e.g., can be as high as the fourth order). The GA is introduced to search for the optimal correlation parameters, of which the effectiveness is verified by an analytical example. The feasibility of the proposed surrogate model is then validated by two analytical examples before its application to the practical slope reliability analyses. The results show that the UK model can be incorporated into the TK model, and the TK model provides a higher accuracy and efficiency when facing the highly nonlinear slope stability problems. It is also found that the UK model cannot fully capture the potential nonlinear properties existed in a slope stability model as compared with the higher order TK model. 相似文献
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贾善坡 《水文地质工程地质》2012,39(1):31-35
岩土工程优化反分析是一个典型的复杂非线性函数优化问题,采用全局优化算法是解决这个问题的理想途径。结合ABAQUS有限元软件,提出遗传算法与有限元联合反演法,将有限元程序作为一个单独模块嵌入到遗传算法程序中,以测点的实测值与计算值建立误差函数,编制了遗传算法反演分析程序。并给出应用实例验证了该法的有效性,表明该方法可应用于岩土工程中的反演分析工作。 相似文献