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本研究实现了一套基于有限差分（FD）方法的大地电磁测深数据带地形三维反演算法及代码.其中,在大地电磁场正演数值模拟方面,开发了起伏地形条件下基于交错网格剖分、有限差分方法的大地电磁测深三维正演代码;在满足平面波场假设的前提下,使用长方体网格剖分模拟三维起伏地形,实现了带地形三维正演计算;并设计理论模型进行试算,经试算结果与前人的有限元法计算结果对比,验证了所研发的带地形三维正演计算的正确性与可靠性.在反演方面,本研究基于非线性共轭梯度方法编写了大地电磁测深带地形三维反演代码,试验了不同的共轭梯度搜索因子β,避免了目标函数对海森矩阵（参数二次导数矩阵）的显式计算和存储,初步实现了大地电磁资料的带地形三维反演.最后,对一系列理论模型进行正演计算,利用其生成的合成数据模拟实测数据进行反演,并与现有的不带地形大地电磁测深三维反演结果比较,检验了所研发的带地形三维反演计算的可靠性与稳定性. 相似文献
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地面磁共振测深是目前唯一直接探测地下水的地球物理方法,具有灵敏、高效、无损等优点,在地下水探测中具有独特优势.玄武岩含水层常富含锶、偏硅酸等矿物质,为潜在矿泉水水源地,但其内部磁性矿物的存在限制了常规地面磁共振测深方法的应用.针对这一难题,笔者分别采用FID和CPMG两种脉冲序列开展了地面磁共振测深实验,结合钻孔资料验证了该方法的可行性.通过对两种脉冲序列反演弛豫时间和含水量的对比研究,发现FID脉冲序列反演获得平均横向弛豫时间T2*受非均匀磁场主导,并不能反映含水层孔隙度大小,但反演含水量结果优于CPMG脉冲序列;CPMG脉冲序列可以反演横向弛豫时间T2,但易导致含水量低估.因此,笔者认为在磁性含水层地面磁共振测深中,可采用FID脉冲序列反演含水量并结合CPMG脉冲序列反演T2,实现对含水层富水性和孔隙度大小进行探测. 相似文献
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直流电阻率测深中对转换函数曲线的直接反演法 总被引：3，自引：0，他引：3
根据三极和对称四极直流电阻率测深的转换函数曲线性质,用大地电磁测深中BOSTICK相同的方法,导出了对电阻率转换函数曲线的直接反演公式。经过对6个模型的电阻率转换函数曲线进行反演检验,该公式虽能近似反映地电断面情况,但误差较大。本文对视电阻率测深曲线的直接反演公式进行改进,得到了另外两种精度较好的直接反演公式。同时给出了对一些例子。 相似文献
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海岸效应对近海地区大地电磁测深数据畸变作用研究 总被引：4，自引：3，他引：1
在近海地区采集的大地电磁测深数据通常受到海岸效应的影响,使得大地电磁测深数据发生畸变,因而很难利用大地电磁测深资料较为可靠地获得地下深部的电性结构.本文通过正演模拟方法,分析和总结海水深度变化和海底地形变化对近海地区大地电磁测深数据的畸变影响.当测区与海岸线的距离小于目标频率的大地电磁场趋肤深度时,高导海洋的存在会严重影响测区内电磁场的分布.由于海岸效应的影响,大地电磁测深视电阻率曲线和相位曲线均会发生不同程度的畸变,在低频部分,这种畸变作用尤为明显.大地电磁测深一维Occam反演方法和二维非线性共轭梯度反演方法,对近海地区浅部地层具有较好的反演效果.随着海水深度的增加和海底地形的复杂变化,两种反演方法均会出现不同程度的假异常,为地质解释工作造成了影响.近渤海地区的实测大地电磁测深数据在低频部分可能受到海岸效应的影响而导致视电阻率曲线的严重畸变. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(1)
目前瞬变电磁测深资料的反演基本局限于一维,且多数是基于最小二乘法,实际上是将非线性问题做线性化处理,再利用迭代的方法逐步逼近最优解,所以在一定程度上会丢失许多细节信息,同时极度依赖初始模型,易陷入局部最优解,而非全局最优解.为提高瞬变电磁测深法的反演解释精度,本文以瞬变电磁测深的一维正演理论为基础,同时针对野外实测资料的特点,建立非线性反演问题的目标函数,考虑到现有非线性反演算法存在的易陷入局部优化和过学习等问题,首次引入了一种当前优化领域的十分新颖且性能优良的智能优化算法——ABC(人工蜂群)算法,来求解反演问题.ABC算法对求解多极值非线性问题优势明显,它不需要了解待求解问题特殊信息,只需要对问题进行优劣的比较,通过单独人工蜂的局部寻优的行为,最终将全局最优值突显出来,具有很快的收敛速度.通过在Matlab平台下对算法参数的详细试算研究,最终确定了一套最佳反演参数,并以二、三、四层的地电模型为例进行了验证.在野外实测资料的反演解释中,经过与实地钻孔资料及其他反演方法的对比分析,表明利用ABC算法建立的瞬变电磁测深一维反演系统具有明显的理论优势和实用价值. 相似文献
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应用大地电磁测深法,对秦皇岛-唐山沿海地区进行地热资源勘查.在该测区布设6条测线,获得103个测点的野外资料.采用先进的数据处理和反演方法,得到大地电磁测深剖面二维反演电阻率模型,根据当地区域地质资料,对地层、断裂构造进行推断解释,并结合华北地区地热资源类型及其与地质构造特征的关系,圈定该测区地热资源远景区. 相似文献
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三维电阻率探测的线性反演和非线性反演中均存在着多解性的固有难题.电阻率线性反演方法的效率较高,但反演结果对初始模型的依赖性较强,易陷入局部极小;而非线性反演方法不依赖初始模型,但搜索效率极低,尚未见到关于三维电阻率非线性反演的文献.针对上述问题,融合线性与非线性反演方法的互补优势,提出了最小二乘法(线性方法)与改进遗传算法(非线性方法)相结合的混合反演方法的概念和思想.首先,提出了将介质电阻率变化范围作为不等式约束引入反演方程的思路,以实现压制多解性、提高可靠性的目标.提出了宽松不等式约束和基于钻孔推断的局部严格不等式约束的获取及定义方法.在此基础上,分别提出了基于不等式约束的最小二乘线性反演方法和遗传算法非线性反演方法.其次,对于遗传算法在变异搜索方向控制、初始群体产生等方面进行了改进,优化了其搜索方向和初始群体多样性.然后,提出了混合反演方法及其实现方案,利用改进遗传算法进行第一阶段反演,发挥其对初始模型的依赖程度低的优势,搜索到最优解附近的空间,输出当前最优个体;利用最小二乘法进行第二阶段反演,将遗传算法得到的当前最优个体作为初始模型,在最优解附近空间执行高效率的局部线性搜索,最终实现地电结构的三维成像.最后,开展了合成数据与实际工程算例验证,与传统最小二乘方法进行了对比,发现混合反演方法在压制多解性、摆脱初始模型依赖和提高反演效果方面有较好效果. 相似文献
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作为全局非线性优化的新方法之一的遗传算法,近年来已从生物工程流行到大地电磁测深资料解释中.然而,大地电磁反演问题具有不适定性,解的非唯一性.通过结合求解不适定问题的Tikhonov正则化方法,本文采用实数编码遗传算法求解大地电磁二维反演问题.此算法在构建目标函数时引入正则化的思想,利用遗传算法求解最优化问题.常规的基于局部线性化的最优化反演方法易使解陷入局部极小值,而且严重的依赖初始模型的选择.与传统线性化的迭代反演方法相比,实数编码遗传算法能够克服传统方法的不足且能获得更好的反演结果.通过对大地电磁测深理论模型进行计算,结果表明:该算法具有收敛速度快、解的精度高和避免出现早熟等优点,可用于大地电磁资料解释. 相似文献
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地面磁共振法(MRS)因具有定性、定量分析地下水能力,而备受关注.传统磁共振地层含水量反演多采用均匀半空间模型,忽略电阻率分布信息对结果的影响.针对这一问题,本文基于多层电介质中磁共振响应理论,提出MRS与瞬变电磁(TEM)联合反演方法,通过电阻率分布信息对含水量反演过程的实时修正,提高了解释结果的准确度.反演算法采用自适应遗传算法(AGA)进行,基于繁殖规则,动态调整交叉概率和变异概率,解决了标准遗传算法易未成熟收敛而难以得到全局最优解问题.模型数据表明,含噪10%情况下,联合反演仍能较准确地反映地下含水单元模型结构,对比MRS单独反演优势明显.同时,内蒙古白旗野外观测数据联合反演结果与钻井资料基本一致,充分验证了AGA反演算法的实用性及MRS-TEM联合反演的实际意义. 相似文献
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Feasibility of waveform inversion of Rayleigh waves for shallow shear-wave velocity using a genetic algorithm 总被引：1，自引：0，他引：1
Chong Zeng Jianghai Xia Richard D. MillerGeorgios P. Tsoflias 《Journal of Applied Geophysics》2011,75(4):648-655
Conventional surface wave inversion for shallow shear (S)-wave velocity relies on the generation of dispersion curves of Rayleigh waves. This constrains the method to only laterally homogeneous (or very smooth laterally heterogeneous) earth models. Waveform inversion directly fits waveforms on seismograms, hence, does not have such a limitation. Waveforms of Rayleigh waves are highly related to S-wave velocities. By inverting the waveforms of Rayleigh waves on a near-surface seismogram, shallow S-wave velocities can be estimated for earth models with strong lateral heterogeneity. We employ genetic algorithm (GA) to perform waveform inversion of Rayleigh waves for S-wave velocities. The forward problem is solved by finite-difference modeling in the time domain. The model space is updated by generating offspring models using GA. Final solutions can be found through an iterative waveform-fitting scheme. Inversions based on synthetic records show that the S-wave velocities can be recovered successfully with errors no more than 10% for several typical near-surface earth models. For layered earth models, the proposed method can generate one-dimensional S-wave velocity profiles without the knowledge of initial models. For earth models containing lateral heterogeneity in which case conventional dispersion-curve-based inversion methods are challenging, it is feasible to produce high-resolution S-wave velocity sections by GA waveform inversion with appropriate priori information. The synthetic tests indicate that the GA waveform inversion of Rayleigh waves has the great potential for shallow S-wave velocity imaging with the existence of strong lateral heterogeneity. 相似文献
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斜向探测是获取电离层状态信息的重要手段之一,对斜测电离图的反演可以得到电离层的相关结构参数.遗传算法是一种有效的并得到普遍应用的反演方法,该算法的求解不依赖于初值的选择,可以有效地减少反演问题解的非唯一性,但也存在“过早收敛”和局部搜索能力差等缺陷,从而导致反演精度下降,影响反演结果的可靠性.本文提出将基于模拟退火的混合遗传算法应用到斜测电离图的参数反演中,该算法不仅把握总体能力强,且具有较强的局部搜索能力,是遗传算法和模拟退火算法的优势互补.为了验证该算法反演结果的可靠性和稳定性,首先分别采用遗传算法、模拟退火算法和混合遗传算法对合成的电离图进行反演,反演参数包括临界频率,最大电子浓度和半厚度.通过对三种算法反演结果的对比,得出混合遗传算法的反演结果最接近真实值,需要的迭代次数也远远小于其他两种算法;通过改变种群大小和总迭代次数来判断参数值的改变对三种算法反演结果的影响,得出混合遗传算法有效地降低了参数的选取对反演结果的影响.然后用这三种反演算法对实测电离图进行反演,并将它们的反演结果与斜测链路中点的实际垂测数据进行比较,结果显示混合遗传算法84.62%的反演结果可以控制在误差范围之内,高于遗传算法（76.93%）和模拟退火算法（65.38%）.这些都表明了混合遗传算法的反演结果具有较强的可靠性,在反演的寻优能力和稳定性上要明显优于遗传算法和模拟退火算法,对实测电离层图的反演具有很强的借鉴意义和应用价值. 相似文献
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针对核磁共振测井双TW观测数据分析和流体识别的需要,研究了基于全局搜索的遗传算法和局部搜索的最小二乘法的联合反演算法,实现了核磁共振双TW观测数据处理.首先,研究了饱和油气水岩石物理模型的核磁共振双TW观测模式的测井响应机理;然后,利用全局搜索性能优良的遗传算法, 对核磁共振回波差数据进行了反演,计算出了流体的核磁弛豫性质及其体积;最后,以遗传算法的反演结果为初值, 利用阻尼最小二乘方法对双TW回波串进行更精细的反演,计算出了双TW的T2分布、孔隙度和流体饱和度.理想模型的合成数据和实际测井资料应用表明,遗传算法与最小二乘方法相结合是一种行之有效的联合反演方法,能较好地实现核磁共振测井双TW观测数据的处理和流体评价. 相似文献
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Raghu K. Chunduru Mrinal K. Sen Paul L. Stoffa R. Nagendra 《Geophysical Prospecting》1995,43(8):979-1003
The inversion of resistivity profiling data involves estimation of the spatial distribution of resistivities and thicknesses of rock layers from the apparent resistivity data values measured in the field as a function of electrode separation. The drawbacks of using traditional curve-matching techniques to solve this inverse problem have been overcome by iterative linear techniques but these require good starting models even if the shape of the causative body is asssumed known. In spite of the recent developments in inversion techniques, no robust method exists for the inversion of resistivity profiling data for the simple model of dikes and spheres which are the classical models of geophysical prospecting. We apply three different non-linear inversion schemes to invert synthetic resistivity profiling data for the classical models embedded in a uniform matrix of contrasting resistivity. The three non-linear algorithms used are called the Metropolis simulated annealing (SA), very fast simulated annealing (VFSA) and a genetic algorithm (GA). We compare the performance of the three algorithms using synthetic data for an outcropping vertical dike model. Although all three methods were successful in obtaining optimal solutions for arbitrary starting models, VFSA proved to be computationally the most efficient. 相似文献