基于GPS和水准数据的微粒群算法联合反演祁连山北缘断裂三维滑动速率     

刘杰 《大地测量与地球动力学》2019,39(9):906-909

将微粒群算法与位错理论模型相结合，采用中国地壳运动观测网络提供的青藏高原地区2001~2004年GPS测量数据和2000~2006年水准测量数据，通过常规定权和附有相对权比的方法对祁连山北缘断裂的三维滑动速率进行联合反演，并与蚁群算法反演结果进行对比。结果表明，微粒群算法收敛速度快、稳定性高，结合经典位错理论模型，是一种可以有效求解断层三维滑动速率反演问题的优化算法，在大地测量反演领域极具应用潜力。  相似文献   

Gully erosion spatial modelling: Role of machine learning algorithms in selection of the best controlling factors and modelling process     

《地学前缘(英文版)》2020,11(6):2207-2219

This investigation assessed the efficacy of 10 widely used machine learning algorithms (MLA) comprising the least absolute shrinkage and selection operator (LASSO), generalized linear model (GLM), stepwise generalized linear model (SGLM), elastic net (ENET), partial least square (PLS), ridge regression, support vector machine (SVM), classification and regression trees (CART), bagged CART, and random forest (RF) for gully erosion susceptibility mapping (GESM) in Iran. The location of 462 previously existing gully erosion sites were mapped through widespread field investigations, of which 70% (323) and 30% (139) of observations were arbitrarily divided for algorithm calibration and validation. Twelve controlling factors for gully erosion, namely, soil texture, annual mean rainfall, digital elevation model (DEM), drainage density, slope, lithology, topographic wetness index (TWI), distance from rivers, aspect, distance from roads, plan curvature, and profile curvature were ranked in terms of their importance using each MLA. The MLA were compared using a training dataset for gully erosion and statistical measures such as RMSE (root mean square error), MAE (mean absolute error), and R-squared. Based on the comparisons among MLA, the RF algorithm exhibited the minimum RMSE and MAE and the maximum value of R-squared, and was therefore selected as the best model. The variable importance evaluation using the RF model revealed that distance from rivers had the highest significance in influencing the occurrence of gully erosion whereas plan curvature had the least importance. According to the GESM generated using RF, most of the study area is predicted to have a low (53.72%) or moderate (29.65%) susceptibility to gully erosion, whereas only a small area is identified to have a high (12.56%) or very high (4.07%) susceptibility. The outcome generated by RF model is validated using the ROC (Receiver Operating Characteristics) curve approach, which returned an area under the curve (AUC) of 0.985, proving the excellent forecasting ability of the model. The GESM prepared using the RF algorithm can aid decision-makers in targeting remedial actions for minimizing the damage caused by gully erosion.  相似文献   

基于最大球算法定量表征土体空间孔隙网络     

解朝阳  张巍  姚东方  王坚  朱雨辰 《工程地质学报》2020,28(1):60-68

孔隙网络控制着土体渗流、排水固结与基质吸力等重要工程性质。本文介绍了多孔介质孔隙网络最大球建模基本原理与算法。以显微CT扫描振捣干法生成的南京粉砂试样为例,采用最大球算法建立了试样三维重构模型表征单元体(REV)的空间孔隙网络球棍模型,计算得到了样品REV尺度的孔隙网络参数,统计发现,孔隙半径、喉道半径、孔隙配位数、孔隙截面形状因子、喉道截面形状因子与喉道长度等孔隙参数均近似服从正态分布,孔隙体积近似服从衰减型指数分布。孔隙与喉道半径分别分布在100μm与65μm以内,两者数学期望分别为40. 0μm与18. 0μm;配位数分布在25以内,数学期望为5. 1;孔隙与喉道截面形状因子分别分布在0. 01~0. 04与0. 01~0. 05的区间内,两者数学期望分别为0. 019与0. 033;喉道长度分布在100~800μm以内,数学期望为292. 22μm。同时发现,样品中体积小于1. 5×10^7μm^3的小孔隙数量超过90%。本方法可应用于土体细观孔隙结构的定量表征。  相似文献   

基于镁铁-超镁铁岩中单斜辉石主量元素含量的决策树集成算法对比     

孙建鹍  杜雪亮  章宝月  王龙  金维浚  张旗  罗熊  朱月琴 《地质通报》2019,38(12):1981-1991

依靠岩浆构造环境的地球化学成分认识岩浆形成过程是岩石地球化学中的重要应用。当前利用岩石地球化学成分判别构造环境的工作还不够深入。用4种基于决策树的机器学习方法对来自全球新生代洋岛玄武岩(OIB)、岛弧玄武岩(IAB)及大洋中脊玄武岩(MORB)等镁铁-超镁铁岩中单斜辉石的13种主量元素构成数据集进行了岩浆构造环境判别和主要特征排序。通过对比4种基于决策树的机器学习方法,验证了树类算法对于地球化学成分识别问题的有效性,并总结出4种方法在处理岩浆构造环境判别问题时的优劣:决策树算法判别过程更易于理解,但是其准确率欠佳;boosting算法中的AdaBoost和GBDT对于岩浆构造环境的鉴别准确度较高,但构造过程复杂;bagging集成算法随机森林在权衡性能和模型可理解性时不失为一个良好的选择。此外,还通过4种算法的特征重要性排序得出Cr_2O_3,TFeO,TiO_2,FeO和Al_2O_3是进行岩浆构造环境判别的重要成分。  相似文献   

基于CUDA的地震相干体并行算法   总被引：1，自引：0，他引：1  

张全 《地质与勘探》2020,56(1):147-153

相干体技术在地震勘探资料解释方面得到了广泛的应用,由于相干体技术处理的对象是三维地震数据体,所以算法运算时间较长。为了缩短解释周期,本文充分发挥GPU并行计算优势,对C3相干体算法进行并行化分析。从硬盘读取数据到GPU上计算相干值并写入硬盘的整个过程进行分析,剔除了冗余数据的读取,完成了C3相干体算法的并行化设计与实现。最后分别对串行算法与并行算法进行性能测试,结果表明本文设计的并行算法在保证精度的前提下达到了16倍左右的加速比,对加快地震资料解释具有重要意义。  相似文献   

基于分区间泛化Kriging近似模型的船舶局部结构形状优化     

张干锋  王德禹 《海洋工程》2018,36(6):46-57

为提高Kriging近似模型在船舶结构性能多维度响应预测方面的适用性,对常规Kriging近似模型进行分区间泛化改进:一是对设计样本点的各个维度(分量)进行划区,并在每一个分区间内采用最优拉丁超立方(OLhd)取样;二是引入比例系数w1组合高斯与指数型相关函数提高模型对数据的泛化能力,从而在每个划分的区间内建立泛化的Kriging近似模型。通过SCH测试函数,验证了构造的分区间泛化Kriging模型有效性。结合参数化建模和改进Kriging近似模型对某过渡肘板和舱口角隅边界进行形状优化,优化第一阶段由改进的近似模型通过多岛遗传算法得到全局初步的最优解,第二阶段在初步解的基础上缩小优化变量范围,由少量的FEM计算即可在小范围内搜寻到精确的最优设计变量。结果表明:分区间泛化Kriging近似模型在预测多维度响应时较常规Kriging模型预测精度更高;分阶段的形状优化流程在保证极小误差和缩小计算成本的情况下能够得到理想的应力分布和重量优化结果,有助于船舶结构的轻量化研究。  相似文献   

基于贝叶斯框架的各向异性页岩储层岩石物理反演技术   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

刘财  符伟  郭智奇  刘喜武  刘宇巍 《地球物理学报》2018,61(6):2589-2600

页岩岩石物理建模旨在建立页岩矿物组分、微观结构、流体填充与岩石弹性参数的关系.对四川盆地龙马溪组页岩进行岩石物理建模研究，针对页岩黏土含量高、层间微裂缝发育等特点，利用Backus平均理论描述页岩黏土矿物弹性参数，利用Chapman理论计算与水平微裂缝有关的VTI各向异性，并利用Bond变换考虑地层倾角的影响.提出以黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比为拟合参数进行岩石物理反演的方法，并引入贝叶斯框架减小反演的多解性.由已知的黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比作为先验信息，并以测井纵、横波速度作为约束条件建立反演的目标函数，同时利用粒子群算法进行最优化搜索.计算结果表明，基于先验约束和粒子群算法的反演方法能够较准确地反演黏土矿物的弹性参数、孔隙形态参数以及裂缝密度等参数.计算得到的黏土纵、横波速度较高，并且在一定范围内变化，这可能与龙马溪组页岩的黏土矿物组分中具有较高弹性模量的伊利石含量较高有关，同时也与黏土定向排列等微观物性特征有关.反演得到的裂缝密度与纵波各向异性参数ε呈明显的正相关，而与横波各向异性参数γ相关性较小.另外，页岩各向异性参数与黏土垂向的纵横波速度有较强的相关性.  相似文献   

基于F-范数的不确定性平差模型的解算方法     

鲁铁定  朱国红 《大地测量与地球动力学》2018,38(6):557-561

为提高基于F-范数的不确定性平差模型的解算效率，给出直接迭代算法进行参数估计。该算法无需SVD，解算过程简单且易于编程计算，同时给出迭代不收敛时的SVD-解方程算法。二元线性拟合及沉降观测AR模型的算例结果表明，这2种算法正确可行，与SVD-迭代算法具有等价性。当迭代收敛时，宜使用直接迭代算法，收敛速度更快，解算效率更高；当迭代不收敛时，可釆用SVD-解方程算法。  相似文献   

Full moment tensor inversion constrained by double-couple focal mechanism for induced seismicity*          下载免费PDF全文

Yuyang Tan  Haijiang Zhang  Junlun Li  Chen Yin  Furong Wu 《地震科学（英文版）》2020,33(4):177-193

In this study, we propose a new method to determine full moment tensor solution for induced seismicity. This method generalizes the full waveform matching algorithm we have developed to determine the double-couple (DC) focal mechanism based on the neighbourhood algorithm. One major difference between the new method and the former one is that we adopt a new misfit function to constrain the candidate moment tensor solutions with respect to a reference DC solution in addition to other misfit terms characterizing the waveform matching. Through synthetic tests using a real passive seismic survey geometry, the results show the new constraint can help better recover the DC components of inverted moment tensors. We further investigate how errors in the velocity model and source location affect the moment tensor solution. The synthetic test results indicate that the constrained inversion is robust in recovering both the DC and non-DC components. We also test the proposed method on several real induced events in an oil/gas field in Oman using the same observation system as synthetic tests. While it is found that the full moment tensor solutions without using the DC constraints have much larger non-DC components than solutions with the DC constraints, both solutions are able to fit the observed waveforms at similar levels. The synthetic and real test results suggest the proposed DC constrained inversion method can reliably retrieve full moment tensor solutions for the induced seismicity.  相似文献   

基于Remez迭代算法求解差分系数的双相介质自适应有限差分正演模拟          下载免费PDF全文

王文化  文晓涛  张波  张懿疆  王威 《地球物理学报》2020,63(6):2400-2414

利用传统有限差分方法对基于Biot理论的双相介质波动方程进行数值求解时,由于慢纵波的存在,数值频散效应较为明显,影响模拟精度.相对于声学近似方程及普通弹性波方程,Biot双相介质波动方程在同等数值求解算法和精度要求条件下,其地震波场正演模拟需要更多的计算时间.本文针对Biot一阶速度-应力方程组发展了一种变阶数优化有限差分数值模拟方法,旨在同时提高其正演模拟的精度和效率.首先结合交错网格差分格式推导Biot方程的数值频散关系式.然后基于Remez迭代算法求取一阶空间偏导数的优化差分系数,并用于Biot方程的交错网格有限差分数值模拟.在此基础上把三类波的平均频散误差参数限制在给定的频散误差阈值和频率范围内,此时优化有限差分算子的长度就能自适应非均匀双相介质模型中的不同速度区间.数值频散曲线分析表明:基于Remez迭代算法的优化有限差分方法相较传统泰勒级数展开方法在大波数范围对频散误差的压制效果更明显;可变阶数的优化有限差分方法能取得与固定阶数优化有限差分方法相近的模拟精度.在均匀介质和河道模型的数值模拟实验中将本文变阶数优化有限差分算法与传统泰勒展开算法、最小二乘优化算法进行比较,进一步证明其在复杂地下介质中的有效性和适用性.  相似文献