井-井电阻率2.5维近似成像研究

在使用有限单元法解决了井-井2.5维正演问题后,采用矩形剖分方式将井间剖面离散成若干个点,再将正演所得的视电阻率数据采用一种新颖的方式分配重组到井间每个离散点上,绘制出了井间剖面电阻率近似成像图。该近似成像方法避开了反演成像中庞大的内存需求和计算量,计算效率高,并且成像结果表明该方法具有较好的效果,是一种行之有效的井间视电阻率资料处理手段。     

时移电阻率反演模拟研究

电阻率法可用于地表浅层的探测,也可用于对动态地下目标进行监测。对于监测数据的反演,不同数据集的单独反演存在一定缺陷,为此本文在常规电阻率反演算法的基础上,推导了时移电阻率反演公式,实现了时移反演算法程序;为了论证时移反演算法对动态地下目标成像的优越性,建立一组多个正演模型,利用模拟数据进行单独反演和时移反演,并对比两种方法的结果。研究表明,尽管两种算法都能圈定动态地下目标体,但时移反演算法可以消除不同观测数据集中所包含的随机误差,减少假异常的出现。     

二维电阻率图像重建的一种新方法

本文提出了一种新的二维电阻率成像方法,即电阻率层析成像.介绍了电阻率成像的几种供收方式,借鉴地震波和电磁波的反投影技术,应用电阻率反投影并联合使用常规算法,即导电α中心法作正演计算、非线性最小二乘法作反演修改,从而进行二维电阻率的图像重建.用Fortran语言编制了实现上述过程的程序,进行了大量数字模拟实验,获得较好的成像效果.     

Zohdy方法在三维电阻率测深数据反演中的应用

三维电阻率测深数据采用Zohdy方法近似反演,正演计算采用有限单元法,反演初始模型由测量视电阻率数据给出,通过比较实测视电阻率值和预测模型计算的视电阻率值对数差来修改模型网格电阻率.为了解决任意电极距测深数据的反演,采用大、小双网格剖分,大网格反映地下电性分布情况,小网格用于实际有限元正演计算.文章对加5%随机噪声的模型理论视电阻率测深断面数据和实测视电阻率测深断面数据进行反演.结果表明该反演方法需要的内存小、计算量少,并能够取得很好的反演效果.     

井间电阻率成像中Frechet导数的算法比较

在用有限元法作电阻率反演计算中，求Ｆｒéｃｈｅｔ导数很重要。本文采用２．５维有限元法，对井间电阻率成像中的二极（ＡＭ）装置，分别用标准方法，格林函数法和扰动法计算了Ｆｒéｃｈｅｔ导数数值解，并对三种算法作了比较     

土耳其西部伊兹密尔市Altndag滑坡区地球物理勘查

位于土耳其西部伊兹密尔市hltlndag地区的滑坡是其他自然灾害的诱发因素之一,利用电阻率成像法（ERT）和地震折射层析法（SRT）对该滑坡区开展地球物理勘查。在滑坡体上沿南-北和东-西剖面采用了温纳-施兰贝尔电极排列方式做了4个剖面的电阻率层析成像勘查和采用纵波地震检波器沿着与南-北向电阻率剖面一致的一条剖面开展地震折射层析勘查。使用最小二乘法反演技术处理电阻率和地震数据。利用一种不基于射线追踪的方法对地表折射数据进行初至波走时反演。这种方法通过对波走时的函数描述导出雅可比矩阵,而该矩阵由基于单元慢度扰动的有限差分近似法计算得出。利用程函方程求解走时。通过利用这些方法均获得了有关滑坡体内部结构、物理特征和滑动面几何形状的有价值的结论。滑坡体物理的特点是电阻率和地震波速度均较低。电阻率成像结果同时表明,这些低电阻率区与滑坡体中水、粘土含量较高有关。把固结的碎屑岩层假定为滑坡区基岩,该碎屑岩层的物理特点是电阻率相对较高（中等）和地震波速度很高。通过南一北向剖面的电阻率和地震折射数据综合解译,有助于我们确定滑动面的几何形状和滑坡体厚度的变化。沿该剖面存在一个不断变化的滑动面,且在剖面中部和北部（坡脚区）滑坡体的厚度较大。此外,我们认为滑坡体的水含量在滑坡体运动中起着关键作用。     

考虑激发极化效应的瞬变电磁一维Occam反演

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应,对于观测数据负值部分的解释一直存在问题,这影响了反演解释的真实性和可信度。对此,本文首先将Cole-Cole复电阻率模型加入正演计算,并验证了计算的准确性。然后在阻尼最小二乘法的基础上加入Occam平滑约束来构建反演方程,能够同时反演出零频电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数,实现了一维瞬变电磁复电阻率反演算法。最后,建立具有不同程度激发极化效应的典型层状理论模型进行反演试算与结果分析,结果表明,在激发极化效果明显的低阻高极化地层中,复电阻率反演效果更好。与实电阻率反演结果的对比说明,瞬变电磁复电阻率反演既可以达到实电阻率的常规反演效果,也能解决实电阻率无法实现的负值拟合问题。     

基于支持向量机回归的电阻率成像反演

以电阻率成像为应用背景,研究了在有限学习样本下,支持向量机回归在电法反演中的建模方法,对反演建模时样本划分、数据预处理、反演流程、评估指标等关键技术进行了分析,给出了一种基于交叉验证(CV)的支持向量机参数寻优方法;通过比较RBF核函数在不同的参数ε下对反演结果的影响,建立了优化的电阻率成像SVR反演模型。     

双侧向测井反演的差分进化方法

在双侧向测井反演中,采用差分进化和Levenberg-Marquardt方法进行了三参数（侵入半径、侵入带电阻率、原状地层电阻率）混合反演,从实际计算来看,反演结果精确度较高。由于差分进化优化算法对初值依赖性较低,算法也较为稳定,这就增加了反演结果的可信度。     

基于聚类的煤矿井下钻孔瞬变电磁异常响应边界成像方法

为了提高煤矿井下钻孔瞬变电磁反演成像结果中的异常响应边界识别和解译能力,完成掘进工作面前方隐伏水害精准刻画、隐蔽致灾因素精细分析等地球物理解释,提出应用无监督机器学习中的聚类方法分析钻孔瞬变电磁处理成果。根据电阻率数值分布特征和2种聚类方法的特点,选择K-Means聚类算法对电阻率成像结果进行聚合分类;在聚类计算过程中,应用最远距离原则确定类簇的初始质心,选用欧氏距离作为距离计算方法,采用基于组内平方误差和的肘部法则确定聚类数目。针对掘进工作面前方的隐伏水害,分别采用三维数值模拟和井下现场应用实例进行了实用性和有效性验证。研究结果表明:该方法可自动识别最佳类簇数目,对电阻率实现准确聚类,聚类成像结果能改善原始成像模型的光滑过渡问题,突出异常响应边界,清晰显示异常响应形状和位置,有效帮助对钻孔瞬变电磁超前探测反演结果中的隐蔽致灾水体进行识别和归类。      

高密度电阻率法在广东省工程勘察中的应用实例

高密度电阻率法在应用佐迪反演、Windows成图处理等方法后,其优越性、准确性大为提高。本文介绍了笔者在广东省应用该方法进行工程勘察的几个实例,并据此讨论了高密度电阻率法的特点及其应用研究方向。     

高密度电阻率法研究进展

文中从高密度电法系统的发展、电极排列方式,反演方法及应用等方面,介绍了高密度电阻率法的应用研究进展。说明了高密度电法仪器从集中式到分布式,电极排列方式为适应地形变化等因素的影响,由某一种排列方式发展到组合排列和自定义排列方式。反演方法由早期的最小二乘反演发展到佐迪反演、基于born近似反演等反演方法,且从一维发展到三维,甚至四维。反演软件也从二维反演发展到三维反演,如德国DMT公司的反演软件从Res2DINV发展到Res3DINV,美国AGI公司的Earthimnge反演软件可以进行水域、跨孔高密度电法发演。列举了高密度电法近几年来在多个领域的应用概况,最后,文章总结出高密度电法仪器的发展方向为：提高发射机功率,增大供电电流,以及增加排列长度,提高仪器通道数量;带地形的非线性共轭梯度三维反演具有需要内存小、计算速度快,可以更好的定位鼻常体的幸间位置等优点．将会得到受为广泛的应用．     

基于边界约束有限内存的拟牛顿CSAMT一维反演及应用

可控源音频大地电磁法（CSAMT）正演具有计算耗时、精度低的特点;常规的反演方法边界处理简单,占用内存大,搜索方向也难以精准,严重影响反演效果。为了实现CSAMT快速高精度正演,改善边界处理方法以减少内存占用,优化搜索方向以减少迭代反演次数,提出基于边界约束有限内存的拟牛顿CSAMT一维反演方法。首先,在CSAMT正演中基于高斯积分与并行算法实现了一维介质模型条件下有限长导线源激发的水平电场快速高精度计算。其次,在反演方法中,分别构建了基于相对误差和绝对误差的两种目标函数,并引入光滑模型约束,采取自适应正则化策略更新正则化因子,并采用基于边界约束的有限内存拟牛顿算法（LBFGS_B算法）,实现了CSAMT一维准确快速反演。以含低、高阻薄层的多层地电模型的水平电场E_x振幅为反演数据进行直接反演和模型检验。结果表明,该方法能够反映出地层电阻率随深度变化的趋势,并对高、低阻薄层有较好的分辨能力,低阻薄层分辨效果更佳。实际CSAMT资料的反演剖面的分辨率优于常规的连续介质反演方法,地质效果明显,表明该方法具有良好的应用前景。      

基于时延三维电阻率反演的岩溶地下河管道空间分布识别物理模拟研究

岩溶地下河管道空间分布的识别对岩溶区的各类地球科学工作意义重大,文章阐述了采用时延三维电阻率反演技术,开展对地下河管道空间分布识别的研究,在室内灰岩介质下的物理模拟实验结果表明:对雨季管道充水和枯季管道干涸时采集的电阻率数据进行时延反演后,地下河管道的模拟三维空间分布被很好地突显出来,时延反演效果大大地优于对单次采集数据的反演效果,管道充填水时的反演效果次之,管道充填空气时的反演结果很难有效识别地下河管道的空间分布情况。物理模型试验成果可指导野外实践中对岩溶地下河管道的探测研究。      

CSAMT一维全频视电阻率反演

本文采用全频率视电阻率反演,使用2~(-3)~2~(13)Hz频率,并且不做近区和过渡区校正,直接用卡尼亚视电阻率作为反演参数。正演采用虚界面法计算有限长导线在水平层状介质的电磁场分量,反演采用有限内存拟牛顿法。数值模拟采用三层模型和实测数据进行反演,得到了符合地下电性变化的反演模型结果,证实了CSAMT一维全频视电阻率反演具有可实施性。     

CSAMT法在翠宏山铁多金属矿床深部找矿中的应用

翠宏山铁多金属矿为矽卡岩型矿床,矿体具强磁、低阻特征,为可控源音频大地电磁法(CSAMT)在该矿田内进行深部找矿提供了前提条件。野外工作采用磁法和CSAMT对翠宏山普查区进行施测。通过对普查区高精度磁法测量数据处理和CSAMT法测量数据进行二维反演,圈定高磁异常和推断解释出低阻异常和背景区,推断矿体的位置、埋深和范围。经钻孔验证,发现厚大矿体,使翠宏山铁多金属矿床规模上升为大型矿床,也验证了CSAMT法在深部找矿工作中的有效性。     

磁电法基本原理、发展现状及前景展望

磁电法作为一类特点明显的电磁勘探方法在外国(美国、加拿大、澳大利亚等)已经有了成熟的应用,但是该类方法在我国应用研究较少,甚至不为众人所知。本文从数据采集与分析、正反演技术以及应用现状3个方面详细介绍了国内外磁电法的技术原理和发展现状;总结了磁电法的优缺点及适用的条件,对于我国未来磁电法的发展提出了建议。综述表明:1)目前地面数据采集为中梯方式,可以借鉴其他应用成熟的电磁法观测方式;2)磁电法从静电场理论出发无法得到绝对电导率,可以尝试频率域理论;3)地面数据的深度分辨能力需要提高,可以通过多源多分量三维反演来提高反演的准确性;4)建议在国内将磁电法的应用范围扩展到井中、海洋以及环境和工程领域。     

用剩余信息量最小准则实现直流电测深数据的二维自动反演

自Pelton等发表第一篇直接电测深数据的二维反演文章以来，电测深数据的二维反演解释已广泛应用于资源勘探和环境监测，并取得一定效果。然而，由于该方法中加入了人为确定的平滑约束，其反演解释结果具有很大不确定性，使其在实际生产中普及应用受到限制。因此，如何在现有方法的基础上进一步改进完善成为该方法普及应用的关键。为了使反演解释结果既忠于实测数据，又合理地反映地下介质的变化，作者在本文中讨论了基于最大熵谱原理的剩余信息量最小准则实现电测深数据的二维自动反演。作者在文中还介绍了正演计算和偏导数求取中，提高精度和计算效率的技巧。用三个数值模式算例对本文的自动反演方法进行了验证。数值模拟结果表明，基于剩余信息量电小准则的二维自动反演给出的解释结果基本不受人为因素影响，能反映地下介质电阻率的详细变化。     

时域激电单极-偶极、偶极-单极排列测深法二维地电断面成像

介绍了不对称测深法装置的测深原理;在吉林某地进行了激电测深勘探,结果显示:正向单极-偶极和反向偶极-单极采集的视电阻率、视充电率原始数据在拟断面图的分布特征,和大地电磁测深原始数据受到的静态效应类似,视电阻率、视充电率受局部地形和电磁噪声的影响,在拟断面图中呈假的带状异常。正向单极-偶极、反向偶极-单极装置获取的视电阻率、视充电率数据也可分别进行二维反演,但联合单极-偶极/偶极-单极装置测深二维反演地质结果最好,具有采集的数据量大、激电信号强 、穿透深度大、勘探精度高等优点,根据视电阻率、视充电率二维反演在地电断面成像技术,能够准确确定电性异常体的空间分布,为钻探验证电异常提供准确的地球物理依据。     

直流激电测深二维反演的若干问题研究

目前,激电数据的二维反演主要针对高密度激电数据,而对于常规的激电测深则很少涉及.据此,针对常规激电测深二维反演所涉及到的一些技术难点进行探讨.在正演过程中,根据实测数据实现有限元网格自动剖分,并采用双网格系统,用相邻节点电导率双线性连续进行有限元模拟,并对模拟的误差进行校正.在反演过程中,利用互换原理和Broyden的方法计算偏导数矩阵;采用与奇异值分解算法精度相当的共轭梯度算法求解偏导数矩阵方程.最后通过对模拟数据和实测数据进行反演试算,验证本计算方法是可行的.