基于改进差分进化算法的阵列侧向测井反演

针对阵列侧向测井反演受给定初值影响的问题,将阵列侧向测井反演问题转化为无约束的非线性全局优化问题,提出了一种基于改进差分进化反演的新方法。在30次随机计算中改进差分进化算法与差分进化算法相比,其寻优成功率可以达到93.3%,平均进化代数为差分进化代数的1/8,其最优适应度也仅为差分进化最优适应度的一半。通过对阵列侧向模型进行反演计算,表明该算法满足电测井反演的需求。改进差分进化方法可有效地解决传统优化方法反演结果对初值的依赖性问题。     

电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的计算

在前人工作基础上,对电测深法一维正演解析解递推电阻率转换函数求偏导,给出了电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的解析计算方法;根据Seigel体激发极化理论,采用视电阻率对介质电阻率偏导数矩阵的线性组合,计算出了电测深法的视极化率,其结果与"等效电阻率法"计算视极化率最大相对误差小于1.1%。在一次正演计算过程中就可以同时得到视电阻率、视极化率以及视电阻率对介质电阻率的偏导数矩阵,提高了计算效率,也为后续的多层地电模型电测深法数据优化反演计算提供了关键性技术。     

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.     

地球物理反演中的差分进化算法

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。     

直流电阻率三维正演的预条件共轭梯度法研究

三维电阻率法对反演的精度和速度的要求越来越高,而正演是反演的基础,因此直流电阻率三维正演计算的速度和精度是三维电阻率反演实用化的关键。这里利用对称超松弛预条件共轭梯度法(SSOR-PCG),求解有限差分法离散生成的大型稀疏线性方程组,预条件矩阵的选择大大降低了系数矩阵的条件数,结合矩阵的一维非零元素压缩存储模式,使得正演计算速度得以提高,而内存占用量明显减小。在直流电阻率三维正演中采用异常场法,提高了电源点附近的解的精度。利用编制的有限差分正演程序,对两层模型、垂直接触带模型和低阻异常体模型进行了数值模拟,计算结果表明该算法是可行的,且可以明显提高正演计算的速度和精度。     

水平层状介质电磁法数据时频联合反演

通过一维层状介质电磁法数据的时域和频域正演结果,对不同电阻率大小的电阻层进行了反演计算,说明了在这种情况下电磁法数据时频联合反演的合理性.正演计算了一维层状模型下水平电偶极频率域水平电场响应及利用G-S变换计算时间域垂直磁场导数响应;利用最光滑模型约束反演方法建立了时频联合反演迭代公式.通过理论模型反演试算表明,该反演效果较好.     

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.     

频谱激电法的发展与展望

从频谱激电法的发展概况﹑仪器系统、数学模型、反演方法及应用等方面,介绍了频谱激电法的研究现状。介绍了频谱激电法目前常用的仪器系统:SIP-FUCHSII和V8,数据模型主要有:Cole-Cole、常相位角模型CPA、普通化的Cole-Cole模型和理论模型SNP。反演方法简要介绍了几种常用算法,反演算法也由一维、二维发展到三维。列举了频谱激电法近年来在矿产资源、水资源调查等多个领域的应用概况,展望了频谱激电法的发展方向:(1)同时考虑激电效应和电磁效应的三维电磁场正演计算技术是研究的前沿和热点;(2)频谱激电法对有机污染的探查成为未来应用研究的新领域。     

双重变异遗传算法及其在临界滑动面搜索中的应用

针对传统的优化算法难以在具有变量多、约束条件复杂、局部极值点多的边坡临界滑动面搜索中取得较好效果的问题,提出双重变异遗传算法（DMGA）。一方面,该算法通过探测变异操作提升算法的局部寻优能力,通过直接变异操作提升算法的全局寻优能力,两者的结合使算法能够在搜索的广度与深度上达到较好的平衡;另一方面,算法采用考虑个体适应度值与进化代数的自适应交叉概率及自适应变异概率,使算法在进化的早期能够增加种群的多样性,在进化的后期能够保护较优的个体不受破坏。将该算法与简化Bishop法相结合,对澳大利亚计算机应用协会（ACADS）提供的考核题及一个海堤边坡工程实例进行分析,计算结果表明:（1）对于均质边坡和非均质边坡,该方法均能准确搜索到边坡的临界滑动面及相应的安全系数;（2）与仅进行直接变异或探测变异的遗传算法相比,双重变异遗传算法具有更强的全局搜索能力及更好的鲁棒性,具有广阔的应用前景。     

中条山铜矿某工区激发极化法三极测深及其三维反演效果

文章简单描述了时域激电法原理、技术和测区地质概况及岩(矿)石电性特征.单极-偶极装置测深电阻率和充电率二维反演模型能够有效地圈定电性体在纵向和横向的分布特点,依据二维测深数据进行三维反演可获得电阻率和充电率异常曲线图,推测了不同深度范围内断裂和主要岩性分界,极化体空间分布位置和走向,钻探验证见铜矿化于划分的激电异常带,激电二维测深及其数据三维反演取得了较好的地质效果.     

磁偶源频率测深视电阻率曲线的正演计算

磁偶源频率测深法是一种有效的地球物理勘探方法。多年来,人们对这种方法的正演理论和反演解释进行了研究。文中利用快速汉克尔数值滤波算法计算了层状介质上直立磁偶极子的电磁场响应以及频率测深视电阻率的振幅响应,这种计算方法与常用的数值积分算法相比,具有计算速度快、精度高等特点。同时详细地讨论了磁偶源频率测深的特点及视电阻率理论曲线的特征。     

二维直流电阻率测深曲线的快速反演

本文采用作者提出的一维直流电阻率测深的直接反演公式,结合二维正演和渐近迭代反演,推出了一种二维直流电阻率测深的快速反演方法,经实际应用,效果很好。     

TEM全区视电阻率在煤田采空区注浆效果检测的应用

文章分析总结了前人各类求取回线源瞬变电磁全区视电阻率的方法。首先介绍一维层状介质中心回线瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义,研究总结常用的全区视电阻率数值计算方法,介绍了隐函数的反函数求解问题,并对比两种反演方法,对典型地电断面模型进行正演模拟。最后将全区视电阻率及反演运用到煤矿采空区注浆效果验证中,取得较好效果。     

基于Lévy飞行的粒子群算法在大地电磁反演中的应用

粒子群优化算法在大地电磁测深反演中相较于一般的线性反演算法具有多种优点。然而标准粒子群算法在多维优化问题中存在早熟问题,为此,采用基于Lévy飞行随机游走策略的优化粒子群算法来处理局部最优解,增加寻优能力。通过对地电模型的反演对比表明,改进后的粒子群算法相较于标准粒子群算法适应度值下降速度更快、寻优能力更好。最后将该算法应用于已知钻孔旁实测数据,结果较好,表明该算法具有较好的实用性。     

电阻率/激电测深二维人机交互正演模拟

在有限元点源二维电阻率正演基础上,针对传统对称四极装置其电极距跨度大且不等间隔分布等特点,提出将整个正演计算区域划分为目标区、观测区和扩展区三个区域,在观测区域先采用等间隔剖分,然后在区域中插入实际电极作为正演计算节点的剖分方式,同时将无穷远边界条件简化技术引入到正演计算中,并结合人机交互与可视化技术实现了大极距电阻率/激电测深的二维正演模拟。最后通过对相关模型的试算结果表明,作者在本文中提出的针对传统对称四极装置电阻率/激电测深的二维正演模拟技术是有效可行的。     

基于全区视电阻率的瞬变电磁一维Occam反演中雅克比矩阵的解析算法

在目前的工程应用中,瞬变电磁测深一维反演结果依然是地质解释的重要依据。为提高一维反演的计算效率和计算精度,解析推导出一维正演的雅克比矩阵就非常必要。本文详细推导了中心回线装置下瞬变电磁一维正演全区视电阻率的雅克比矩阵的解析计算公式,并通过Occam反演测试理论模型和实测数据,证明该推导正确,值得采用。     

五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟

本文研究了五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟方法。首先,从三个点电流源总电位的边值问题出发,导出了异常电位的边值问题,证明了与异常电位的边值问题对应的变分问题。然后,基于三维连续电性介质模型,推导了有限元法求解变分问题的计算过程,编制了五极纵轴激电测深的三维模拟程序。最后,通过模拟水平层状介质模型的五极纵轴激电测深曲线,发现最大相对误差小于0.25%,耗费时间为18 s;从精度和效率的角度验证了算法和程序是正确的,为后续模拟复杂地电模型五极纵轴激电测深曲线、分析曲线异常特征规律以及开展反演工作奠定了基础。     

回线源瞬变电磁法的一维Occam反演

基于Dipole 1D一维正演程序和Occam算法开发了回线源瞬变电磁法一维反演程序,并以四层介质模型验证了其正确性。对于倾斜界面模型,待反演数据由时域矢量有限单元法三维正演计算,通过对比实际模型和等效模型的反演结果,说明了一维反演可直接应用于此类情形。最后,开展了那仁宝力格煤田玄武岩深部探测案例研究。在反演电阻率断面图中,玄武岩整体形态呈"锅底状",与多个钻孔资料吻合良好,进一步验证了该反演程序的正确性。     

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。     

瞬变电磁全区视电阻率数值计算方法研究

基于均匀半无限介质空间中场的表达式,给出了一维层状介质中心回线装置瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义,研究了三种全区视电阻率的数值计算方法。特别是在计算的过程中,利用分段计算,解决了全区视电阻率解的非唯一性问题。同时引入二分查找法,解决了隐函数的反函数求解问题。通过正演建模和烟圈反演,进一步对比分析了三种计算方法,这在瞬变电磁测深资料的定性解释中,正确反映地下一维电性层电性垂向的变化特征具有重要的意义。