基于最小支持的2.5维直流电阻率正则化反演研究

地球物理反问题存在多解性和不稳定性,正则化是得到稳定解的重要手段之一,正则化方法中稳定因子的设计与正则化因子的选择是两项重要研究内容。稳定因子的主要功能是对模型的解空间进行限制,以减少多解性,求得稳定解;为更好的定位地下目标体,研究工作采用了最小支持稳定因子,并给出了统一表达形式。正则化因子在模型误差与数据误差之间起到平衡作用,研究工作在＂L曲线法＂自动选取正则化因子的基础上,提出一种修正的计算正则化因子算法。以2.5维直流电阻率为例,运用非线性共轭梯度法,进行了试算研究,结果表明了修正的＂L曲线法＂算法快速、稳定,最小支持稳定因子具有较好的聚焦特性,有利于实现陡变边界反演。     

直流电阻率测深二维自适应正则化反演

直流电阻率测深二维反演中,正则化参数的选取影响反演结果分辨率及反演过程稳定性。利用主动约束平衡正则化因子,进行直流电阻率光滑约束最小二乘二维自适应反演,改善直流电阻率测深二维反演的分辨率与稳定性。在反演迭代过程中,正则化因子根据模型参数的空间展布函数进行自适应计算、正则化参数的自适应计算。模拟数据反演结果验证了该方法的有效性与可行性,反演结果能准确地反映地下模型的真实电性结构。     

二维视电阻率断面的快速最小二乘反演

快速最小二乘反演是以平滑限定的最小二乘方法为基础,是对二维视电阻率断面进行反演的一种方法。反演过程不需要提供初始模型,在首次迭代时使用一均匀介质地下模型作为初始模型,该模型的视电阻率偏导数值可以用解析法得到。在后面的迭代中,使用了拟牛顿法去修改每一次迭代的偏导数矩阵,避免了偏导数矩阵的直接计算,从而减少了计算时间和存储空间。同时运用牛顿矩阵校正技术解最小二乘方程组也减少了大量的计算时间。总之,该方     

有限单元法三维电阻率最小二乘反演中存在问题的研究

针对有限单元法在三维电阻率最小二乘反演中关于深部单元的反演能力、反演稳定性和速度问题进行了讨论与改进.首先构造了全新的"体积因子"作为先验信息加入到电阻率反演中,使地质体赋存区域的电阻率变化更符合实际情况,提高了深度较大的地质体的分辨能力.反演计算中对实测电阻率数据和模型正演数据分别取对数,并改进迭代修正量的计算方法,将以前的加减修正量改为与修正量指数之积,这样,不但可以改进电阻率模型出现负值的缺陷,提高反演计算的稳定性,而且还可减少迭代次数;针对反演时间过长的缺陷,将三维全域反演改为三维局域反演,使每次迭代的时间由4 h减少到目前的15 min;对模型的反演计算表明,以上改进是非常有效的.     

激发极化数据的最小二乘二维反演方法

给出了一种电阻雍激发极化法数据的最小二乘二维反演方法,该方法与以往这类方法的主要差别在于网格单元中电导率和极化率参数呈线性变化而不是均匀值,从而使电经和极化率的反演结果更准确,更容易用等值线成图,方法在二维有限元正演计算中,采用三角单元,使实测数据反演前不需要进行地形改正;在目标函数中加入最简单模型以及背景场等先验信息,既民反演问题的多解性,又使反结果更接近实际情况,还采用了前人用电位函数与模型参     

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。     

起伏地形条件下电阻率法三维反演

地形起伏下的三维反演问题是当前电阻率法研究的一个难题.为了更好地解决上述问题,采用加权正则化共轭梯度法实现起伏地形三维电阻率反演算法.该方法引入了加权正则化思想,显著降低了迭代时目标函数发散的问题,提高了反演稳定性.对比了两种消除反演中地形影响的方法,结果表明,直接带地形的电阻率法三维反演具有更好的分辨率,能有效地消除地形所造成的误差,但在起伏角度偏大,如河流、堤坝等接近垂直角度时,使用此方法会使得反演发散得不到满意的结果;此时采用基于地形校正的方法有一定的效果.     

基于乘积型目标函数的电阻率法三维反演

为了减小地球物理反演的多解性,通常采用累加型目标函数,即数据拟合差项加上正则化项。基于累加型目标函数的反演存在如何优选正则化因子的问题,这个过程通常需要做大量的反演计算。本研究系统分析和实现了基于乘积型目标函数(数据拟合差项和正则化项相乘)的电阻率法三维反演,乘积型目标函数的反演不存在优选正则化因子的问题。三维正演采用非结构化有限单元法,三维反演采用有限内存拟牛顿方法。使用理论模型合成数据进行了三维反演,检验了基于乘积型目标函数的电阻率法三维反演的可行性与有效性。反演算例结果表明：基于乘积型目标函数的反演方法能够可靠恢复异常体的电阻率值、形态和位置。     

三维直流电阻率的非线性反演成像

研制了直流电经数据解释的全三维反演成像方法。由于反演算子是严重不适定的，所以我们采用正则化算法来解释这些反演问题，为了得到高分辨率成像和一种精确而的反演方法，利用非线性正则化反问题的准凸面特性，并选取最佳正则化参数，反演算法能单独解释地面数据，单孔数据，跨孔数据，或者这些数据的任意组合，得到了综合数据组的高分辨率的成像。     

高密度电阻率法比值参数基于阻尼最小二乘反演

三电位电极系中装置的探测精度和数据处理方法的研究一直是地球物理工作者研究的一个热点,同时也存在很大的争议.利用正演模拟结果讨论了岩溶地区几种可能存在的地质条件下三种装置的探测精度,发现β装置和γ装置的探测效果明显优于α装置;然后利用正演计算得到的数据合成比值参数(T),对合成数据T进行最小二乘反演,发现T值反演结果和视电阻率反演结果一致,并在噪声影响较大的区域,T值反演结果优于T值等值线图,可作为判断异常体特征的一个依据,也可验证视电阻率的反演结果,弥补由于噪声对某种单一装置探测效果的影响.以义马某地的水文地质勘察为例,T值最小二乘反演结果表明,在含水低阻区域T值也呈现小值异常,且显示的异常体边界准确,结构特征明显.利用T值反演对数据处理具有重要的意义,应予以重视.     

航空地球物理勘探资料微调平处理

航空物探测量中测线间水平往往存在差异,表现为沿测线方向的条带.调平处理旨在减少或消除测线间的水平差,是航空物探资料处理中的关键,对航空物探资料处理和解释具有重要作用.笔者以实际的航磁资料处理为例,详细介绍了航空物探资料微调平处理的原理与实现.微调平处理中首先通过方向滤波从原始资料中提取噪声网格,并按飞行测线提取噪声网格中的数据并分离有用的地质信息,最终将分离后的测线水平误差从原始资料中去除得到调平后资料,以此实现航空物探资料的微调平处理.同时,针对资料处理中遇到的诸如滤波器选取、异常分离阈值确定、最终调平效果检验等实际问题进行讨论,这对理解微调平并应用于实际资料处理均具有意义.     

地球物理数据网格化方法的选取

绘制地球物理数据等值线图时,需要根据客观环境特征和数据本身的特点,选择合适的网格化方法.通过实例,分别介绍了加权反距离插值法、克里格法、最小曲率法、最近邻点法、多项式回归法、径向基函数法、带线性插值的三角剖分法等常用网格化方法的选取方法、适用范围及参数设置等使用技巧.     

医学用电位成像技术在地球物理反演中的应用

电阻率层析成像技术经过短短十几年的研究，已取得了令人瞩目的发展，并涌现出各种各样的反演方法。其中根据医学中应用电位成像（ＡＰＴ）技术改造过来的“等位线追踪法”以其简单、快速、有效等优点逐渐引起人们的注意。本文对这种方法作了深入细致的研究，对该方法的原理作了详细阐述，并给出微机实现和改进后的方法；对一些简单模型和较复杂模型的数值模拟结果进行了比较和分析；对较简单模型作了初步的物理模型实验，取得预期的效果；最后对影响该方法成像精度的一些因素进行分析和讨论，并给出一些结论和建议。     

电阻率/激发极化率数据的二维反演程序

本程序在目前日本流行的电阻率／激发极化法二维反演程序［４］基础上,将电导率和极化率分块均匀变为分块连续变化,并在目标函数中加入了更多的先验信息,使反演结果的唯一性和真实性大大增加。在有限元正演模拟中,又采用三角单元剖分,使实测数据在反演以前不需要进行地形改正。本文介绍了该方法的基本原理和程序的使用方法,并给出了几个理论算例和野外实例     

频率域航空电磁数据的质心深度近似反演

利用“相位矢量图”法实现了航空电磁法视电阻率的快速计算;通过对质心深度理论研究引入电阻率-深度拟断面概念,实现了航空电磁数据的快速近似反演计算;最后,通过理论模型和实测数据的测试计算,对质心深度近似反演的应用效果进行了分析.     

基于GIS技术的工程物探数据管理与处理解释系统

作者在本文中介绍了以WINDOWS98／2000为平台，基于个人PC机用于工程物探数据管理和模块化数据处理应用系统的开发和设计，为工程物探数据管理和处理提供了一种新的思路和手段。     

航空物探平面立体阴影图的绘制

立体阴影图能够增强网格数据的层次感、真实感,使网格数据具有三维逼真显示的效果,在航空物探综合解释中具有广泛应用。在研究立体阴影图绘制原理的基础上,笔者实现了阴影图绘制,比较了图像融合和图像增强技术在阴影图中的应用效果。通过插值技术、区域显示技术和并行算法的应用提高了显示效率,保证了显示效果。     

电阻率法监测地下地质变化的数值模拟

通过有限元数值模拟方法,研究了电阻率法监测地下地质变化的可行性,提出了基于多期次观测的地下电阻率监测方法,应用二维电阻率正、反演程序对模型进行了数值模拟。结果表明,电阻率相对变化率可以较好地指示电阻率变化的区域和位置。高精度、大数据量的地电阻率观测,以及基于2D或3D的电阻率正、反演计算使得应用电阻率法监测地下地质变化成为可能。     

评地球物理反演的发展趋向

自 2 0世纪 70年代以来 ,地球物理反演方法已走向成熟 ,这些方法包括地震走时反演与波场反演、层析成像反演、线性化迭代反演、仿真淬火法反演、遗传算法及联合反演方法等。地震反演的目标不仅仅是波速模型 ,而且是地球内部的精细组构和动力学过程 ,并向密度、各向异性及粘度等更多参数成像发展。波动方程线性化迭代反演基于开放物理系统状态发生相变的原理 ,要进一步改善模型参数化的技术和迭代过程的自组织 ;仿真淬火法与遗传算法基于自然过程的指数率或生物演化的优生率 ,可以相互结合以提高解估计的分辨率与置信度 ;联合反演要结合岩石物理性质的统计规律 ,才能取得兼容地质与综合方法的应用效果。地球动力学中的反问题不仅涉及偏微分方程系数项的求解 ,而且涉及初始条件或初始边界的求解 ,对地球动力学作用过程研究特别重要。