二维介质柱的电磁成像研究

从体等效原理出发得到用介质柱介电参数表示的体等效电流,并得到一个积分方程组求解散射问题．利用变分原理,对此方程组求变分,并化为矩阵方程组,消去含介质柱内总场变化的项,得到散射场变化与介质柱介电参数变化之间关系的矩阵方程．即反演方程．用算例检验此法的反演精度、收敛性能、多目标反演能力、抗噪声性能及利用不完备测量散射信息反演目标的能力．结果表明,此法是一种实用性很强的二维介质柱电磁成像方法．     

二维对称各向异性介质大地电磁反演

考虑一种二维构造走向与一水平各向异性主方向一致的对称各向异性介质. 在这种特殊情况下,若假设电导率沿垂向和倾向表现相同的各向异性, 即sigma;zz=sigma;yy,则得到形式完全等同于各向同性情形TE和TM极化方程的微分方程. 因此, 就可用各向同性完全相同的反演方法, 获得二维各向异性介质的电导率. 亦即各向同性介质的TE和TM极化反演结果, 可以解释为对称各向异性介质两主方向上的电阻率. 这为MT解释提供了新的解释途径及其理论依据. 最后用由此发展起来的各向异性介质反演方法,对甘肃天祝永登一带大地电磁资料进行了反演试验,获得了该区地壳介质各向异性电导率结构      

用变分坡恩迭代方法重建二维非均匀介质结构

提出了用于二维轴对称非均匀介质结构的反演和成像的一种新的反演迭代方法－变分坡恩迭代方法（ＶＢＩＭ）,首先利用玻恩近似将非线民生积分方程线性化,然后应用变分方法导出用于反演的电场积分方程,正演数据则利用高效的数值模式匹配方法获得,数值结果表明,ＶＢＩＭ与ＢＩＭ相比,其收敛速度,成像质量等均得到较大的改善。     

用变分玻恩迭代方法重建二维非均匀介质结构

提出了用于二维轴对称非均匀介质结构的反演和成像的一种新的反演迭代方法──变分玻恩迭代方法（ＶＢＩＭ）．首先利用玻恩近似将非线性积分方程线性化,然后应用变分方法导出用于反演的电场积分方程．正演数据则利用高效的数值模式匹配方法获得．数值结果表明,ＶＢＩＭ与ＢＩＭ相比,其收敛速度、成像质量等均得到较大的改善。     

用变分玻恩迭代方法重建二维非均匀介质结构

提出了用于二维轴对称非均匀介质结构的反演和成像的一种新的反演迭代方法──变分玻恩迭代方法（ＶＢＩＭ）．首先利用玻恩近似将非线性积分方程线性化,然后应用变分方法导出用于反演的电场积分方程．正演数据则利用高效的数值模式匹配方法获得．数值结果表明,ＶＢＩＭ与ＢＩＭ相比,其收敛速度、成像质量等均得到较大的改善。     

大地电磁二维对称各向异性介质的有限元数值模拟

假定垂直轴为二维对称各向异性介质主轴之一，构造走向与另一主轴方向成任一夹角，用伽勒金（Ｇａｌｅｒｋｉｎ）有限元法和矩形网格，优化地合成总体刚度矩阵，使二维各向异性介质的基本方程形成有限元代数方程组，求出各节点场值，并利用ＭＯＭ法求出辅助场，进而求出张量阻抗等响应函数．同时还对有关文献的计算模型进行了数值模拟检验     

基于迭代有限元法的大地电磁二维正演

合理的模型剖分方案是影响大地电磁正演效率的一个重要因素,经典有限元算法为满足控制方程的无穷远边界条件,会在较大的计算空间内进行网格剖分,虽在边界区可以按等比例进行扩展,但依然会形成较高阶的线性方程组,在求解时计算效率较低.针对上述问题,本文开展了基于迭代有限元算法的大地电磁二维正演研究,首先阐述了迭代有限元算法的基本思想及实现过程,建立了基于迭代有限元算法的大地电磁正演模型;其次,结合理论模型的试算,通过与解析解及经典有限元算法的计算结果进行对比分析,验证了迭代有限元算法的准确性及鲁棒性;最后,分析了算法中不同参数对正演精度的影响.结果表明基于迭代有限元算法的大地电磁正演具有计算时间短,占用内存低,能更好的满足远边界条件的优点,可有效提高大地电磁的正演效率,也为后续的反演提供新思路．     

基于MPI的二维大地电磁正演的并行计算

大地电磁二维正演对每一个频率分别进行计算,各频率对应的电磁场值间相互独立,根据这一特点可以将程序按频率划分粒度,将每个频点计算分配到各个进程同时进行计算,并行执行。文中给出了大地电磁二维有限元正演的并行算法,它结合了MPI的优点,采用主从并行模式、分频并行计算的并行方案来执行。为了检验编写的并行程序,对设计的2个模型进行试算,并与串行程序对比验证了该算法的可行性、正确性,为二维反演、三维正反演的并行计算提供了研究基础。     

二维大地电磁数据的整体反演

从麦克斯韦第一、二方程出发，经过变量替换，将二维电磁问题线性化，得到不同测点、不同浓度下关于导电率微小变化的线性方程组，用Gauss-Seidel迭代法求解。实现了整体对二维大地电磁数据的反演，由于对各个测点下的数据同时反演，克服了以往用一维方法来反演二维问题时固有的缺点，讨论了不同的初始模型对反演结果的影响，提出了一种简便实用的初始值的给定方法，数值模拟结果表明该方法有一定的抗噪能力。     

一种二维大地电磁反演方法

近十多年来,寻找一种快速、有效的二维大地电磁反演方法已引起众多学者的注意。我们根据大地电磁理论中,随着场源周期的增加勘探深度不断加大的原理,设计了一种新的二维大地电磁反演方法。 方法原理 二维大地电磁问题不同于一维大地电磁问题,其响应函数(如视电阻率、相位及阻抗等)不仅随周期的改变而发生变化,而且随着在地表的观察点位置而发生变化(比如它是与走向垂直的水平坐标x     

多导体柱微波成像的连续编码遗传算法

提出一种能同时重建多个二维良导体目标外形轮廓的新方法——连续编码遗传算法．将目标的横截面轮廓近似表达为三角级数形式,由边界条件得到一积分方程组,在此基础上将成像问题转化为约束优化问题,级数的各项系数为待优化量．积分方程组为约束条件,目标函数定义为实际测量的散射场与反演过程中得到的散射场之间的相对误差函数．采用连续编码遗传算法求解,优化过程通过选择、交叉、变异等遗传操作的选代而实现,待优化目标函数进行线性变换并采用模拟退火原理确定目标后表达为适应度函数,采用联赛选择与比例选择相结合的选择机制和单点交叉方式,变异操作通过对基因施加微小随机扰动实现．上一代中适应度最高的个体直接保留．数值模拟反演实验验证了方法的有效性．与其他反演方法相比,本法具有简单、通用、鲁棒性强等特点．     

多导体柱微波成像的连续编码遗传算法

提出一种能同时重建多个二维良导体目标外形轮廓的新方法——连续编码遗传算法．将目标的横截面轮廓近似表达为三角级数形式,由边界条件得到一积分方程组,在此基础上将成像问题转化为约束优化问题,级数的各项系数为待优化量．积分方程组为约束条件,目标函数定义为实际测量的散射场与反演过程中得到的散射场之间的相对误差函数．采用连续编码遗传算法求解,优化过程通过选择、交叉、变异等遗传操作的选代而实现,待优化目标函数进行线性变换并采用模拟退火原理确定目标后表达为适应度函数,采用联赛选择与比例选择相结合的选择机制和单点交叉方式,变异操作通过对基因施加微小随机扰动实现．上一代中适应度最高的个体直接保留．数值模拟反演实验验证了方法的有效性．与其他反演方法相比,本法具有简单、通用、鲁棒性强等特点．     

THE INVERSION OF S-WAVE VELOCITY STRUCTURE IN NINGXIA AND ITS ADJACENT AREA USING BACKGROUND NOISE IMAGING TECHNOLOGY

In this paper, we use seismic waveform data of 90 seismic stations in Ningxia and its adjacent areas recorded between January 2012 and December 2013 to obtain the Rayleigh surface wave group velocity dispersion of the study area according to the noise imaging method and the 3-D S-wave velocity structure of the crust and upper mantle in Ningxia and its adjacent regions. The results show that within the depth range of 10~40km in Yinchuan graben and Liupanshan fault belt there exists a slow anomaly body, and with the increase of the depth this slow anomaly becomes an abnormal slow zone surrounding Lanzhou Basin between the massif arcuate structure of northeastern margin of Tibet Plateau and Alxa block. The 3-D S-wave velocity structure of the crust and upper mantle of the study area presents obvious lateral inhomogeneity. These results have important significance for the study of the dynamics of active tectonic zones and mechanism of strong earthquakes in Ningxia and its adjacent areas.