基于改进FCM聚类算法的三维重力反演 |
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引用本文: | 刘乃征,朱培民,杜利明.基于改进FCM聚类算法的三维重力反演[J].地质科技通报,2023(3):338-349. |
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作者姓名: | 刘乃征 朱培民 杜利明 |
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作者单位: | 1. 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院;2. 中国冶金地质总局山东正元地质勘查院;3. 中国地质大学(武汉)高等研究院 |
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基金项目: | 国家重点研发计划项目“城市地下空间开发地下全要素信息精准探测技术与装备”(2019YFC0605101); |
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摘 要: | 在重力反演中,传统的反演方法通常会生成平滑的反演结果,即不同的地质单元之间没有明显的边界。为了提高反演结果的空间分辨率和反演精度,采用模糊C均值聚类算法(fuzzy C-means,简称FCM)解决上述问题。但当异常体体积远小于围岩体积以及目标函数FCM聚类项权重系数选择不当时,该算法容易造成异常体反演结果均匀收缩,导致反演精度降低,甚至反演失败。反演失败的主要原因通常是因为异常体体积比围岩体积小很多。为此在反演的目标函数FCM聚类项中引入了缩放因子,用以平衡模型参数对每个聚类的隶属度,减小异常体体积远小于围岩体积的影响。通过建立缩放指数ek与归一化的聚类中心与实际聚类中心间距离Snormal的简单正相关关系,使得缩放因子ρk随反演过程不断更新,从而显著降低了目标函数FCM聚类项权重系数的选择难度,避免了异常体反演结果均匀收缩的问题,增强了反演的稳定性。理论重力异常数据反演数值试验和实际数据反演表明,相比于此前的FCM方法,改进算法有更高的反演稳定性和反演精度。
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关 键 词: | 三维重力反演 FCM聚类 缩放因子 |
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