频率域可控源电磁法2.5D正反演

CSEM有MT不可比拟的优势,得到国内外学者多年的大力发展,但是,其数据处理水平尚停留在1D和2D近似解释阶段。2.5D相对来说更加符合实际情况(3D),要想进一步发展该方法,必须开展CSEM 2.5D或3D正演和反演研究。采用有限元法实现了CSEM 2.5D正演模拟,在验证其代码有效的前提下,计算了水平地形和地堑地形的电磁场响应。采用共轭梯度法实现了对场值直接进行反演的算法。从试算低阻和高阻模型的结果可知,反演算法精度高,计算速度快,初步达到了实用化的程度。     

E-E_x广域电磁法三维数值模拟

采用伪随机信号源的广域电磁法具有探测深度大、精度高、抗干扰能力强、效率高等优点,正成为新的研究热点。E Ex广域电磁法已经实现了一维和二维正反演。但地球介质是复杂的三维结构,所采集到的数据需要进行三维反演和解释,为了进一步提高广域电磁法的数据处理和解释精度,迫切需要进行广域电磁法三维正反演研究。采用积分方程法实现E Ex广域电磁法三维正演,首先对均匀半空间中存在低阻异常体进行了数值模拟,发现广域视电阻率不仅具有比CAGNIARD视电阻率更优的分辨能力,且广域视电阻率的场源阴影效应相对CAGNIARD视电阻率有所减弱;然后对均匀半空间中存在高阻异常体进行了数值模拟,结果表明CAGNIARD视电阻率对高阻体响应不明显,而广域视电阻率有良好反映。研究表明,无论是高阻还是低阻异常体,广域视电阻率的分辨能力都优于CAGNIARD视电阻率。     

基于粒子群优化的双频激电数据联合反演

双频激电法是一种非常有效的探测极化目标体的勘探方法,可以同时观测获取视电阻率和极化率数据。为了提高双频激电观测数据解译的可靠性,利用粒子群优化算法对电阻率数据和极化率进行联合反演。在对异常目标体采用旋转椭球体进行几何近似模拟的基础上,基于Core-Core散射理论实现双频激电法的快速数值模拟计算,为粒子群优化联合反演提供正演基础。在对粒子群优化算法参数进行分析设定的基础上设计了联合反演算法,并采用加入不同程度噪声的模拟双频激电数据对算法进行了实验测试。测试结果表明:粒子群优化联合反演算法能有效实现电阻率与极化率数据的联合反演,具有很强的抗噪声能力,且算法收敛快、稳定性好。进一步的实测数据联合反演测试还表明:该算法具有较低的模型初始信息依赖性,在给定较大搜索空间的条件下仍能反演出较为满意的结果模型,具有较好的实用性。     

基于高斯牛顿法的二维直流电阻率法的快速反演

从二维线源问题出发,对二维直流电阻率法高效、高精度正反演方法进行研究。在正演数值模拟中,引入直接解法求解器求解线性方程组,既保证了起伏地形条件下有限元法正演数值模拟的计算精度和计算效率,又为反演算法中"拟正演"快速回代求解提供了条件。结合高效、高精度的正演算法,采用高斯牛顿法对电阻率进行反演成像。在弱非均匀介质前提下,基于近似海森矩阵主对角线元素严格占优的特点,采用舍弃海森矩阵非对角线元素的策略,提高整个反演计算的效率。最后,利用合成数据对反演算法的有效性进行检验。结果表明:给出的反演算法稳定、快速,结合偶极-偶极装置和三极装置,能有效地反演出异常体的形状、大小和位置。     

基于二维高密度电阻率数据的二、三维反演对比(英文)

目前高密度电阻率法所采用的数据处理方法主要是将地质结构体视为二度体进行二维处理,因而二维数据资料处理结果只是一种近似解释,其计算精度与反演效果达不到精确反演的要求。设计两种典型的电阻率异常地质体模型,利用有限单元法进行正演计算。为更真实地模拟实测数据并分析二维、三维反演算法对噪声的敏感度,在正演剖面中加入1%的高斯随机误差,然后再分别利用最小二乘法进行高密度电阻率法二维、三维反演。对比二维和三维高密度电阻率法的反演水平切片及垂直切片图可知,三维反演受高斯随机误差的影响更小,反演结果在模型异常位置、形态和电阻率特性反映上都比二维反演的效果更好,与实际地质模型更接近。     

大地电磁双二次插值FEM正演及最小二乘正则化联合反演

从大地电磁(MT)二维正演所满足的偏微分方程边值问题出发,应用矩形网格剖分和单元内双二次插值推导有限单元法求解大地电磁TE与TM两种极化模式正问题详细算法。应用反演理论将病态问题求解的正则化方法应用到最小二乘优化方法中,获得最光滑约束最小二乘正则化反演目标函数,并利用Matlab编制了大地电磁二维正反演计算程序。应用该程序对高低阻地电模型和Sasaki模型开展了正反演计算,并绘制TE模式和TM模式、TE&TM联合反演模式的反演成果剖面图。将所得的反演剖面与初始模型对比可知,TE模式反演剖面纵向分辨率较高,TM模式横向分辨率较高,TE&TM联合反演优于单一极化模式的反演,并证明双二次插值有限元法MT正演及最小二乘正则化反演算法的有效性与可行性。     

海洋可控源电磁场的一维反演

介绍一种海洋可控源电磁场一维反演方法,海洋可控源电磁一维正演是通过汉克尔变换求得的。采用正则化高斯牛顿法对海洋可控源电场分量和磁场分量进行反演。在一维典型海底高阻模型上进行反演方法的正确性和有效性验证。结果表明:高斯牛顿反演方法在反演初期收敛很快,数据拟合误差在10次反演迭代内即可下降到2.0左右,在反演后期收敛放缓并出现震荡收敛现象;但在20多次迭代收敛,反演结果能较好指示高阻薄层的位置,与理论模型吻合较好。     

污染监测视电阻率快速三维反演成像

利用模拟阻抗网络构建三维地电模型,方便快速正演计算。采用共轭梯度算法进行最小二乘反演迭代,迭代过程中不必完全计算灵敏度矩阵,大大节约了计算时间与存储空间,实现视电阻率监测数据的快速三维反演计算。在设计快速三维反演算法的基础上,利用模拟污染监测视电阻率数据对算法进行实验测试。测试结果表明:基于模拟阻抗网络模型的共轭梯度反演算法能有效实现对视电阻率数据的反演成像,算法收敛稳定,并且计算耗时少。进一步实验场地的实际监测数据反演测试还表明:该反演成像方法能有效反映追踪污染物质在地下介质中的扩散轨迹与具体影响范围,具有较好的实用性和时效性。     

起伏地形电偶源2.5维有限元数值模拟

地形的起伏严重影响着电磁场分布,在实际资料处理中,研究地形起伏对电磁场的畸变规律可使电磁勘探解释更加准确可信。采用任意四边形网格剖分求解区域,实现起伏地形2.5维电偶源有限元正演算法,推导波数域电磁场耦合微分方程,通过基于等参单元的双二次插值将连续函数的微分离散化;采用一维非零元素紧缩存储,利用大规模稀疏矩阵并行求解器PARDISO求解,得到电偶源激发下二维地电断面的波数域电磁场响应。然后通过选取适当的波数进行傅里叶反变换,获取空间域电磁场响应,对正演中的关键问题,如波数的选择、场源参数的选取以及辅助场的计算等进行了分析和研究,为提高正演计算的精度和速度提供了理论保证。验证该算法的正确性和高效性,分别对山丘和山谷等典型地形进行了数值计算,分析起伏地形的电磁场响应规律。     

基于随机介质模型的GPR无单元法正演模拟

为了更好地模拟探地雷达(GPR)波在地下真实介质中的传播特征,首先采用随机过程的谱分解理论和混合型自相关函数理论构造随机介质模型,然后详细介绍无单元法在GPR正演模拟中的应用。在此基础上,利用无单元法对2个典型的随机介质模型进行正演计算,分析随机介质模型中GPR波的传播特征,并与均匀介质模型进行对比。模拟结果表明:随机介质模型理论能灵活、有效地描述地下实际介质的分布,具有适应性强、使用方便、灵活的优点;与均匀介质中GPR波的传播相比,随机介质中GPR波的传播由于受到小尺度异常的影响散射现象非常强烈,波形发生扭曲;随机介质中异常体产生的反射波形非常粗糙,甚至发生同相轴不连续的现象,并且反射波能量较弱,随机介质模型模拟所得的正演剖面与实测剖面更相符,更有利于指导雷达剖面的数据解译。     

地形起伏条件下的直接叠前深度偏移

工程地震主要解决浅中层地质问题，然而在复杂地表条件下静校正会严重影响浅中部地层的成像精度。基于起伏地形条件下的直接叠前偏移，通过研究适用于精确炮检点高程的新的成像条件，完全避开了静校正处理，从而提高成像质量。首先从正演出发，利用高阶交错网格有限差分法精确模拟地表起伏条件下的纵波波场，并得到复杂地表条件下的单炮记录。再将炮检点通过静校正方法进行野外一次静校正，以便于利用视速度滤波法除去规则干扰。然后，再进行反静校正处理，把各道数据又重新恢复到野外实际高程点，最后直接利用带地形的单炮记录进行叠前深度偏移。模型结果表明，直接叠前偏移处理能够很好地避免静校正带来的误差，大幅度地提高浅中部地层的成像精度。     

瞬变电磁法三分量联合处理与解释

瞬变电磁法多年以来一直停留在对垂直分量信息的解释应用,对于目前的生产以及复杂地质构造勘探等活动而言,不仅信息量少、勘探精度低,而且解释水平难以提高。本研究用本征电流模型和Galerkin法计算瞬变电磁场,定义具有垂直分量对水平分量比值特征的函数并以此比值进行解释,最后通过物理模拟进行验证。研究结果表明:充分利用三分量数据不仅避免单分量解释的局限性,并可简单、直观地观测低阻板状体体的位置关系与倾向关系。     

基于ABAQUS-MATLAB联合仿真反演优化确定金属粉末成形本构模型参数

本构模型参数的准确性是粉末成形数值模拟成功的关键因素。采用修正的Drucker-Prager Cap模型对金属粉末压制成形过程进行模拟,基于ABAQUS-MATLAB联合仿真平台,利用复合形优化算法,结合普通模压实验验证,以数值模拟与实验压制力数据的差异性形成目标函数,对其进行最小化,获取本构模型参数。采用材料参数联合反演优化计算Ag57.6-Cu22.4-Sn10-In10混合金属粉末的本构模型参数。结果表明,采用反演优化方法计算得到的本构模型参数较实验测试结果非常接近,通过粉末成形压制力和相对密度模拟结果与文献实验结果对比,进一步验证联合反演优化方法的可行性。     

音频大地电磁测深在贵州马坪地区金刚石勘查中的应用

贵州镇远马坪金刚石调查区资源前景广阔,在掌握研究区地质条件和岩石电磁性特征的基础上,开展音频大地电磁测深数据采集与处理、数据质量评价、模型分析和异常分析等,研究结果表明:AMT数据质量真实可靠,采用AMT法寻找低阻岩体管道理论上是可行的,共圈定与岩体有关的浅地面低阻异常11个,发现5个管状低阻体异常.     

电阻点焊电流磁场模型

本文主要根据电磁场的相关理论,通过分析点焊焊接机构电流回路,建立电阻点焊熔核截面电流分布与周围磁场关系的正演模型;并采用Matlab编程进行正演计算,将其结果与通过试验测得的熔核周围磁感应强度值进行比较,分析验证所建立正演模型的可靠性和准确性,从而为后续利用正演模型进行熔核物理参数反演奠定了基础。     

电阻率法在有色金属矿产勘探中的研究进展EI北大核心CSCD

电阻率法以岩矿石电阻率差异为勘探基础,具有装置简便、能有效处理复杂地形等特点,在有色金属勘探中具有独特的优势,是有色金属勘探的最重要方法,其理论方法、观测仪器和反演解释技术不断更新完善。观测理论和方法技术由简单模型和特定装置向二维、三维发展,甚至出现跨维的观测方式,以求实现观测效率与效果的平衡。电阻率法仪器装备也同步发展,由单一装置设计向分布式、阵列式仪器发展,其自动化程度、观测精度和数据量都在不断提高。观测数据的反演解释同样也向符合实际勘探需要的非线性三维和智能化联合反演发展,其精度和可靠性越来越好。这些方法技术的发展不仅进一步巩固了电阻率法在有色金属勘探中的重要地位,而且还有向金属矿山环境和地质灾害监测与探查方面应用不断拓展的趋势。     

隧道超前探测准全空间磁共振理论及应用

依据地下探测的全空间特点,首次提出准全空间探测模型,推导准全空间MRS响应核函数表达式,有效剔除隧道已挖空区域在计算结果中的影响,提高MRS正演计算准确度。同时,反演方法采用序列二次规划法进行,完成了地下准全空间模型磁共振数据非线性反演。理论数据中,对比地面半空间、地下全空间的反演结果,准全空间模型能更精确地反演地下灾害水体位置及含量,且在含噪10%的情况下仍然得到较为理想的反演结果。在理论研究的基础上,结合金温铁路泽雅隧道的MRS现场测试,对掘进掌字面前方隐伏含水构造进行解释,并利用瞬变电磁数据对MRS探测结果进行了一致性的比对分析。该项研究表明准全空间探测模型结合SQP反演算法能够准确给出地下灾害水体的定位及富水程度,实现地下水害的超前准确预报,为隧道磁共振探测提供理论基础。     

基于格点型有限体积法的大地电磁二维正演

伴随着大地电磁勘探方法的广泛应用，发展精确和快速的正反演算法成为应用地球物理学者和工程师们的研究重点。考虑到在大多数二维地电模型中，大地电磁响应不存在解析解，本文建立了格点型有限体积正演模拟算法。首先，从大地电磁场满足的变系数亥姆霍兹方程边值问题出发，导出了格点型有限体积法控制方程的离散表达式，对边界条件进行近似处理后求解线性方程组，得到大地电磁场数值解。其次，通过对均匀半空间模型和一维介质模型的模拟计算，与解析法计算结果对比，验证了有限体积正演算法的正确性和稳定性，并分析了纵向单元剖分间距对大地电磁响应的影响。然后，利用格点型有限体积算法精确地计算了COMMEMI 2D-1模型的大地电磁响应值，该方法的计算消耗和精度都优于有限差分法。最后，通过对典型二维地电模型的大地电磁响应模拟，总结了异常响应规律，可为实测数据的定性解释提供指导。     

基于最小梯度支撑的2.5D井地电位法正则化聚焦反演

利用最小梯度支撑稳定因子进行2.5D井地电位聚焦反演。通过对边界近似处理、结合基于图论理论的矩阵重排与填入元分析方法,实现一种快速的正演稀疏矩阵直接分解方法,提高了正演计算效率。为了突出对陡变异常体边界的识别能力,引入最小梯度支撑稳定因子(MGS),采用重加权共轭梯度(RRCG)方法进行反演目标函数求解。结果表明:MGS具有良好的聚焦特征,RRCG反演迭代过程稳定、收敛速度快。对"L-curve"选择正则化因子的算法进行改进,避免了传统采用最大曲率计算时需要对离散数据求导引起的误差,同时该算法对于出现多个拐点的"L-curve"也可正确选择正则化因子。     

重力梯度张量种植反演

针对在重力梯度张量正演中计算耗时过长和核矩阵内存消耗过大等制约反演实施的瓶颈问题,在L1范数的基础上,引入种植反演,用累加求和分析替换迭代求解,避免计算或存储反演核矩阵,以减少内存占用和加快反演迭代;针对种植反演容易导致相邻异常源相互侵入的问题,引入一个基于位场水平衰减特性加权函数来限制密度吸引子的作用范围,以期使密度吸引子忽略较远的异常源,抑制相邻异常源相互干扰。反演结果及分析表明重力及重力梯度张量种植反演所需计算机内存小和水平衰减特性加权函数能有效的抑制相邻异常源的侵入。