地球物理资料非线性反演方法讲座（十） 粒子群反演方法

绝大多数地球物理反演问题是非线性问题。近年来,非线性反演方法的研究和应用,都有了一定的进展,涌现了许多新的反演方法,引起了人们的重视。本讲座类比遗传算法和模拟退火等智能随机非线性反演方法寻优思想之后,在前人工作的基础上,详细地介绍了我们首次在地球物理资料反演中付诸实现的一种新的非线性反演方法——粒子群反演算法。文中以地震波阻抗数值模拟和实际资料为例,说明了该方法的可行性及有效性。     

地球物理资料非线性反演方法讲座（十一）模拟原子跃迁反演法

模拟原子跃迁反演法源于原子物理学,它模拟了物理学中原子从激发态向基态跃迁的物理过程。模拟原子跃迁反演算法的基本思想是：将地球物理反演理论中的反演目标函数生成目标能级函数,然后通过能级跃迁过程使模拟的系统最终达到系统能级最小值的过程。模拟原子跃迁反演法是利用了地球物理反演问题求解过程与原子中能级跃迁过程的相似性建立的一种新的地球物理反演方法。本讲座概要地介绍了模拟原子跃迁法的基本原理、目标能级化过程、能级跃迁、模型搜索及解的接受准则及模拟原子跃迁法的实现过程,并给出了模拟原子跃迁法对典型测试函数和大地电磁资料反演,最后总结和归纳了模拟原子跃迁法的特点。     

地球物理资料非线性反演方法讲座(三)模拟退火法

模拟退火法源于统计热力物理学,它模拟熔融状态下物体缓慢冷却达到结晶状态的物理过程。模拟退火反演算法的基本思想是:生成一系列参数向量模拟粒子的热运动,通过缓慢地减小一个模拟温度的控制参数,使模拟的系统最终冷却结晶达到系统能量最小值的过程。模拟退火反演算法实质是利用了地球物理反演问题求解过程与熔化固体退火过程的相似性,开辟了地球物理反演的新途径,是非线性反演算法中一种最常用的算法。本讲座概要地介绍了模拟退火法的基本原理,模型搜索及解的接受准则,模拟退火法的分类及实现方法,并给出了模拟退火法在地震资料、电法资料及其他地球物理资料反演中的实例,最后总结和归纳了拟退火法的特点以及该方法的局限性。     

遗传算法

遗传算法是一种通过模拟自然进化过程来搜索最优解的非线性优化算法．它模拟达尔文的进化论,即生物的进化总是遵循适者生存、优生劣汰的规则。遗传算法用于地球物理反演的基本思想是从模型群体开始搜索,把模型参数用二进制进行编码,将模型空间的点映射到染色体空间的染色体,然后通过选择、交换和变异等遗传操作对模型群体进行繁殖,逐次迭代,在模型参数空间进行群体搜索,最后求取非线性反演问题整体极值所对应的最优解或近似最优解。遗传反演算法利用了生物进化过程和地球物理反演问题求解过程的相似性,开辟了地球物理反演的新途径,是非线性反演算法中一种最常用的算法。遗传算法是一种非线性的全局优化算法,它可避免目标函数梯度类方法的缺点,同时也可明显提高模型参数空间随机搜索的效率。本讲座概要地介绍了遗传算法的基本原理,遗传操作的基本步骤及实现方法,并给出了遗传算法在地球物理资料反演中的实例,最后总结和归纳了遗传算法的特点以及该方法的局限性。     

跨维贝叶斯反演在地球物理中的研究进展

贝叶斯反演不仅能够得到最佳的模型参数估计,还可以提取丰富的模型参数统计信息,从不同的角度分析数据所包含的模型参数信息。跨维贝叶斯反演将模型参数维数以未知数包含在反演中,根据数据信息和先验信息确定其维数大小,并将模型参数维数的不确定度信息包含在模型参数误差估计中,该方法已经广泛应用于地球物理反演。为了理清该方法在地球物理中的应用情况和全面认识现阶段该方法理论发展水平,通过最新的文献综述,从跨维贝叶斯反演基本理论、起始模型选取、采样方法、数据噪声处理等方面介绍跨维贝叶斯反演,阐述了一维跨维贝叶斯反演的基本原理、发展历程以及研究现状,高维地球物理跨维贝叶斯反演的研究现状,最后探讨了跨维贝叶斯反演的发展趋势。     

井地磁异常联合反演方法及应用研究

非线性算法在寻找全局最优解方面具有巨大优势,因而目前大量用于各种地球物理数据的联合反演中。利用一种改进型的遗传算法实现了井地磁测资料的联合反演。设计了二度板状体模型,理论模型的试验说明了方法的可行性和合理性。最后利用程潮铁矿区地面、井中的实际资料和解释结果进行了不同干扰情况下的井地磁测资料联合反演,结果表明井地联合反演有一定的抗干扰能力,其反演方法效果优于地面或井中单独数据反演。     

基于AutoCAD平台三维可视化规则几何形体磁场反演

可视化技术是用于显示描述和理解地下和地面诸多地质现象的一种技术,广泛应用于地质与地球物理解释。本文介绍了一种基于AutoCAD中VBA平台的规则几何形体重磁场反演技术。该方法通过在三维空间里调整模型参数来使得模型理论磁场值与观测值达到拟合,是一种实用性较强的方法。     

大地电磁反演方法对比研究

大地电磁作为一种重要的地球物理勘探方法,近些年来被广泛的地应用于勘察实践中。在野外大地电磁勘察资料解释的重要手段是大地电磁反演,反演效果的好坏将直接影响解释结果的正确与否。本文研究对比4种目前常用的大地电磁反演方法,即BOSTICK反演、RRI反演、OCCAM反演和NLCG反演,分析4种反演方法各自的优缺点,并对大地电磁正演模型数据进行反演,分析4种反演方法的反演效果,直观上对反演结果进行评价对比。     

基于Encom软件的重力三维建模方法研究

地球物理建模是地球物理资料正反演问题的关键环节。二维建模已经不能满足实际需要,三维模拟将发挥更加重要的作用。三维体元模拟具有真实快速的特点,体元三维建模基于2.75D重力建模,其建模思路明确且易于实现。体元三维反演通过反演不同体元的密度参数来实现面积上的正反演拟合,单次的反演难以达到收敛的目的,必须进行多次修正,不断重复反演计算才能达到反演的地下构造和地质体贴近真实的目的。     

神经网络在地球物理勘探中的研究进展

神经网络最早可追溯到20世纪40年代,是一种从经验中学习并识别数据中的复杂模式和关系的算法。经过漫长的发展之后,该方法广泛应用于语音识别、计算机视觉、目标检测、金融等领域,并呈现出与其他学科融合的局面。在地球物理领域,相较于传统的方法,神经网络的应用起步较晚。通过学习,神经网络方法能很好地获得输入与输出的复杂关系,该方法在最近十几年得到了快速的发展,是一种更健壮、更快速的方法。为了理清神经网络方法在地球物理中的应用情况和推动该方法在地球物理领域的应用发展,通过最新的文献综述,在介绍神经网络的基本理论和神经网络模型的发展基础上,分析了神经网络在地球物理数据预处理,数据解释(正演、反演等)等方面的应用现状,并探讨了神经网络在地球物理领域的发展趋势。     

反时限电流保护浅析

电流保护分为定时限和反时限两大类,定时限电流保护应用广泛,反时限电流保护也十分简单,以存在配合的线路反时限零序电流保护和发电机负序反时限过流保护为例,介绍了选择曲线、确定待定参数的方法和技巧。     

高密度电法二维反演软件设计与实现

分析高密度电法二维反演过程，给出了二维反演软件的设计思路和软件界面框架．针对高密度电法中二极、偶极-偶极、三极和对称四极装置的各自工作特点和实测数据格式，分析并简化了实测数据的输入流程．另外，FlexGrid表格控件的使用，解决了高密度电法大数据量输入和数据显示问题．二维反演计算采用了VC ／C和Fortran混合编程技术，既减少了软件开发的工作量，又便于软件的维护和升级．     

中国大额支付系统节点强度分布研究

为解决我国大额实时支付系统节点强度分布的测算问题,提出用复杂网络的理论和方法对其建模的研究思路。经验证,基于地区间支付数据,这两个网络的节点强度分布都服从幂律分布,但幂指数不同。另外,这两个幂指数会随着设置的阈值变换而变化。同时,这两个支付系统网络都不具有小世界特性。     

基于超长指令字循环优化的反量化和反扫描方法

超长指令字是一种在DSP中广泛使用的架构.在混合编码中,反量化和反扫描过程被频繁调用,对其优化可以提高整个解码过程的速度.以TM1300为例介绍了VLIW结构的特性,研究基于这些特性对程序中耗时多的循环进行优化以提高效率的方法,并应用这些方法对MPEG4的反量化和反扫描进行了优化,优化后所需指令周期为优化以前的60%.     

多层前馈神经网络在自动控制系统中的应用

基于神经网络所具有的灵活强大的学习能力,提出了一种用多层前馈神经网络实现的控制器．该控制器通过学习系统的逆动力学特性,能由系统反馈回的输入／输出状态及未来期望输出值直接得到应加在系统输入端的控制量．另外,通过引入系统的神经网络正向模型,可将系统输出端的误差经网络逐层反传,在线调节神经网络控制器的权重,从而使控制器具有自学习能力,以适应控制对象参数的变化,确保良好的控制效果．     

砂层条件下顶管工作井施工方法的研究

概述了顶管施工工作井支护的旋喷桩逆作法和沉井法两种方法施工的基本原理与工艺流程.结合工程实例,对上述的两种施工方法分别在技术经济方面、施工成本方面进行对比,最后得出旋喷桩逆作法和沉井法两种工作井施工方法各自适宜的条件.     

求逆矩阵的两个有效改进

就求高阶矩阵的逆阵的两种基本方法的改进,进行了充分的理论探讨,研究出利用行列同时变换和将高阶矩阵有效分块转化为低阶矩阵求逆阵的两种新方法,为计算机进行数据处理提供了理论基础。     

结构损伤识别反演方法

系统介绍了现有结构损伤识别反演方法，阐述了各反演方法的原理及特点，分析了现有反演方法的优缺点，并对结构损伤识别反演方法的发展进行了展望。     

人工神经网络和遗传算法在导热反问题中的应用

论述了导热反问题在工程实际中的重要性,分析了引入新算法的必要性,简要介绍了人工神经网络和遗传算法;给出了用人工神经网络和遗传算法求解导热反问题的理论基础,建立了用两者求解导热反问题的数学模型,并对作者前期研究的求解结果做了必要分析．综合分析和前期研究结果表明将人工神经网络和遗传算法应用于导热反问题具有重要的理论意义和应用价值,有可能形成一个新的交叉学科,必将对导热反问题的研究起到巨大的推动作用．     

反函数微分性质的逆命题

在分析了积分法是微分法逆运算的基础上，提出了反函数微分性质的逆命题，由此得到两人定理和一个推论，并进一步指出这种新的积分方法对于求解高次方的三角函数的积分常常十分有效。