二维层状介质大地电磁视电阻率相位联合快速反演

建立了二维层状介质模型,反演参数为每层的电阻率及各层的底界深度,利用视电阻率和相位进行二维联合反演.利用RRI法（快速松弛反演）通过有限单元法正演快速计算一维偏导数,引入一组修正系数把用RRI法计算的一维偏导数转化为二维偏导数,并且在二维偏导数矩阵中只保留对本测点下的模型参数的偏导数,而忽略掉对其他测点下的参数的偏导数,形成一个近似的雅可比矩阵.通过一个二维三层模型试算,验证视电阻率和相位联合反演能稳定收敛并在一定程度上减小多解性.     

基于二维数据的加权非线性共轭梯度三维反演

针对当前电阻率数据的解释仍以二维反演为主,而地下为三维结构的情况,研究起伏地形条件下三维源二维采集方式获取的多条测线测深数据的三维反演问题。正演算法采用三棱柱剖分的有限单元法,可以模拟起伏地形下的复杂模型;在求解大型线性方程组时采用了不完全乔利斯基分解回代技术,大大提高了三维多点电源的正演计算速度;在计算偏导数矩阵过程中,依据互换原理,只需有效组合正演时每个点电源所对应的节点电位便可得到偏导数矩阵,节约大量计算时间。其次三维反演算法采用加权正则化共轭梯度法,抑制了严重病态的非线性问题。模型计算结果表明:加权非线性共轭梯度反演算法既保证了反演稳定收敛,又能适合起伏地形反演,达到了满意的效果。     

不同反演参数对高密度电阻率二维反演结果的影响

在高密度电法勘探中,通常借助电阻率二维反演断面进行地质推断解释,然而电阻率反演结果常因反演参数选择的不同而存在差异,在很大程度上影响地质推断解释的准确性。针对高密度电阻率二维反演如何选取合理的反演参数问题,选取两种观测装置的实测视电阻率断面作为试验断面,测试正反演网格大小、模型约束条件、偏导数矩阵的计算方法、目标函数的范数、初始阻尼因子、反演迭代次数等参数对反演耗费时间和反演分辨率的影响。通过反演测试发现,网格剖分、模型约束及阻尼因子对反演的分辨率影响较大,偏导数矩阵的计算方法及反演迭代次数对反演的耗时影响大;当数据断面含有突变噪声时,数据空间和模型空间可选取L₁范数。     

基于非负最小二乘法的一维MT正则化反演研究

为了有效地解决在大地电磁反演过程中出现的不适定性、解的不稳定性和非唯一性等问题,提出了基于非负最小二乘法的MT正则化反演算法,该算法的思想是通过引入正则化思想,模型约束目标函数被采用最光滑模型约束正则化矩阵,有效地改善了不适定问题得到有效改善。为了避免常规方法需要对电阻率取对数的情况,引入了快速非负最小二乘法(这里把反演参数设为电阻率,因而必须为正值),从而简化了反演过程中偏导数矩阵的计算。最后试算不同的地电模型,得到稳定的反演结果,表明了此反演算法是有效的。     

电阻率／激发极化法测深数据的一维最优化反演方法

采用差分法求偏导数矩阵,同时对各地层中的电阻率和厚度参数进行几何修改,以及用奇异值分解法解线性方程组,介绍了一种收敛速度快,对初始模型要求不高,反演效果好的电阻率测深数据的一维反演方法,在此基础上,保持各层厚度参数不变,用塞格尔理论,完成对极化率的反演。     

基于序列二次规划方法的高密度电阻率反演

针对高密度电阻率成像法反演计算中存在的困难,探讨了基于序列二次规划(SQP)方法建立 可行的电阻率反演算法的问题。在对三维点电源二维地电体电位场模型有限元法正演计算的基础上, 建立了基于SQP方法的高密度电阻率成像法反演算法。根据勘测中测量电极间距的不同,提出按不同 的电极间距分别建立优化模型进行参数优化。通过对模拟电阻率模型和实际观测资料的反演计算,表 明该算法进行高密度电阻率反演是可行的,其具有对初始模型无特殊要求、收敛速度快的特点。这一反 演算法可望在高密度电阻率成像的反演计算中得到应用。     

一种用于Occam反演中搜索拉格朗日乘子的方法

Occam反演法由于其算法稳定,对初始条件要求不高,反演效果较好,在大地电磁反演中运用较多。不过其每次迭代都需要进行偏导数计算和大量的模型计算,以便搜索到最佳的拉格朗日乘子,这造成了计算量和计算时间的增加。Occam反演在每次迭代寻找最佳模型的过程中需要搜索合适的拉格朗日乘子使拟合差最小,搜索的方法一般使用进退法和扫描法,鲜少使用其他一维搜索方法。本文将牛顿迭代搜索法和二分法组合一起用于拉格朗日乘子的搜索,取得了较好的结果,减少了模型的搜索量,在一定程度上提高了计算速度。     

邓肯模型参数敏感性分析

模型参数的偏导数及敏感性分析是结构正反分析中的一个重要内容 ,其中又以参数的偏导数计算为关键 .而非线性模型的参数偏导数计算和敏感性分析却一直未能很好解决 .以能较好模拟土体非线性力学行为的Duncan -ChangE -B模型为基础 ,通过分解应力球量与应力偏量 ,导出一个在有限元计算中 ,位移对参数偏导数的数值计算公式 .并通过算例对Duncan模型参数的敏感性进行了分析     

椭球体上双频激电法的正演与反演算法

基于柯尔-柯尔频散理论，采用中间梯度上椭球体的复电阻率计算相应的幅频率，讨论椭球体的充电率、中心埋深和长轴倾角对幅频率异常和曲线形态的影响；研究幅频率资料的反演算法。研究结果表明：由于中间梯度剖面数据量非常有限，选择最小二乘迭代拟合算法是合适的；偏导数矩阵采用差分的方法求得，对模型参数进行无量纲处理，提高了反演效率；该反演算法迭代速度快，能够稳定收敛，反演效果较好。     

电阻率三维反演中加权光滑因子的影响及注浆检测应用

为提高电阻率三维反演效果,提出采用光滑约束构造三维反演函数中粗糙度矩阵的方法并给出了加权光滑因子的表达式,指出加权光滑因子与网格剖分密切相关。利用共轭梯度算法对建立的地电模型进行三维反演数值模拟,分析水平和竖直方向上网格剖分对反演效果的影响。结果表明:光滑因子即网格剖分有相对最佳的选择,对地表数据,水平方向XOY平面应尽量保持等比例剖分;竖直方向XOZ和YOZ平面可以适当增大纵向(Z方向)网格剖分,但剖分比例不宜超过水平方向的4倍。依据模拟结果,应用于电阻率法注浆检测,取得了良好的效果.     

三维电法在矿井防治水害中的应用

高密度电阻率法是近期发展起来的一种电法勘探方法,而三维高密度电法勘探是在其基础上发展起来的。本文简要介绍了三维高密度电法勘探的原理,对三维高密度电法的工作方法做了详细介绍,即它的数据采集、数据处理、资料解释,而且重点介绍了三维高密度电法的数据反演方法,得到了电阻率的三维数据体。结合实例,运用切片技术,将得到的三维数据体进行横向、纵向任意切片。揭示了该技术具有采集数据量大、能够进行切片处理、直观立体地展示富水区域等优点,从而更好地为矿井水灾害防治服务。该技术尚处于初步发展阶段,仍需投入大量研究。     

直流电阻率多梯度装置研究

随着电磁法的流行,直流电阻率法进展缓慢,但是直流电阻率法有其先天优势,因而在找矿与环境勘查等领域继续发挥作用。装置类型是直流电阻率的特有名词,而直流电阻率法的装置研究进展缓慢。本文中的多梯度测量装置是对传统梯度装置测量方式的改进,其主要做法是将一整条长测线,不断分段,分别进行梯度测量,其与传统梯度测量装置的本质差别在于多个AB对应多个MN,AB取值的多样性使得采集到的数据信息量更丰富。通过几个地电模型在两种装置下的正反演及其分析,可以推断多梯度测量装置擅长探测地下存在多个异常体的地质情况,对处于不同深度的异常体的探测效果较好。     

高密度电阻率法在贵州岩溶地区塌陷测量效果探讨

贵州岩溶地区多见由隐伏溶洞诱发的地面塌陷地质灾害。高密度电法近年来被广泛地应用于灾害地质调查及工程勘查中。以高密度电阻率法在贵州岩溶地区一个地面塌陷勘查项目应用为例,建立了无物质填充、全物质填充、半物质填充三个不同岩溶模型进行反演分析,并用实测数据进行正演、反演计算,分析异常性质、规模等,最后与已知钻孔控制的地层与塌陷位置实地情况综合对比分析,利用半物质填充模型反演视电阻率断面图,发现地面塌陷下方隐伏溶洞位置。结果显示,该法能够为岩溶地区分析、治理塌陷地质灾害提供科学依据。     

二维重力“等维”反演研究

利用线性反演的正则化方法对不同高度上观测的重力数据进行二维重力“等维”反演研究。模型试验结果表明：综合利用不同高度上的位场数据进行联合反演,在一定程度上能解决重磁位场反演的“上漂”问题,提高重磁位场异常反演的垂向分辨率,反演的模型质心坐标误差降低。     

MPI环境的并行算法在瞬变电磁正反演中的研究

针对瞬变电磁法正反演所需时间相对较长的问题,将MPI（Message Passing Interface）环境的并行算法应用到瞬变电磁法正反演计算中,对所给一维层状介质模型进行正反演并行算法设计和计算,并对结果进行了分析。分析表明,该方法对于减少瞬变电磁法正反演计算时间是有效的。     

组合二维高密度数据的三维反演效果研究

将二维采集的高密度电阻率数据组合成三维数据体进行三维反演,是一种为克服三维高密度电阻率法工作成本高,二维高密度电阻率法反演效果差而提出的新设想,很多仪器及软件生产商诸如美国AGI、重庆奔腾等都提供了相应的设备或软件模块,但其应用效果却鲜有报道.本文通过理论联系实验的手段,分析当前主流应用软件ResInv、EarthImager给出的编程算法,说明高密度电阻率法数据三维反演算法较之二维反演的优势所在;再以鲁中某工地的实验数据为例,分别对数据进行三维反演和传统的二维反演.实验结果表明无论在异常位置、形态、电性反应方面,三维反演取得效果都与实际情况更加吻合.虽然也存在一些不足,但仍不失为一项值得应用的高密度电阻率法资料处理方法.     

高密度电法反演数据预处理方法研究

高密度电法探测获得的视电阻率数据中存在的不确定噪声,会使反演结果不精确且反演时间增加.为了减小不确定性噪声带来的影响,采用自适应滤波方法对视电阻率曲线进行预处理后,再进行反演计算.本文通过仿真对比验证该方法的有效性.首先构建球体异常区域,半径为1 000 cm,电阻率为35 Ω·m.对构建模型进行正演计算后,获得视电阻...     

深度转换因子对高密度电法反演成像的影响

深度转化因子的选取直接影响着基于反演成像的高密度电法勘探资料处理、解释速度和精度。本文以高密度电法反演成像理论为基础,通过构建大量电阻率异常体模型,选择不同深度转化因子进行反演成像模拟,经对反演成像结果、反演速度和收敛性等综合性能的对比与分析,得到了高密度反演过程中最佳的深度转化因子。经工程实测数据验证可知,深度转化因子选0.3时反演成像精度较高、反演速度和收敛性较快。