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基于Julia加速的射频大地电磁法正演模拟与位移电流作用研究
被引量:
2
1
作者
梅竹虚
原源
+2 位作者
周峰
周聪
张林成
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期153-167,共15页
射频大地电磁法(Radio-magnetotelluric, RMT)是浅地表电磁勘探的重要手段之一。由于勘探频段为10~300 kHz,其电磁场传播受地下介质介电常数的影响较大。传统准静态条件下的电磁响应严重制约RMT正演模拟精度,并进一步影响反演成像分辨...
射频大地电磁法(Radio-magnetotelluric, RMT)是浅地表电磁勘探的重要手段之一。由于勘探频段为10~300 kHz,其电磁场传播受地下介质介电常数的影响较大。传统准静态条件下的电磁响应严重制约RMT正演模拟精度,并进一步影响反演成像分辨率。针对这一问题,提出了一种基于Julia并行加速的全电流RMT电磁响应数值模拟方法,利用Julia的分布式计算将各频点的计算发送到不同进程进行求解,从而达到加速计算的目的,同时在计算中考虑位移电流的影响,提升正演的模拟精度。通过计算几种典型高阻/高介电模型的RMT响应,分析并总结了位移电流对射频段电磁场视电阻率及相位响应的影响规律。数值模拟结果表明:当浅部存在高阻覆盖层时,基于准静态假设条件计算的RMT视电阻率和相位响应偏高,且频率越高、覆盖层电阻率越大,响应偏差越大;对于煤炭采空区模型,RMT法能有效反映异常体位置,但忽略位移电流会在采空区及其附近引起较大计算误差;起伏地形的算例表明地形会覆盖地下异常体的RMT数值响应,尤其是地形拐角处;2种不同规模的并行算例对比证明了并行算法的高效性,且随着求解问题规模增大,并行算法效率也随之增大。本文研究提高了RMT的正演速度与精度,为后续快速反演算法的实现奠定基础,数值算例表明RMT法在煤田采空区等实际勘探中具有较好的应用前景。
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关键词
射频大地电磁法
位移电流
有限元正演
并行计算
Julia语言
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职称材料
基于正余弦算法的瑞利波频散曲线反演
2
作者
付宇
艾寒冰
+2 位作者
姚振岸
梅竹虚
苏可嘉
《物探与化探》
CAS
北大核心
2023年第6期1467-1478,共12页
瑞利波在工程勘察领域应用广泛,通过反演瑞利波频散曲线可有效地获取地层信息,但频散曲线反演中传统全局优化算法存在收敛速度慢、收敛精度低和易早熟的问题。对此,本文引入一种新的全局优化算法——正余弦算法(SCA)进行瑞利波频散曲线...
瑞利波在工程勘察领域应用广泛,通过反演瑞利波频散曲线可有效地获取地层信息,但频散曲线反演中传统全局优化算法存在收敛速度慢、收敛精度低和易早熟的问题。对此,本文引入一种新的全局优化算法——正余弦算法(SCA)进行瑞利波频散曲线反演研究。SCA基于正余弦函数数学性质,应用多个随机参数和自适应变量调整寻优过程中的探索和开发能力,在获得高精度解的同时还保证了收敛速度以及稳定性。首先利用4个不含噪声模型验证了SCA用于频散曲线反演的可行性;随后往模型中加入15%的随机噪声说明了SCA具有较强的抗干扰能力;接着将SCA与粒子群算法(PSO)进行对比,证明了SCA反演频散曲线能得到高精度和高稳定性的解;最后用冰岛Arnarb?lidi和美国怀俄明地区的地震数据检验SCA处理实际数据的能力。理论模型试算与实测资料分析的结果表明,SCA具有快速、高精度、稳定、实用性强的特点,可有效地应用于瑞利波频散曲线的定量解释。
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关键词
瑞利波
频散曲线反演
全局优化
正余弦算法
下载PDF
职称材料
题名
基于Julia加速的射频大地电磁法正演模拟与位移电流作用研究
被引量:
2
1
作者
梅竹虚
原源
周峰
周聪
张林成
机构
核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学)
东华理工大学地球物理与测控技术学院
湖南城市学院信息与电子工程学院
出处
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期153-167,共15页
基金
国家自然科学基金项目(41904073,42264006)
核技术应用教育部工程研究中心开放基金项目(HJSJYB2021-18)。
文摘
射频大地电磁法(Radio-magnetotelluric, RMT)是浅地表电磁勘探的重要手段之一。由于勘探频段为10~300 kHz,其电磁场传播受地下介质介电常数的影响较大。传统准静态条件下的电磁响应严重制约RMT正演模拟精度,并进一步影响反演成像分辨率。针对这一问题,提出了一种基于Julia并行加速的全电流RMT电磁响应数值模拟方法,利用Julia的分布式计算将各频点的计算发送到不同进程进行求解,从而达到加速计算的目的,同时在计算中考虑位移电流的影响,提升正演的模拟精度。通过计算几种典型高阻/高介电模型的RMT响应,分析并总结了位移电流对射频段电磁场视电阻率及相位响应的影响规律。数值模拟结果表明:当浅部存在高阻覆盖层时,基于准静态假设条件计算的RMT视电阻率和相位响应偏高,且频率越高、覆盖层电阻率越大,响应偏差越大;对于煤炭采空区模型,RMT法能有效反映异常体位置,但忽略位移电流会在采空区及其附近引起较大计算误差;起伏地形的算例表明地形会覆盖地下异常体的RMT数值响应,尤其是地形拐角处;2种不同规模的并行算例对比证明了并行算法的高效性,且随着求解问题规模增大,并行算法效率也随之增大。本文研究提高了RMT的正演速度与精度,为后续快速反演算法的实现奠定基础,数值算例表明RMT法在煤田采空区等实际勘探中具有较好的应用前景。
关键词
射频大地电磁法
位移电流
有限元正演
并行计算
Julia语言
Keywords
radio-magnetotelluric method
displacement currents
finite element method
parallel calculation
Julia
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
基于正余弦算法的瑞利波频散曲线反演
2
作者
付宇
艾寒冰
姚振岸
梅竹虚
苏可嘉
机构
江西省防震减灾与工程地质灾害探测工程研究中心
东华理工大学地球物理与测控技术学院
中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院
核工业二七
出处
《物探与化探》
CAS
北大核心
2023年第6期1467-1478,共12页
基金
江西省教育厅科学技术项目(GJJ200728)
江西省自然科学基金项目(20212BAB211003)
+1 种基金
国家自然科学基金项目(42004113)
江西省防震减灾与工程地质灾害探测工程研究中心开放基金项目(SDGD202006)。
文摘
瑞利波在工程勘察领域应用广泛,通过反演瑞利波频散曲线可有效地获取地层信息,但频散曲线反演中传统全局优化算法存在收敛速度慢、收敛精度低和易早熟的问题。对此,本文引入一种新的全局优化算法——正余弦算法(SCA)进行瑞利波频散曲线反演研究。SCA基于正余弦函数数学性质,应用多个随机参数和自适应变量调整寻优过程中的探索和开发能力,在获得高精度解的同时还保证了收敛速度以及稳定性。首先利用4个不含噪声模型验证了SCA用于频散曲线反演的可行性;随后往模型中加入15%的随机噪声说明了SCA具有较强的抗干扰能力;接着将SCA与粒子群算法(PSO)进行对比,证明了SCA反演频散曲线能得到高精度和高稳定性的解;最后用冰岛Arnarb?lidi和美国怀俄明地区的地震数据检验SCA处理实际数据的能力。理论模型试算与实测资料分析的结果表明,SCA具有快速、高精度、稳定、实用性强的特点,可有效地应用于瑞利波频散曲线的定量解释。
关键词
瑞利波
频散曲线反演
全局优化
正余弦算法
Keywords
Rayleigh wave
dispersion curve inversion
global optimization
sine-cosine algorithm
分类号
P631.4 [天文地球—地质矿产勘探]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于Julia加速的射频大地电磁法正演模拟与位移电流作用研究
梅竹虚
原源
周峰
周聪
张林成
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
下载PDF
职称材料
2
基于正余弦算法的瑞利波频散曲线反演
付宇
艾寒冰
姚振岸
梅竹虚
苏可嘉
《物探与化探》
CAS
北大核心
2023
0
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职称材料
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