引入OCCAM模型约束的一维复电阻率实部和虚部加权反演算法

【研究目的】复电阻率反演参数为四个Cole-Cole模型参数,直接增加了复电阻率反演的多解性。且复电阻率的实部和虚部对不同Cole-Cole模型的敏感程度不同,从而对复电阻率反演能力的要求较高。【研究方法】本文将正则化思想引入到复电阻率实部和虚部加权反演中,并分四步依次反演四个Cole-Cole模型参数,并设计四个不同的加权系数,在反演不同Cole-Cole参数时对实部和虚部的目标函数进行加权,以控制实部和虚部在反演中所占的比重;反演同一参数时,对比不同初始模型的反演结果,分析初始模型对反演结果的影响。【研究结果】模型试算结果表明:这种引入正则化约束后的实、虚部加权反演算法,不仅可以提高Cole-Cole模型参数的反演效果,还降低了反演结果对加权系数的依赖性和某些参数对初始模型的依赖性。【结论】本文的算法有效提高了Cole-Cole模型参数的反演精度。

可控源电磁磁场频率梯度一维Occam反演

Occam反演作为一种地球物理正则化反演方法,被广泛使用于求取光滑的反演结果。传统的场值单分量一维Occam反演虽然能够对层状模型有着较好的恢复效果,但是反演结果严重依赖于收发距,通常收发距需要达到数千公里才可获得满意的反演结果。当偏移距过小时反演结果几乎是直线,对模型的电性变化无任何反映。本文对水平电偶极源产生的磁场求取频率梯度,层状模型的梯度值采用高精度差分值进行代替。将磁场频率梯度应用于Occam反演中,大量的反演结果表明,磁场三分量频率梯度的反演结果不会随着收发距而改变,均可以在近场源下很好地恢复模型真实情况,对电阻率的恢复效果优于层厚度。与其他电磁方法一样,反演结果对低阻层更为灵敏,对复杂模型的高阻层的恢复效果不如低阻体。

SOTEM数据一维OCCAM反演及其应用于三维模型的效果

本文基于垂直磁场分量研究了SOTEM数据的一维OCCAM反演方法,并将其应用于理论三维数据及野外实测数据的反演.对于大部分一维模型,OCCAM反演可取得较好的反演效果,且反演结果不依赖于偏移距;噪声对SOTEM数据的OCCAM反演具有较大影响,但当信号含噪水平不超过5%时,反演结果仍具有较好的准确性;若浅层存在较厚的低阻层,OCCAM反演结果对下部地层的分辨能力下降,仅能获得具有平均效应的电阻率.将一维算法应用于SOTEM三维数据的反演,会产生较大的误差,尤其是在异常体边缘地带影响最为严重.该影响程度与异常体和背景电阻率之间的差异有关,对于大多数电性近似呈连续变化的真实大地而言,一维OCCAM反演算法仍可获得较好的效果.最后通过陕西某煤田深部富水性调查的实测SOTEM数据反演验证了本文的研究成果.

大地电磁数据的Occam反演改进

Occam 反演以其稳定的收敛性,在大地电磁(MT)数据解释中有广泛的应用。但是其每次迭代均用一维搜索方法求拉格朗日因子μ值,需要许多次正演计算,速度非常慢。在讨论了 Occam 反演中数据拟合差随μ变化的基础上,本文采用了μ值在一定步长下逐次递减的求取方法,每次迭代只需一次正演,极大地提高了计算速度。另外,反演求得光滑模型而非最光滑模型,分辨率更高。理论及实际数据的反演试算均表明,和 Occam 反演相比,反演依然稳定,但速度更快,结果也更真实。

2.5维可控源音频大地电磁法Occam反演理论及应用

Occam反演是一种正则化的光滑模型反演方法,它在寻找最小拟合差的同时追求最光滑模型.因地下介质的电性通常是连续变化的,Occam反演考虑了地下介质横向和纵向的光滑情况,应用Occam反演避免了模型电性参数被随意间断.通过建立层状和存在两个异常体的模型,利用2.5维可控源音频大地电磁有限元法作正演响应计算,对响应数据基于Occam反演理论拟合反演.结果表明,Occam反演对可控源音频大地电磁法响应数据反演稳定收敛,理论模型与反演结果的视电阻率曲线形态基本一致,测点数据的拟合误差小于3%,反演结果能反映出模型电阻率的光滑效果.

Occam反演在卫境地区花岗岩型铀矿勘查CSAMT资料处理中的应用

花岗岩型铀矿床一般产在岩体内部或岩体周边,因此岩体发育情况的探测对铀矿勘查工作的进一步开展具有重要意义。为了解Occam反演方法处理花岗岩型铀矿勘查CSAMT数据时的应用效果,这里设计了隐伏岩体的理论模型,正演理论数据采用Occam反演方法进行反演。实验表明,Occam反演对隐伏岩体的CSAMT理论数据具有稳定收敛性,反演结果和理论模型能够很好的吻合。结合卫境地区的勘查实例验证了Occam反演方法的有效性,为以后CSAMT方法间接寻找花岗岩型铀矿提供了参考。

用Occam法及广义逆法对兰州地区MT资料的一维反演解释

分别用Occam法和广义逆法对兰州地区MT资料进行了一维反演,两种反演结果可相互印证,使得解释结果更为可靠,并和相应资料的二维反演结果相一致.

基于PC机群的大地电磁Occam反演并行计算研究

Occam反演以其稳定收敛和不依赖于初始模型的特性被广泛应用于大地电磁数据的处理,但偏导数矩阵的计算和拉格朗日乘子的求取导致大量的模型正演,使得反演速度较低。为此,研究了用基于PC机群的并行计算来解决这一问题的方法。首先对Occam反演方法进行了阐述;然后,分析了反演方法中各计算耗费的时间,提出对约占计算量90％的偏导数和拉格朗日乘子进行并行计算的思想,即偏导数计算采用频点计算一级的大粒度并行,拉格朗日乘子扫描和一维搜索分别采用μ值计算一级的大粒度并行和频点计算一级的小粒度并行;给出了并行计算的实现方法,即在PC机群上,利用主一从编程模式实现Occam反演的整体并行计算。在计算中,采用任务组合方式,减少了通信量,较好地实现了负载均衡。在4节点PC机群上,对应于拉格朗日乘子的扫描和一维搜索方式,整体加速比分别达到3．36和2．83。

频率域航空电磁资料Occam反演研究

通过对频率域航空电磁测量常用装置类型电磁响应分析和Occam反演方法介绍,成功地将Occam思想运用到频率域航空电磁资料的反演解释工作中。Occam反演是一种正则化的反演方法,它在追求模拟数据与原始测量曲线最大拟合的同时,要求模型数据最平滑或最圆滑,因而受初始模型影响小,能够达到稳定收敛。经过对理论模型和实测数据试算表明,该方法运算稳定,收敛速度快,是一种有效的航空电磁数据处理解释方法。

一维大地电磁Occam反演拉格朗日乘子的搜索

在大地电磁反演中,Occam法因其在反演稳定性和模型分辨率等方面的优势,得到广泛应用。但由于其每次迭代都需要不断地搜索拉格朗日乘子,因而拉格朗日乘子的搜索效率对Occam法反演的运算速度起着至关重要的作用。为提高拉格朗日乘子的搜索效率,这里提出将拉格朗日乘子的搜索从自然数域中转到以10为底的对数域中进行,同时在区间最小值的搜索中采用二次函数极小值搜索法。通过大量一维大地电磁反演验证,该方法将拉格朗日乘子的搜索效率提高了20%~50%,大大提高了Occam反演的运算速度,方便了其在高维反演中的应用。

航空瞬变电磁数据一维Occam反演

分析了奥克姆(Occam)反演法的原理和计算方法,并将其应用于时间域航空电磁一维反演中,给出了一种简便的正则化参数搜索方法,对迭代过程进行了改进,大大提高了反演速度,5次迭代约20s。在反演初始模型中,电阻率数据由原始感应电动势数据通过自动迭代法转换而来,深度数据由初始电阻率计算得出。经算例表明,收敛过程中满足拟合差最小的拉格朗日乘子μ值随迭代次数增加而递减;反演过程非常稳定,一般5次迭代至10次迭代就能达到收敛,对低阻层的反演深度和电阻率值都接近真实值,但对高阻层的反演深度和电阻率值误差较大。

考虑激发极化效应的瞬变电磁一维Occam反演

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应,对于观测数据负值部分的解释一直存在问题,这影响了反演解释的真实性和可信度。对此,本文首先将Cole-Cole复电阻率模型加入正演计算,并验证了计算的准确性。然后在阻尼最小二乘法的基础上加入Occam平滑约束来构建反演方程,能够同时反演出零频电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数,实现了一维瞬变电磁复电阻率反演算法。最后,建立具有不同程度激发极化效应的典型层状理论模型进行反演试算与结果分析,结果表明,在激发极化效果明显的低阻高极化地层中,复电阻率反演效果更好。与实电阻率反演结果的对比说明,瞬变电磁复电阻率反演既可以达到实电阻率的常规反演效果,也能解决实电阻率无法实现的负值拟合问题。

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。

VLBI资料处理软件系统OCCAM V6.0简介

OCCAMV6.0是在PC机上开发的一套VLBI大地测量数据处理软件。该软件用标准FORTRAN77(90)语言编写,可在Windows95以上版本和LINUX环境下的PC机上运行,其主要特点是操作简便、兼容性好、处理容量大、速度快和结果输出多样化等。随着该软件的不断改进和发展,利用OCCAM进行VLBI数据分析的学者逐渐增多,OCCAM软件的使用也日益广泛。本文简要介绍了OCCAM软件的安装、各个模块的主要功能和在运行中的注意事项,供今后OCCAM用户在使用过程中参考。

大地电磁Occam反演中拉格朗日乘子搜索的并行计算

Occam反演以其稳定收敛和不依赖初始模型的特性,在大地电磁数据处理中得到了广泛应用。但拉格朗日乘子的求取,导致了大量的正演计算,使反演速度较低。在讨论拉格朗日乘子计算方法的基础上,提出用基于机群的并行计算来解决这一问题,并采用主-从编程模式,实现了拉格朗日乘子扫描和一维搜索的并行计算。将扫描任务编组分派到不同的节点完成,减少了通信量,也较好地实现了负载均衡。算例表明,并行计算可以比较显著地提高处理速度。

可控源音频大地电磁法方位非各向同性层状介质Occam反演

目前,可控源音频大地电磁法测深资料反演主要基于各向同性介质,在复杂的地电体中,由于岩石裂隙或矿物形状等原因使得在各个方向的电阻率不同。本文主要探讨更为符合实际地质体情况的方位非各向同性层状介质在正交水平电偶源激发条件下的可控源音频大地电磁数据的反演。运用Occam反演方法,实现了可控源音频大地电磁法方位非各向同性层状介质反演。构建理论地电模型,通过理论模型合成数据的反演算例检验了所实现的可控源音频大地电磁法方位非各向同性层状介质反演算法的有效性和稳定性。同时,不同数据的反演结果表明:方位非各向同性介质的反演应同时使用视电阻率ρ_(sxy)、ρ_(syx)和相位φ_(xy)、φ_(yx)数据。

MT Occam并行反演方案及性能分析

针对MT Occam反演速度慢的问题,分析了实现其并行计算的可行性和途径,提出了基于频点和拉格朗日乘子(μ-1)扫描点划分的大粒度并行反演方案和具体实现步骤。对方案的加速性能进行了理论分析,得出了理论加速比曲线,明确了方案的适用性。采用基于消息传递的PVM并行平台,以主-从编程模式,实现了偏导数矩阵和μ值求取的并行计算。算例表明,综合并行效率较高,反演速度提高显著。

Ada语言与Occam语言的比较

一、引言过去十年在计算语言领域的重要进展之一是出现了具有并行计算能力的Ada语言和Occam语言。Ada语言是具有类似Pascal语言的控制结构,并且能重植入过程和函数的大型语言,其初始设计目标是满足美国国防部所规定的要求,即首先考虑支持适于军事装备的嵌入式编程系统。就本质而言,Ada语言是在串行语言的结构上,扩充增加了并发执行的能力。

基于OCCAM算法的多模式表面波联合反演研究

将OCCAM算法引入到多模式表面波联合反演中,给定一组具有观测误差的实测表面波频散数据,寻找最光滑的模型参数剖面;应用权重矩阵提高数据分辨率;采用自适应修改拉格朗日乘子光滑参数以提高迭代效果并协调模型分辨率与解的关系;利用函数关系约束、区间约束和固定约束以提高解的唯一性。某高速公路路基实例计算表明:充分利用多模式表面波联合反演不仅可使反演过程稳定,而且还能提高横波速度的反演精度和计算结果的可靠性;同时,利用的高阶波越多计算结果的可靠性就越高,分辨能力就越强。

VLBI数据处理软件OCCAM6.3使用简介

OCCAM是一种用于VLBI数据处理的常用软件,本文介绍了该软件的最新版本V6.3的安装、使用及一些注意事项,以期为使用OCCAM软件的研究人员提供一些参考。