基于人工智能的地球物理反演教学方法探讨

学科交叉融合已经成为现代科学与工程技术发展的重大趋势。该文以地球物理反演问题为例,针对环境地质工程专业研究生教学中存在的问题,将人工智能与深度学习技术引入其中,采用理论授课与实验教学相结合的手段,在达到教学目标的同时,也有效避开繁杂的数学物理方程讲解过程。相关教学方法成效显著,学生反映强烈,效果良好,对学生全方位、高素质培养起到积极的作用,也可为跨学科的相关专业教学提供借鉴作用。

“地球物理反演概论”课程思政教学改革实践路径

“地球物理反演概论”是在地球物理专业人才能力培养和价值观塑造过程中非常重要的专业必修课程。本文立足育人需求,明确课程目标,重构课程教学内容,将课程知识点细化分级为基础级、实践级、拓展级三个层次,全面挖掘和梳理出哲学思想、榜样力量、科学素养、工程伦理与环保意识、学以致用五类课程思政育人元素。基于线上线下混合式及翻转课堂,通过“三阶段、递进式”教学模式,充分融合现代教学信息手段,深化课程考核模式,全过程浸润价值塑造,落实立德树人的育人目标,对地球物理学类专业在“双一流”背景下开展高水平的课程建设具有一定的借鉴意义。

南海东北部高磁异常带成因的地球物理反演研究

南海东北部的高磁异常带是南海北部磁场最显著的特征,目前对其成因尚有不同推测。选取一条穿越该异常带的剖面,在多道地震解释及相关地质资料的约束下进行地球物理反演研究,验证其晚中生代俯冲增生带模式的可行性。结果表明,在东沙隆起带的前新生代基底中2.5—6km的深度上、宽约150km、密度2.65 g.cm-3、剩余磁化强度700×10-3A.m-1的中生代中酸性火山岩带可产生南海东北部的高磁异常带,与浙闽东部高磁异常带的成因相同,与晚中生代古太平洋向东亚陆缘的俯冲有关。

基于免疫算法的地球物理反演研究

免疫系统是一种高度进化的生物信息系统,能够识别和消除病原体,具有学习、记忆和模式识别能力。本文基于免疫系统原理,首次将免疫算法用于地球物理问题反演。文中将生物免疫过程与地球物理问题反演的基本概念进行了相应的对比,并给出了免疫算法的流程。免疫算法采用基于亲和性的概率选择和浓度控制策略,以及记忆库功能,能够很好地改善传统非线性反演方法易早熟、难收敛的弊端。通过对大地电磁理论模型和实测数据比较,表明该方法是一种较为精确、稳定收敛,能够成功应用于地球物理反演问题的实用方法。

用于地球物理反演的均匀设计优化算法

将均匀设计、模拟退火和单纯形方法相结合，提出一种全局优化迭代算法．数值模拟表明，它具有搜索速度快、搜索能力强和不需要求导数的特点，可用于地球物理反演研究．

地球物理反演的拟线性近似方法综述

以地球物理反演的非线性及其线性化方法为背景 ,系统地介绍了拟线性近似的基本思想及其在地球物理反演中的应用 .在数学类比的基础上 ,提出了将拟线性近似方法应用到直流位场反演的研究中的思想框架 .通过分析 ,得出了拟线性近似方法可以在地球物理反演研究中广泛应用的结论 .

基于量子蒙特卡罗的地球物理反演方法

中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029摘要本文将量子蒙特卡罗全局优化方法引入地球物理反问题,进而发展了一类新的地球物理非线性反演方法.量子蒙特卡罗方法是基于量子力学机制的随机方法,包括变分蒙特卡罗方法、格林函数蒙特卡罗方法、扩散蒙特卡罗方法、路径积分蒙特卡罗方法.本文简要回顾了量子蒙特卡罗方法的发展,阐述了其方法理论;随后的数值试验结果表明,量子蒙特卡罗方法应用于地球物理反问题的求解是成功的,它适合于非线性、多极值的地球物理反演问题,在收敛速度和避免陷入局部极小等方面有着一定的优势,且该方法也适用于其他领域非线性最优化问题的求解,其算法具有较强的通用性;最后就量子蒙特卡罗方法在地球物理反问题中的应用前景以及存在的问题做了简要概述.

地球物理反演中奇异值分解应用的若干问题探讨

探讨了奇异值分解中广义道解的可靠性估计,并推出更为准确的分辨公式;对于奇异矩阵,为了取得解的误差和分辨之间的折衷,给出了更加合理的奇异值修改方案,并提出了用迭代方法改善解的精度,经实例验证,改进的方法是有效的。

量子退火最优化与地球物理反演方法

量子退火最优化方法的思想是基于模拟退火方法发展而来的,但利用的是量子跃迁隧道效应的机制,这和模拟退火基于热力学的退火原理是不一样的.本文首先概述了量子退火和模拟退火的区别所在;其次主要论述了量子退火在最优化方面的应用发展情况,比如伊辛自旋玻璃问题,旅行商问题,布尔可满足性问题等,讨论了具体测试问题中量子退火方法的应用情况以及和模拟退火方法的比较;随后对基于量子退火方法的地球物理反演原理和方法做了相应的阐述,讨论了不同参数比如温度、横向场的设置,比较了处于不同的横向场和势能状态的概率大小问题;最后就量子退火方法在地球物理反问体中的应用前景以及存在的问题做了简要概述.

2D多尺度混合优化地球物理反演方法及其应用(英文)

局部优化和全局优化方法广泛应用到地球物理反演,但是两者各有其优缺点。将两类方法结合起来可以取长补短。将退火遗传算法(SAGA)和单纯形算法相结合,得到了一种高效、健全的2D非线性混合地震走时反演方法。首先,利用SAGA进行大范围的全局搜索,然后由单纯形方法进行快速局部搜索。为了降低层析成像的多解性,我们采用了多尺度逐次逼近的技巧。把速度场划分为不同的空间尺度,定义网格节点上的速度作为待反演参数,采用双三次样条函数模型参数化,正问题采用有限差分走时计算方法,反问题采用多尺度混合反演方法。一个低速度异常体的数值模拟试验和抗走时扰动试验表明该方法是有效和健全的。我们将该方法应用到青藏高原东北缘阿尼玛卿rlet,Meyer,Marr,缝合带东段上部地壳速度结构研究中。数字模型试验和实际资料的应用表明了方法的有效性和健全性。

剖面叠置思想在地球物理反演建模中的应用

平面叠置思想是GIS空间分析的重要组成部分.将平面叠置变为剖面叠置,并把这种技术应用在地球物理二维反演的剖面建模中,这样可以方便地对地球物理多源数据进行综合、分析,以点、线、面图形文件的方式动态编辑建模,并通过GIS的格式转换功能方便地与地球物理反演建立接口,这种可视化的建模方式比传统的建模方式有较多的优点.

东营凹陷前古近系构造综合地球物理反演

以地质、重磁、地震、测井、岩石物性及分析测试资料为基础,建立了东营凹陷前古近系深层密度的空间变化模式并进行了地球物理反演。结果表明,东营凹陷前古近系沉积主要受北西向构造的控制,太古界构成东营凹陷的结晶基底,是一个北东转近东西向的北陡南缓的断陷,最深处位于现河、辛镇一带,可达12000m;下古生界奥陶系构造具有很强的继承性,其构造格局与太古界有很强的一致性;中生界宏观上继承了下古生界的构造形态,但填平补齐和局部改造比较明显,凹陷范围明显缩小。东营凹陷前古近系断裂构造总体格局为向北东撒开、向西南收敛的束状构造,且可以分为高青博兴断陷区、利津草桥断陷区、东营王家岗断陷区3个断块。东营凹陷边部的隆起地带发育有3条火成岩带。与钻遇井深度比较,中生界和下古生界深层构造的反演精度分别达到91.14%和88.17%。

基于地下水数值模拟的地球物理反演解释优化方法研究

地球物理的多解性无处不在,面对这种情况我们往往结合地质资料来对反演结果进行合理的地质解释。然而在偏远地区地质、深部钻探资料非常缺乏,野外已有的井孔也往往难以获取岩性编录资料。当这些资料比较少时,反演结果依然存在难以解释或者不确定等问题。是否可以借助于地下水位与水质信息包含的地质体水力特性,来辅助地球物理反演过程?基于此思路探索了基于地下水模型的地球物理反演解释优化方法:以大地电磁法为实现手段,通过研究已知理想地质模型和多个基于反演结果解释得到的地质模型,建立地下水数值模型,对比地下水水流和溶质运移数值模拟结果,最终确定相对最佳地质模型。并通过敏感性分析验证了运用地下水数值模拟搜索相对最佳地质模型的可行性。

羌塘盆地那底岗日山前区的地球物理反演解释

利用传统的地球物理处理方法和最新非地震技术GM-SYS重磁震二维模拟系统相结合,对那底岗日山前区的重、磁资料进行模拟处理,得到那底岗日山前区综合解释成果图及走廊剖面解释栅状图,并给出该区的断裂展布、构造格架、火山岩分布和盆地基底等地质界面,为推断解释研究区的沉积分层、断裂格架、火山岩分布和基底起伏提供定量和定性依据。

基于工程教育认证的大学课程考核模式探索——以长安大学“地球物理反演概论”课程为例

工程教育认证是国际通行的工程教育质量保障制度,核心是以学生为中心,是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。“地球物理反演概论”课程是长安大学勘查技术与工程专业的主干必修课,理论性和实践性极强,教师教学和学生学习难度大。为了推进本科教育教学改革,全面提高课程教学质量,课题组对该门课程的考核模式进行了改革,挖掘了专业认证的“教”与“育”的内涵和实质,最终落实到本科教学工作的持续改进上,推动了本科教学的发展。

“地球物理反演概论”课程教学模式改革与实践

"地球物理反演概论"课程是长安大学勘查技术与工程和地球物理学专业的主干必修课,理论性和实践性极强,教师教学和学生学习难度大。为了推进本科教育教学改革,全面提高课程教学质量,该课程被列为陕西省省级精品课程建设项目,取得了阶段性教学成果。本文针对该课程的理论教学和实践应用特点,在课程目标、课程内容、课程资源特色及课程持续改进和更新等方面进行建设和改革,为专业工程教育认证的持续改进和提高本科生教学质量奠定基础。

用视模型空间对比进行地球物理反演

针对以数据拟合为目标的非线性反演问题逐次线性化方法存在不适定性和计算量大等问题，提出了从模型的角度来研究非线性反演问题求解方法的新思路，建立了视模型空间对比方法．该方法避开了非线性问题直接线性化的处理，在求取模型参数修改量时有较好的适定性，并且计算量小．文中还研究了方法的收敛性条件和收敛速度，并用大地电磁测深（ＭＴ）合成数据进行了２９１２个参数的二维成像，对一条实测ＭＴ剖面进行了二维反演．结果证实了方法的有效性和解决大规模反演问题的能力．

地球物理资料非线性反演方法讲座(一) 地球物理反演问题概述

大力开展非线性反演方法的研究和应用,是国内外地球物理学界的共识。本论谈将全面介绍近十多年来非线性反演方法研究和应用的新进展,其目的是让更多的读者从不同的角度和领域去重视它、研究它、应用它,提高其应用效果,推动它的发展,使它更好地为国民经济建设和人民生活服务。

神经网络在地球物理反演中的应用

本文简要介绍神经网络与神经计算机，神经元模型，层状网络结构，误差逆传播算法及其在地球物理反演中的应用。

《地球物理反演》课程教学中提高学生学习兴趣的实践

在《地球物理反演》课程教学中从激发学生学习兴趣入手,在激发学生学习动机、编制合适的教材、理论联系实际、提高教师个人素质四个方面进行教学安排,增强学生学习兴趣,提高教学效果。