大定源瞬变电磁一维自适应正则化反演

自适应正则化反演对初始模型要求较低,直接对瞬变电磁响应数据进行反演。正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数自适应的得到,从而快速获得地下的地电结构。本文采用自适应正则化反演算法对大定源回线瞬变电磁一维层状模型进行反演,使用均匀半空间作为初始模型,首次采用模型对深度的二阶导数极小的模型约束,通过典型理论模型的反演计算,证明了TEM自适应正则化一维反演算法拟合效果好、精度高,由于不用反复搜索正则化因子,并且收敛速度快,体现了良好的稳定性和可靠性。

双感应测井资料自适应正则化反演

为了准确获得地层真电阻率,确定地层侵入关系,将非线性反演理论与Morozov偏差原理结合,建立双感应测井(Dual-Induction Log)资料的自适应正则化全参数反演算法。首先根据Tikhonov正则化反演理论,将双感应测井资料反演问题变为含稳定泛函非线性目标函数极小化问题;再利用Gauss-Newton算法确定极小化解。在测井资料的最佳拟合迭代过程中,将Morozov偏差原理及Cholesky分解技术结合,建立一套自适应选择正则化因子方法;最后对大庆油田的实际测井资料进行反演处理。反演结论与试油结果表明,该算法在处理薄层、薄互层时能够取得更为满意的效果。

半航空瞬变电磁L1范数自适应正则化反演

长导线源半航空瞬变电磁正则化反演正则项通常采用L2范数,其拟合结果较光滑,不能有效刻画层界面信息。针对层状介质陡变模型实现正则项为L1范数的反演算法,采用迭代重加权最小二乘法将原问题转化为L2正则化子问题求解,解决L1范数存在不可导问题;采用OpenMP技术对雅可比矩阵并行计算,提高了反演速度;对自适应正则化因子分段迭代法的调整策略进行分析并改进,改进后的自适应正则化因子调整策略更适合半航空瞬变电磁L1正则反演算法。最后对电阻率进行反演并与Occam反演结果作比较,结果表明L1正则反演充分迭代后能够突出符合真实模型的电性界面,反演电阻率与模型真实值更接近。

中心回线瞬变电磁自适应正则化反演

采用自适应正则化反演,直接对瞬变电磁感应电动势曲线进行反演拟合。相对于传统的求取视电阻率进行定性或半定量的解释方法,利用自适应正则化反演技术可更为准确的获得地电断面的电阻率分布。通过理论模型试算表明自适应正则化反演算法收敛快速、拟合效果好,一般只需迭代5次反演就趋于稳定,迭代10次后目标函数即可达到5×10-2。对某煤矿区的中心回线装置瞬变电磁资料进行反演,和已知资料吻合较好,验证了自适应正则化反演算法可以很好的应用于瞬变电磁资料解释中。

直升机航空瞬变电磁自适应正则化一维反演方法研究

本文以中心回线式直升机航空瞬变电磁法为例对时间域航空电磁资料的一维反演算法进行理论研究.由于时间域航空电磁反演问题是典型的不适定问题,多解性严重且稳定性能较差.为此,论文使用Tikhonov正则化反演方法进行一维解释,可以得到用最光滑模型、最平坦模型和最小构造模型约束条件下的反演结果 ,而正则化因子是根据各次迭代的数据目标函数与约束模型目标函数的关系,以自适应的方式给出,避免了反复地搜索正则因子,使反演能够稳定快速进行.论文介绍了自适应正则化反演方法之后,用多层理论模型的垂直感生电动势响应数据进行反演试算,对比分析不同约束模型下的反演结果 .结果表明,三种模型约束下,算法对初始模型要求不高,可以使用均匀半空间模型作为反演初始模型,并且均能够在不超过十次的反演迭代计算就能较好地重构理论模型,体现了良好的稳定性和可靠性.

回线源瞬变电磁法一维反演算法

由于传统的阻尼最小二乘法只适合于模型较少的简单模型,因此当介质的层数较多时,反演就会受到多解性的影响,有时甚至出现不收敛的情况,并且反演十分耗时。为此,使用正则化思想引入模型约束进行反演,且正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数自适应得到,使反演能够稳定地进行;引入拟牛顿法来更新雅可比矩阵,大大缩短反演所需要的时间,通过典型的3层与多层理论模型的反演试算,证明了拟牛顿法自适应正则化反演算法对初始模型的要求不高,拟合效果好,收敛速度快,适应性强,体现了良好的稳定性和可靠性。

飞行高度同时反演的固定翼航空瞬变电磁一维反演

航空电磁测量记录中,不仅感生电动势测最数据有观测误差,而且高度计测量数据也有误差,直接进行常规反演往往导致反演结果不可靠,研究飞行高度数据有误差下的反演算法具有实际意义.本文以层状模型的固定翼时间域航空电磁多分量理论响应数据为例,提出了两种针对飞行高度计记录数据有误差时的正则化反演算法,一个是自适应正则化反演方法,另一个是约束优化反演方法,结合光滑化模型约束方式,将飞行高度作为一个待反演参数与电阻率参数一并反演,以获得更可靠的解释结果.第一种算法侧重于已知的地电信息相对较少的一般情况下的反演,只要给定初始飞行高度值和初始均匀半空间模型的电阻率值,即可稳定地同时重构地下介质电阻率和飞行高度.反演中正则因子由自适应的方式获得,并用奇异值分解法解反演方程.而第二种算法则用于先验信息较多的特殊场合,可事先设定反演模型参数及飞行高度参数的上下限范围,并通过有限内存拟牛顿约束优化方法搜索可行域里的最优解.用多层介质模型的理论响应数据加入不同水平噪声后进行反演试算,对使用不同飞行高度初值和不同约束参数时的反演结果作对比分析.结果表明,无论飞行高度值偏高或偏低,两种算法均能稳定有效地重构地下介质电导率分布和飞行高度值,但飞行高度初值不准会降低反演的收敛速度;文章的一个算例显示,在飞行高度初值偏低15 m下,第一种算法在第10次迭代后的解释高度与真值的误差小于0.3 m,第二种算法在参数约束下,第6次迭代以后的各次迭代的飞行高度值在119.4～121 m之间,其平均值与真值的误差不足0.2 m.

AMT正演模拟及反演求导方法在探测冻土厚度中的应用——以青海木里地区多年冻土层为例

作为冻土区天然气水合物重要的成藏因素——盖层冻土的厚度,其勘探方法多样且各具特点。选择性价比较高的音频大地电磁测深（AMT）为探测技术,以青海木里地区为研究对象,通过多种典型模型的AMT正演模拟,并对正演响应进行一维自适应正则化反演与分析,结果表明一维正则化反演曲线取对数求导曲线（或称地层界面分层因子曲线）可较好地划分多年冻土层底板,并在木里地区划分多年冻土厚度中取得了较好的应用效果,为冻土区天然气水合物靶区预测提供良好的支撑作用。由过井DK9的两条十字剖面研究表明,井DK9附近的多年冻土厚度起伏变化不大,约在60~100 m之间变化,为天然气水合物的富集提供了良好的盖层条件。其中,垂直于断裂构造方向DK9-2剖面的多年冻土厚度变化较大,约为60~100 m;平行于断裂构造方向的DK9-1剖面的多年冻土厚度变化较小,为68~92 m。

测高数据不准时的直升机航空瞬变电磁一维反演方法理论研究

航空电磁勘探中,高度计显示的发射线圈高度数据往往是不准确的,这可能会影响反演结果,出现假异常现象。针对这一情况,提出了一种高度计数据不准确条件下的航空瞬变电磁资料一维反演方法,在重构地电参数的同时也对发射线圈高度值进行校正。由于航空电磁反演问题是典型的病态问题,使用正则化反演方法,正则化因子由数据目标函数与模型目标函数之间的关系以自适应方式给出,使得反演迭代能稳定进行。以直升机航空瞬变电磁资料反演为例,用理论模型响应数据加入噪声进行反演,结果表明,无论初始高度值是高于真值还是低于真值,该反演方法均能够较好地重构地下介质参数和发射线圈高度值;作为反演初值的发射线圈高度测量值越准确时,反演迭代收敛速度就越快,反演效果也越好。

基于不同稳定泛函约束的大地电磁极值边界反演研究及其在高放废物处置库选址中的应用（英文）

通常基于不同稳定泛函的反演对目标体边界的刻画存在着差异,尤其对复杂地质构造。为此,本文提出了面向电性边界识别的基于不同稳定泛函的极值边界反演算法。首先选择最平滑、最小支撑两种稳定泛函研究自适应正则化反演算法对不同稳定泛函的适用性,然后通过引入极值边界反演算法,研发基于不同稳定泛函的电性边界识别技术。研究结果表明:自适应正则化反演方法适用于不同的稳定泛函,而且对初始模型的依赖性较低;极值边界反演算法得到的光滑和聚焦上下界并集的比值可以作为划分电性界面的有效依据。在此基础上,本文以内蒙古塔木素地区高放废物粘土岩处置库场址预选为例,将本文提出的反演算法应用于该区的大地电磁测深(MT)数据反演,利用光滑反演了解区域构造,利用聚焦反演了解局部细节,并结合地表地质和钻孔资料,基于地下地质体的电性边界的识别,圈定了目标层的厚度,得到的目标层的厚度满足高放废物处置库选址的要求。

基于最小构造模型的地空瞬变电磁一维正反演技术研究

地空瞬变电磁法(Ground-airborne transient electromagnetic method)是一种新兴的物探方法,其探测范围大,工作效率高,在地形复杂的区域有着传统物探方法无法比拟的优势。这里通过对地空瞬变电磁的一维正演问题的研究,采用Hankel变换、Gauss积分和频-时转换实现了地空瞬变电磁时间域响应正演计算,通过解析解和数值解的对比验证了正演方法的准确性和稳定性,并研究了其响应特征。利用最小构造模型约束下的自适应正则化反演方法,进行了地空瞬变电磁法反演模拟研究,证实了该方法对低阻层的反映比较真实,对高阻层的反映略有误差的特点。最后用该方法对某滑坡实测数据进行了反演解释,反演结果与工区地质情况符合较好。

隧道瞬变电磁一维反演研究及应用

随着我国基建的快速发展,水电工程、高速铁路、油气储运等大型工程越来越多,同时遇到的地灾情况更加复杂,地下工程开挖过程不良地质不能及时探测和治理会对施工造成巨大经济损失,有的甚至造成安全事故。时间域电磁法作为一种技术相对成熟的地球物理探测方法,因其通过采集二次场而对地下低阻体敏感的特性常用于寻找地下水、软岩等。本文针对常规隧道瞬变电磁数据处理精度不足的问题,重点研究了隧道瞬变电磁一维反演方法,从反演算法角度入手,对瞬变电磁进行数据处理改进。并用数值模拟数据以及实际应用验证了自适应正则化反演方法的正确性及可靠性。结果表明,采用该方法获得的电阻率分布相比视电阻率反映的结果精度更高,能提供更丰富的信息指导隧道施工。