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《中南大学》 2014年
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基于神经网络的混合非线性电阻率反演成像

江沸菠  
【摘要】:摘要:电阻率成像技术是一种重要的地球物理勘探方法,广泛应用于水文、环境、考古、矿产资源和油气勘探等领域,取得了较大的经济效益。近年来随着理论研究的深入和工程应用的发展,人们对勘探规模和资料解释精度的要求也在不断提高,传统的线性反演方法面临着新的挑战。本文主要针对神经网络非线性反演在电阻率成像中的应用进行理论研究,分析了BP神经网络和RBF神经网络在电阻率成像反演中的优化算法、建模方法和反演流程。 BP神经网络反演存在收敛缓慢和易陷入局部极小的缺点,本文通过将其与具有全局搜索优势的粒子群优化算法和微分进化算法相结合,从两个不同的角度对BP神经网络的反演过程进行优化,改善了反演结果的质量。首先,通过将粒子群优化算法与BP神经网络相结合,提出了一种基于混沌振荡的粒子群优化算法,使用混沌振荡曲线来自适应调整惯性权重以提高PSO算法的全局寻优能力,并使用其训练和优化BP神经网络的权值和阈值。该方法不依赖初始模型,提高了神经网络反演的稳定性和准确性。然后,通过将微分进化算法与BP神经网络相结合,提出了一种基于混沌约束的DE-BP算法。该算法应用混沌Tent映射来自动设置收缩因子F和交叉因子CR,并通过使用约束因子来保证算法的快速收敛。该算法在数值计算和模型仿真的结果中表现出较快的收敛性和较高的反演精度。 虽然智能算法与BP神经网络结合完善了神经网络反演的理论和方法。但是BP神经网络学习算法内在的缺陷决定了对BP神经网络参数的优化只能够改善BP神经网络的学习性能,而不能解决BP神经网络的局部极值问题。RBF神经网络与BP神经网络相比具有结构简单、学习速度快、不易陷入局部极小等优点,适合作为电阻率成像的反演算法。通过将RBF神经网络与统计学中的汉南-奎因信息准则相结合,提出了一种能够自适应确定神经网络隐含层结构的HQOLS算法。通过与RBF神经网络中的分簇算法、梯度算法、正交最小二乘算法相比较,验证了HQOLS算法和RBF神经网络进行电阻率成像反演的可行性。 HQOLS算法虽然能够自适应的确定RBF神经网络的隐层结构,解决神经网络的隐层构造问题,但该结构并不是一种最优的RBF神经网络。针对RBF神经网络和信息准则在电阻率成像非线性反演中的应用进行更加深入的研究分析,提出了一种二阶段学习的RBF神经网络训练框架。在该框架中,信息准则用来自适应获取神经网络隐含层结构,全局搜索算法用来优化隐含层参数,并应用赤池信息准则和粒子群优化算法对该框架进行了实现。 本文的研究结论表明BP神经网络和RBF神经网络在电阻率成像反演中具有各自的优势,对今后神经网络在电法反演中的深入研究提供了可借鉴的经验。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:P631.322

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 李天成;牛滨华;孙春岩;赵丽;;2D电阻率正反演成像在水平和垂直模型上的异常响应研究[J];地球物理学进展;2007年03期
2 吴小平,徐果明;利用共轭梯度法的电阻率三维反演研究[J];地球物理学报;2000年03期
3 底青云,王妙月;积分法三维电阻率成像[J];地球物理学报;2001年06期
4 潘克家;王文娟;谭永基;曹俊兴;;基于混合差分进化算法的地球物理线性反演[J];地球物理学报;2009年12期
5 齐玮;王秀芳;李夕海;刘代志;;一种基于径向基神经网络的地磁场K指数实时标定方法[J];地球物理学报;2010年01期
【共引文献】
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1 柯敢攀;黄清华;;井地电法的三维正反演研究[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2008年03期
2 柯敢攀;黄清华;;井地电法的三维正反演研究[J];北京大学学报(自然科学版);2009年02期
3 郭秀娟,张志毅,梁伟杰;三维电阻率成像新方法及应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年01期
4 刘海飞;柳建新;郭荣文;邓小康;阮百尧;;起伏地形三维激电连续介质模型快速反演[J];吉林大学学报(地球科学版);2011年04期
5 刘丽丽;邢光龙;;基于支持向量机的电磁波传播测井反演参数约束条件提取方法[J];测井技术;2008年03期
6 尹极;王晓东;程邈;李振宇;;高密度电阻率法在果香峪溶洞勘查中的应用效果分析[J];CT理论与应用研究;2011年03期
7 沈坤;朱涛;金志林;周建国;蔡建华;吴富焕;;湖相沉积盆地内隐伏断裂的电阻率层析成像探测——以通海盆地为例[J];CT理论与应用研究;2011年04期
8 胡亚轩;郝明;王雄;王庆良;崔笃信;;L曲线法在反演火山区压力源参数中的应用[J];大地测量与地球动力学;2009年02期
9 吴小平,汪彤彤;电阻率三维反演方法研究进展[J];地球物理学进展;2002年01期
10 周立新,米素婷,黄晓波;黄河黑山峡大柳树坝址岩体滑移—弯曲拉裂松动的有限元分析[J];地球物理学进展;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 岳安平;底青云;石昆法;;从CSAMT信号中提取IP信息探讨[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
2 张世晖;刘天佑;高金耀;;利用卫星测高重力异常进行冲绳海槽海洋岩石圈密度成像[A];《大地测量与地球动力学进展》论文集[C];2004年
3 汤洪志;刘庆成;龚育龄;徐飞;姚小虹;肖劲;;三维电阻率测量方法试验研究[A];资源、环境与工程电法勘探方法技术交流会论文集[C];2003年
4 肖晓;汤井田;杜华坤;;电阻率层析成像方法综述[A];当代矿山地质地球物理新进展[C];2004年
5 赵国泽;陈小斌;汤吉;;中国地球电磁法新进展和发展趋势[A];纪念中国地球物理学会成立60周年专辑[C];2007年
6 程勃;底青云;;基于遗传算法和统计学的电阻率测深二维反演研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2012年度(第12届)学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2013年
7 马炳镇;张振勇;侯彦威;;高密度电法在浅埋煤层顶板含水层富水性勘探中的应用[A];煤矿水害防治技术研究——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2013)[C];2013年
8 佘杰;;基于BP神经网络的煤岩图像分类识别[A];第23届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第5届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2013年
9 朱海婷;杨宁;王博;;一种新型人工智能算法对风电功率预测的优化[A];智能化电站技术发展研讨暨电站自动化2013年会论文集[C];2013年
10 卢德宝;周启友;肖安林;宋震;;甘肃北山地区三维真实地形四面体剖分以及地形对ERT成像影响研究[A];第5届废物地下处置学术研讨会论文集[C];2014年
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1 张凌云;高密度电阻率勘探反演的非线性方法研究[D];太原理工大学;2011年
2 徐汶东;CSAMT中的IP效应影响及应用研究[D];吉林大学;2011年
3 许建荣;起伏地形条件下大地电磁测深二维正反演研究及应用[D];中南大学;2010年
4 张冬丽;煤层气定向羽状水平井开采数值模拟方法研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2004年
5 吴子泉;潍坊城市地震活动断层三维精确定位方法研究[D];中国地质大学(北京);2005年
6 强建科;起伏地形三维电阻率正演模拟与反演成像研究[D];中国地质大学;2006年
7 刘小军;大地电磁聚焦反演成像方法研究[D];同济大学;2007年
8 屈有恒;井地电阻率法及双频激电三维数值模拟与反演研究[D];中国地质大学(北京);2008年
9 李天成;电阻率成像技术的二维三维正反演研究[D];中国地质大学(北京);2008年
10 刘海飞;直流激电反演中的线性与非线性方法研究[D];中南大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王兴泰;高密度电阻率法及其应用技术研究[J];长春地质学院学报;1991年03期
2 董清华;井间电阻率层析成象的某些进展[J];地球物理学进展;1997年03期
3 底青云,王妙月;电流线追踪电位电阻率层析成像方法初探[J];地球物理学进展;1997年04期
4 杨文采;非线性地球物理反演方法:回顾与展望[J];地球物理学进展;2002年02期
5 吕惠进,刘少华,刘伯根;高密度电阻率法在地面塌陷调查中的应用[J];地球物理学进展;2005年02期
6 郭秀军,武瑞锁,贾永刚,李鸿江;不同土壤中含油污水污染区的电性变化研究及污染区探测[J];地球物理学进展;2005年02期
7 岳建华,刘志新;井—地三维电阻率成像技术[J];地球物理学进展;2005年02期
8 祁民;张宝林;梁光河;陈友明;管刚;;高分辨率预测地下复杂采空区的空间分布特征——高密度电法在山西阳泉某复杂采空区中的初步应用研究[J];地球物理学进展;2006年01期
9 涂广红;王传雷;江为为;;田野白蚁主巢的高密度电法探测实例[J];地球物理学进展;2006年01期
10 白登海,于晟;电阻率层析成象理论和方法[J];地球物理学进展;1995年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高坚,贺秉庚;用神经网络解非线性最小二乘问题[J];工科数学;2002年04期
2 杨建强,罗先香,丁德文,秦洁;赤潮预测的人工神经网络方法初步研究[J];海洋科学进展;2003年03期
3 张迎春,肖冬荣,赵远东;基于时间序列神经网络的气象预测研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2003年02期
4 刘斌,刘新芝,廖晓昕;脉冲Hopfield神经网络的鲁棒H-稳定性及其脉冲控制器设计(英文)[J];控制理论与应用;2003年02期
5 卢德林,章祥荪,陈洁;集成神经网络快速估价模型[J];系统科学与数学;2003年03期
6 韩敏,林云,孙燕楠,齐东海;基于神经网络的建筑行业投标报价研究[J];系统工程学报;2003年04期
7 朱培勇,李建;具有时滞的二阶连续型Hopfield神经网络的周期解[J];西南民族大学学报(自然科学版);2004年06期
8 任丽君;;基于罚函数法的神经网络优化设计研究[J];绍兴文理学院学报;2006年04期
9 赵凯;;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法浅析[J];科技资讯;2008年13期
10 冯德益;;神经网络在地震研究中的应用[J];国际地震动态;1993年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王雷;陈宗海;;神经网络在过程系统建模中的应用综述[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
2 周宗潭;胡德文;;自组织的神经网络方法和群落生长模型研究[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
3 侯媛彬;易继锴;杨玉珍;陈双叶;韩崇昭;;一种能消除混沌现象的神经网络[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1996年
4 江铭炎;江铭虎;;一种神经网络特征压缩及分类的研究[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
5 陈文新;王长富;戴蓓倩;;基于神经网络的汉语四声识别[A];第一届全国语言识别学术报告与展示会论文集[C];1990年
6 刘丰;姜建新;程俊;易克初;;一种用于语音识别的神经网络[A];第二届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];1992年
7 梁循;;神经网络中训练样本空间的分割特性及其应用[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
8 黄小原;肖四汉;樊治平;;神经网络预警系统及其应用[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
9 李艳;邵日祥;方建安;邵世煌;;神经网络在功率电子及拖动控制中的应用[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
10 高文忠;顾树生;平力;;静态神经网络新算法及其收敛性初探[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
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1 美国明尼苏达大学社会学博士 密西西比州立大学国家战略规划与分析研究中心资深助理研究员 陈心想;维护好创新的“神经网络硬件”[N];中国教师报;2014年
2 卢业忠;脑控电脑 惊世骇俗[N];计算机世界;2001年
3 葛一鸣 路边文;人工神经网络将大显身手[N];中国纺织报;2003年
4 中国科技大学计算机系 邢方亮;神经网络挑战人类大脑[N];计算机世界;2003年
5 记者 孙刚;“神经网络”:打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
6 本报记者 刘霞;美用DNA制造出首个人造神经网络[N];科技日报;2011年
7 健康时报特约记者  张献怀;干细胞移植:修复受损的神经网络[N];健康时报;2006年
8 刘力;我半导体神经网络技术及应用研究达国际先进水平[N];中国电子报;2001年
9 ;神经网络和模糊逻辑[N];世界金属导报;2002年
10 邹丽梅 陈耀群;江苏科大神经网络应用研究通过鉴定[N];中国船舶报;2006年
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1 曾喆昭;神经网络优化方法及其在信息处理中的应用研究[D];湖南大学;2008年
2 陈先来;基于干细胞机制的进化神经网络及其应用研究[D];中南大学;2010年
3 楼旭阳;复杂神经网络动力学机制及其应用研究[D];江南大学;2009年
4 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
5 冯伟;时滞随机神经网络的稳定性研究[D];重庆大学;2009年
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7 陆婷;进化回归神经网络的研究及应用[D];华南理工大学;2003年
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9 张超;高阶神经网络的梯度训练算法收敛性分析[D];大连理工大学;2008年
10 陈薇娜;一类离散神经网络系统的分支研究[D];复旦大学;2009年
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1 沈花玉;神经网络在医学诊断中的应用研究[D];天津理工大学;2007年
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3 邹宇;基于Hopfield神经网络和高精度算法的谐波电流检测方法研究[D];天津大学;2007年
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7 李小燕;灰色神经网络预测模型的优化研究[D];武汉理工大学;2009年
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