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大地电磁二维正演软件系统的设计与实现

王西冲  
【摘要】:大地电磁测深法作为一种重要的勘探地球物理方法,广泛应用于地下水勘探、工程勘探、海洋资源勘探等众多领域。它以天然交变电磁场为场源,通过对地面电磁场的观测,从而获得地下不同深度介质电阻率分布的信息。 随着计算机技术的发展和大地电磁理论上的突破,大地电磁测深法资料处理与解释方法经历了从“手工量板阶段”到“数字化阶段”,再到“可视化阶段”。正演模型和正演计算是我们认识各种地电条件下大地电磁场响应特征的有效方法和手段。本文从二维屏幕建模入手,试图建立一套大地电磁二维建模和正演计算的可视化软件系统。通过建立不同的精确地质模型,对不同的地质模型的正演计算结果对比研究,可以总结出不同地质条件下大地电磁场的分布规律,对资料处理、反演与解释具有积极的指导作用。 论文主要论述了大地电磁测深二维正演软件系统的系统框架、主要功能、系统实现方法,以及分析了大地电磁二维模型响应特征。MT2D正演软件系统由四个子模块组成:数据管理模块,二维屏幕建模模块,正演模块,成图模块。数据管理模块采用数据库管理技术代替了传统的采用分级目录管理模式,能更方便地管理各模块的数据,并为系统其它几个功能模块提供数据资料服务;传统的地质建模手段已经从图纸过渡到在计算机中采用文本编辑的方式建模,再到人工用键盘、鼠标进行可视化建模。本文实现了人机交互式的二维可视化屏幕建模,该模块采用曲线表示法和多边形区域表示法实现断层、异常体等各种复杂的地质模型,并提供了采用四边形剖分方式模拟地形和加密剖分网格的方式能更好地模拟复杂地质模型,为二维正演计算提供精确正演模型;正演模块实现了有限单元网格内二次插值的MT二维正演模拟算法程序,该算法正演计算速度快、效果好、分辨率高;成图模块主要完成正演计算结果各种图件的绘制。 本文采用Visual C++ 6.0做为开发工具,完成了系统界面,二维屏幕建模及成图模块;采用SQLite微型数据库管理技术实现了数据管理模块;采用了FORTRAN语言实现了有限单元网格内二次插值二维正演模拟算法程序;并采用VC++语言和Fortran语言的混合编程技术实现了二维建模进行正演计算的相关细节问题,增加了系统开发的灵活性,提高了系统的效率。本文最终设计并研发出了一套基于Windows系统的可视化MT2D正演软件系统,该系统界面友好,操作简便,通过与前人使用的模型计算结果相比较,印证了系统的正确,软件系统具有较大的使用价值。


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