收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大地电磁正反演新算法研究及资料处理与解释的可视化集成系统开发

陈小斌  
【摘要】:大地电磁测深法(MT)是以天然电磁场为场源研究地球内部电性结构的一种重要的地球物理手段。自五十年代提出以来,无论在仪器野外采集、资料处理与解释还是在理论方法的基础研究方面都有了长足的进展。然而,随着理论研究的深入和实际应用的推广,许多新的问题需要解决或进一步研究完善,这些问题涉及到正演的数值模拟技术,反演算法和资料处理技术等方面。 迄今,大地电磁数据处理和解释已经历“手工量板”和“数字化”等阶段,目前,新的科学计算可视化技术的兴起正将其推进到第三个阶段——“可视化阶段”。然而,与可视化技术在其他学科领域中的蓬勃发展相比,大地电磁测深资料处理与解释过程的可视化程度还很低,尤其是在国内,基本上还是以DOS时代的字符串命令行应用程序为主要手段,这使得资料的处理、解释以及存储、维护都很不方便,工作效率低并且容易出错。 本文主要论述了大地电磁测深资料处理与解释的Windows可视化集成系统——“大地电磁测深数据管理器(MTDATAMNG)”的算法基础、主要功能以及应用情况。在系统开发和应用过程中,本文在正反演方法和资料处理技术等方面的理论研究上有所创新,并对大地电磁测深经典理论进行了一定程度的归纳综合。本文所遵循的技术路线为:经典理论的归纳综合,新算法的研究,新算法的实现和验证,算法的集成——可视化软件系统开发以及该软件系统的应用。 1.大地电磁测深经典理论及数据处理技术简述 本文综合归纳了大地电磁测深中相关的经典理论,包括正演、反演以及资料处理三个方面。在正演方面着重阐述了大地电磁测深的理论基础以及二维、三维正演的定解问题;在反演方面主要总结了最优化反演理论及其在大地电磁测深中应用情况,具体介绍了几种具有代表性的反演算法,并简单讨论了各自的优缺点。此外,对一些非最优化反演算法也作了论述;在资料处理方面主要介绍了各种参数的计算,重点是传输函数及其数据方差的计算和旋转。本文还对测点坐标位置处理、测线剖面拟合、数据插值与拟合等常用的数据处理手段进行了介绍。所有这些内容为“大地电磁测深数据管理器(MTDATAMNG)”的开发准备了专业上的算法基础,并为理论研究提供了一个广阔的知识背景。 2.基本结构有限元法(ESFE)及大地电磁测深一维连续介质正演研究 在有限元直接迭代算法的基础上提出了一种新的数值模拟方法——基本结构有限元法(Essential Structure Finite Element Algorithm,ESFE)。该算法继承了有限元直接迭代算法中 基本结构的思想,并进一步提出了基本结构插值基函数的定义。在算法的理论推导过程中, 首先在基本结构上进行分析,根据经典的伽辽金原理建立起基本结构方程,然后用有限元法 来具体实现基本结构方程系数的计算。从整个求解过程上看,基本结构方程的形成是整个算 法的核心部分。本文将该算法成功应用于大地电磁测深一维连续介质正演计算中,实现了从 1次到6次插值的有限元模拟,通过算例分析,证明该程序能获得高精度的一维连续介质正 演计算结果,从而为大地电磁测深一维连续介质最平缓模型反演奠定了基础。从理论推导和 实际应用上看,基本结构有限元算法既具有经典有限元规范性好、适应性强的特点,又具有 有限元直接迭代算法的易于理解、存储量少的优点,这些特征使得该算法在二维、三维正演 计算中具有很好的应用前景。该算法的缺点是具体实现起来较为繁琐。 3.自适应正则化反演算法及大地电磁测深一维最平缓模型反演研究 一般说来,最优化反演的目标函数是数据目标函数和模型约束目标函数的加权和,其中 表征二者权重的参数为正则化因子。在反演中,正则化因子的选取是一个关键性的问题,其 不同的取值对反演结果有很大的影响。在己有的反演算法中,除OCCAM外,正则化因子的取 值主要依赖经验确定。在OCCAM反演中,采用一维搜索的方式来解决这个问题,效果比较好, 但也带来了问题,即一次反演中要额外多次求解反演方程式和正演计算,运算量较大。吴小 平等提出的改进方案也存在较大的缺陷,其主要原因是他们的自适应方案没有将正则化因子 的取值与反演迭代中的计算结果联系起来,因此,未能摆脱经验选择方式。本文提出的自适 应正则化反演算法(AdaPtive Regularized Inversion Algorithm,ARIA)对这个问题提出了全 新的解决手段。在该算法中,①提出了一种新的数据方差处理方法:数据方差规范化,在该 方法中,给出了新的数据方差在反演中的处理方式,使得反演中数据方差的处理更为合理, 此外,该方法使得数据方差对反演计算的作用在数据目标函数项中封闭,数据方差的大小只 对数据的拟合发生影响,不对数据目标函数和模型约束目标函数的权重产生影响,从而减少 了正则化因子取值的影响因素;②提出了四种正则化因子自适应调节方法,分别是由数据目 标函数调整正则化因子方法、由模型约束条件调整正则化因子方法、由数据目标函数和模型 约束目标函数共同调整正则化因子方法以及正则化因子的完全自适应方法,文中对于这四种 自适应调节方法进行了理论上的分析,表明采用这些自适应调节方法以后,反演不仅


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 汤乐峰;;大地电磁测深在北京某工区地热勘查中的应用[J];江西建材;2018年13期
2 陈辉;王浩;朱思宇;;二维大地电磁测深中静态效应分析[J];价值工程;2014年28期
3 代涛;焦尚斌;付金强;张丽;;音频大地电磁测深和氡气测量在地热资源勘查中的应用[J];世界有色金属;2015年S1期
4 祝福荣;邓居智;陈辉;蒋亮;;参考道方法在大地电磁测深数据中的应用研究[J];东华理工大学学报(自然科学版);2013年S1期
5 刘剑;;高频大地电磁测深在探测地质构造中的应用[J];西部探矿工程;2011年05期
6 蔡剑华;汤井田;雷立云;王先春;;大地电磁测深数据的时频分析[J];地质与勘探;2009年04期
7 魏文博;我国大地电磁测深新进展及瞻望[J];地球物理学进展;2002年02期
8 陈高,金祖发,马永生,苏朱刘,王寅虎,王巍;大地电磁测深远参考技术及应用效果[J];石油物探;2001年03期
9 叶卸良;关于完善大地电磁测深系统检验项目的探讨与分析[J];物探装备;1998年03期
10 刘国栋;我国大地电磁测深的发展[J];地球物理学报;1994年S1期
11 孔祥儒,张建军,焦承民;东南极中山站地区大地电磁测深研究[J];南极研究;1994年04期
12 冯小娟;三维大地电磁测深中的薄层近似方法在地震预报研究中的应用[J];西北地震学报;1995年01期
13 方胜;如何保证大地电磁测深原始资料的质量[J];地球科学;1990年S1期
14 戴联其;16道实时大地电磁测深系统的特点及数据采集过程的分析[J];地球科学;1990年S1期
15 熊识仲;;远参考道大地电磁测深的实际应用[J];石油地球物理勘探;1990年05期
16 曾孝箴;张秀成;;国内外大地电磁测深仪器研究的新方向[J];世界地质;1986年02期
17 曾陆海;武汉地院新引进的大地电磁测深系统在福建省漳州地热区取得重要成果[J];地质科技情报;1987年02期
18 潘渝;王光锷;陈乐寿;严又生;;二维地电构造大地电磁测深资料的解析方法[J];石油地球物理勘探;1987年03期
19 徐哲;;五分量大地电磁测深资料的处理[J];石油地球物理勘探;1987年04期
20 胡钦安;;SD-Ⅱ型大地电磁测深仪通过部级鉴定[J];石油地球物理勘探;1987年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈显荣;张乐天;金胜;魏文博;叶高峰;谢成良;李宝春;;大地电磁测深反演结果分辨率的定量评价方法研究[A];2016中国地球科学联合学术年会论文集(十五)——专题32:电磁地球物理学研究应用及其新进展、专题33:盆地动力学与能源[C];2016年
2 谢成良;金胜;魏文博;叶高峰;;西藏高原拉萨地体东部壳内电性结构及深部过程——大地电磁测深揭示的证据[A];2015中国地球科学联合学术年会论文集(二)——专题4俯冲带壳幔相互作用、专题5大陆地壳、岩石圈的构造演化与深部探测、专题6新构造与地质灾害[C];2015年
3 卢军;周成炳;窦秦川;;微机用于野外大地电磁测深数据采集和记录[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1987)[C];1989年
4 王绪本;刘云;高永才;;大地电磁测深三维有限单元四面体剖分法数值模拟[A];中国地球物理·2009[C];2009年
5 胡鹏飞;王茜;陈国柱;;音频大地电磁测深在三花石隧道断裂探测中的应用[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
6 张慧;李帝铨;;高频大地电磁测深在岩溶地区地下水探测中的应用研究[A];工程地质力学创新与发展暨工程地质研究室成立50周年学术研讨会论文集[C];2008年
7 金胜;张乐天;魏文博;叶高峰;景建恩;董浩;张帆;谢成良;王辉;李波;;大地电磁测深揭示的华南地区壳幔电性结构[A];中国地球物理2013——第二专题论文集[C];2013年
8 韩杰;管然浩;金胜;魏文博;;阵列式区域大地电磁测深标准网建模方法研究[A];中国地球物理2013——第二专题论文集[C];2013年
9 方慧;钟清;仇根根;郭友钊;蔡学林;李晓昌;裴发根;袁永珍;张小博;刘畅往;卢景奇;高宝屯;何梅兴;白大为;;长江中下游及邻区三维大地电磁测深结果[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题61:深部探测技术与实验——地壳精细结构探测论文集[C];2014年
10 杨进;王光锷;;海洋远参考道大地电磁测深[A];1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈小斌;大地电磁正反演新算法研究及资料处理与解释的可视化集成系统开发[D];中国地震局地质研究所;2003年
2 刘俊昌;大地电磁测深时间域拓扑处理去静态方法研究[D];中国地质大学(北京);2011年
3 董浩;基于有限差分法正演的大地电磁测深带地形三维反演研究[D];中国地质大学(北京);2013年
4 张乐天;青藏高原北缘阿尔金断裂带岩石圈电性结构及深部热状态研究[D];中国地质大学(北京);2013年
5 梁宏达;大陆岩石圈电性结构研究[D];中国地质科学院;2015年
6 谢成良;大地电磁测深资料综合处理软件系统研究[D];中国地质大学(北京);2013年
7 龚玉蓉;基于小波包的三维大地电磁测深静态效应压制研究[D];中南大学;2011年
8 张帆;青藏高原东北缘(大井)—华南(泉州)壳幔电性结构特征及其构造涵义[D];中国地质大学(北京);2013年
9 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
10 童孝忠;大地电磁测深有限单元法正演与混合遗传算法正则化反演研究[D];中南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王恩慈;数字图像处理方法在大地电磁测深探测结果解释中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2013年
2 谷海亮;大地电磁测深降噪方法的处理与研究[D];新疆大学;2013年
3 梁得天;图像分割技术在大地电磁测深结果中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2015年
4 李忠;长周期大地电磁测深在攀西地区深部探测中的应用研究[D];成都理工大学;2011年
5 徐权辉;龙门山前山断裂带超长周期大地电磁测深观测研究[D];成都理工大学;2009年
6 刘远;地微动探测与大地电磁测深联合使用的研究[D];中国地质大学(北京);2008年
7 王文国;音频大地电磁测深在羌塘盆地天然气水合物勘探中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2015年
8 孙娈娈;大地电磁测深数值模拟与应用研究[D];山东科技大学;2011年
9 皇健;三江地区及邻区电性结构特征及意义研究[D];成都理工大学;2014年
10 刘垒;音频大地电磁测深在地热勘查中的应用研究[D];成都理工大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 任国泰;大地电磁测深我国世界一流[N];北京科技报;2000年
2 周琦;大地电磁测深构建岩石圈三维导电结构模型[N];中国国土资源报;2014年
3 本报记者  陈韧;以理性和责任守望东华理工[N];抚州日报;2006年
4 本报记者 高慧丽 特约记者 王路阔;透视地球深部的国产利器[N];中国自然资源报;2019年
5 记者 周强 通讯员 张蕊;河南省地矿局建立证据权法数字找矿系统[N];中国国土资源报;2011年
6 支婧霞 詹建国;难能,方为可贵[N];中煤地质报;2015年
7 ;神州竞放资源花[N];中国国土资源报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978