基于数据空间的大地电磁三维共轭梯度反演研究

发布时间：2017-05-24 19:10

  本文关键词：基于数据空间的大地电磁三维共轭梯度反演研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大地电磁测深(MT)法是在地面上观测具有区域性乃至全球性分布特征的天然交变电磁场,从而研究地下岩层的电学性质及其分布特征的一种频率域测深法。由于地下得目标体多为三维电性结构,传统的一维或二维反演方法不能获得目标体的真实展布,因此大地电磁三维反演现已成为国内外研究的热点,与此同时,由于三维反演数据量巨大,消耗内存多,寻找合理的三维反演算法尤为重要,因此,地球物理学工作者始终在探索更为优秀的反演算法。本文首先利用交错网格有限差分实现大地电磁三维正演,利用典型地电模型验证算法的有效性和准确性。以此为基础,开展基于数据空间的大地电磁三维共轭梯度(DCG)反演。在算法实现过程中,先利用数据空间Occam反演算法推导出模型更新算子,随后采用共轭梯度算法求解模型更新算子,在将模型空间M转换到数据空间N的同时,只需计算Jacobian矩阵或矩阵转置与向量的乘积,避免Jacobian矩阵直接存储和计算,极大减小了计算内存和运行量。其次,在实现基于数据空间的大地电磁三维共轭梯度反演(DCG)算法的基础上,对几个典型地电模型进行了试算,并与非线性共轭梯度(NLCG)算法的反演结果进行对比。结果表明:DCG算法能够较好地恢复地下地电模型的分布,与非线性共轭梯度反演算法效果相当,但DCG算法收敛速度更快,内存和CPU占用较小。最后,论文对DCG算法的抗噪能力、初始背景电阻率、频点数选取、数据集选取等进行研究,结果表明:基于数据空间的大地电磁三维共轭梯度反演算法具有良好的抗噪效果;当初始模型与围岩电阻率接近时,利用该算法反演得到的结果较好;对反演起关键作用的是在异常体埋深附近的频点;采用全张量阻抗反演得到的结果总体上好于不采用全张量阻抗反演的结果等。
【关键词】：数据空间 Occam法 共轭梯度法 三维反演 大地电磁测深法
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 1 引言7-11
• 1.1 研究目的与意义7-8
• 1.2 国内外大地电磁三维反演研究现状8-9
• 1.3 论文安排与创新点9-11
• 1.3.1 论文章节安排9-10
• 1.3.2 创新点10-11
• 2 基于交错网格有限差分的大地电磁三维正演11-21
• 2.1 大地电磁法的基本方程11-12
• 2.2 区域网格离散化12-16
• 2.3 边界条件的求解16
• 2.4 方程组的求解16-17
• 2.5 三维张量阻抗的计算17
• 2.6 典型模型大地电磁响应17-20
• 2.7 本章小结20-21
• 3 基于数据空间的大地电磁三维共轭梯度反演21-33
• 3.1 数据空间Occam反演算法21-23
• 3.2 共轭梯度法23-24
• 3.3 数据空间共轭梯度反演24-26
• 3.4 灵敏度矩阵的求取26-31
• 3.5 正则化因子的选取原则31
• 3.6 本章小结31-33
• 4 理论模型的MT响应反演33-47
• 4.1 单个异常体模型33-38
• 4.1.1 低阻体模型33-35
• 4.1.2 高阻体模型35-38
• 4.2 组合体模型38-42
• 4.3 复杂模型42-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 反演算法适应性研究47-57
• 5.1 数据噪声的影响47-49
• 5.2 初始模型的影响49-52
• 5.3 频点个数的影响52-53
• 5.4 反演数据集的影响53-55
• 5.5 本章小结55-57
• 6 结论与建议57-59
• 6.1 结论57
• 6.2 建议57-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-64

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本文编号：391695