大地电磁测深反演方法及应用
98页1、大地电磁测深反演方法及应用大地电磁测深反演方法及应用 报告人:王绪本报告人:王绪本 成都理工大学地球勘探与信息技术教育部重点实验室成都理工大学地球勘探与信息技术教育部重点实验室 20162016年年4 4月月1313日(北京)日(北京) (1)问题概述 (2)MT二维约束反演 (3)考虑静态问题的MT二维反演 (4)MT三维正反演 (5)CSAMT反演研究进展 汇报提纲 大地电磁反演方法简述 大地电磁法反演是根据观测数据(视电阻率、相 位、阻抗等)求取相应的地球物理模型(电阻率)的 过程。 反演需解决四大问题(王家映,1998): (1)解的存在性; (2)模型构制; (3)解的唯一性; (4)结果的评价。 大地电磁反演方法分类 反演方法主要分两类: 1、经典最优化方法 在MT诸多反演方法中,基于目标函数泰勒展开的经典优化方 法如牛顿法、高斯牛顿法、拟牛顿法、非线性共轭梯度法 等,具有收敛速度快,拟合精度好等特点。 2、基于随机搜索的优化方法 基于随机搜索的优化方法是一种启发式的反演算法,如模拟 退火算法、遗传算法等。具有对初始模型的依赖性较弱甚至 不依赖于初始模型,不容易陷入局部极小
2、、在反演过程中不 用计算雅克比偏导数矩阵等特点。 大地电磁反演方法分类 大 地 电 磁 反 演 方 法 梯度法经典方法 随机方法 遗传算法 高斯牛顿法 拟牛顿法 牛顿法 模拟退火 线性化( )F m 构建近似(Hession)矩阵 神经网络 作用不同 CG求解GN方程 (GN) (QN) OCCAM反演 线性共轭梯度 CG应用于非二次优化 非线性共轭梯度(NLCG) 牛顿法 马夸特法(最小阻尼二乘法) 软件名称软件名称开开 发发 者者软软 件件 简简 介介 GeoTools美国美国AOA公司公司 对对MT/CSAMT进行处理解释的综合系统进行处理解释的综合系统 ,已经,已经 实现了一维、二维和三维的正演模拟及一维、二实现了一维、二维和三维的正演模拟及一维、二 维反演计算维反演计算 WinGlink 意大利意大利 GEOSYSTEM公公 司司 是一个综合解释平台,主要侧重于大地电磁的建是一个综合解释平台,主要侧重于大地电磁的建 模和数据处理,能结合实现了重磁资料和大地电模和数据处理,能结合实现了重磁资料和大地电 磁的联合处理解释,实现了大地电磁的一、二维磁的联合处理解释,实现了大地电磁的
3、一、二维 反演,并可进行三维大地电磁的模拟反演,并可进行三维大地电磁的模拟 CEMI美国美国Utah大学大学 可进行可进行2维、维、2.5维、维、3维电磁模拟,并可对三维大维电磁模拟,并可对三维大 地电磁地电磁(MT)、可控源大地电磁(、可控源大地电磁(CSAMT)和瞬)和瞬 变电磁(变电磁(TDEM)进行反演)进行反演 EMIGMA 加拿大加拿大PetRos EiKon公司公司 该系统实现了对电阻率、该系统实现了对电阻率、MT/CSAMT的一维反演的一维反演 和重磁资料的三维反演和重磁资料的三维反演 MapleGeo MT 2005 加拿大加拿大MapleGeo 公司公司 包括数据的常规处理、二维正反演、三维正演包括数据的常规处理、二维正反演、三维正演 WSINV3D MT 泰国泰国Mahidol大学大学 该系统可以实现三维阻抗数据反演,二维阻抗数该系统可以实现三维阻抗数据反演,二维阻抗数 据的拟三维反演据的拟三维反演 软件系统方面 国内外主要电磁处理解释功能模块对比 功能模块 软件名称 MT/A MT CSAMT TEMDCIPAEM 正演 建模 地质 建模 GeoTools MT
4、 WinGlink EMIGMA? WSINV3DMT EM Vision? Maxwell? IX1D MTsoft (1)问题概述 (2)MT一维反演与二维约束反演 (3)考虑静态问题的MT二维反演 (4)MT三维正反演 (5)CSAMT反演研究进展 汇报提纲 2-1线性与非线性算法比较与结合 线性与非线性算法定性分析 总的说来: 1,线性算法简单快捷,时间短。非线性算法通常都 耗时长,速度慢。 2,线性算法结果依赖于初始解,常找到局部极值, 在全局寻优方面,Grad, G-N,MKT,都是一荣俱荣一 损俱损,所不同的是速度与时间上各自有优劣区别。 非线性算法结果不依赖于初始解,全局寻优能力强。 3,如果初始解质量好。线性算法更有优势,在较短 的时间内,结果更准确。非线性算法这时候反而施 展不开,龙困浅水,非线性算法更适合于初始解质 量差的时候。 非线性算法共同特点 1、非线性算法是随机搜索算法。SA是串行 搜索,GA是并行高效率搜索。 2、只用到正演函数,而不要求目标函数的偏 导数,可微,单峰等强数学性质。鲁棒性强。 3、相对于线性算法,非线性算法的速度比较 慢。但是从全局寻优能
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