大地电磁(MT)联合反演的发展.doc

大地电磁(MT)联合反演的发展大地电磁(MT)联合反演的发展摘 要：自从地球物理这个行业诞生以来，地球物理学家就一 直研究求解反演问题在地球物理勘探中，人们基于地面观测数据如 重磁场、激电场数据记录来推断地下特性这种由观测数据推断地下 地质体模型特性的工作就是求解地球物理“反演问题”关键词：地球物理；反演；发展1理论基础反演被定义为一种方法，借助这种方法，人们可以根据原始观测 数据来推定地下地质体模型以地球物理数据为例，观测结果包括那 些可称之为地下构造的物理特征信号反演就是根据给定的一组地球物理测量数据反映地下地质模型, 再由构建的地下地质模型响应拟合测量结果的方式进行，然后通过拟 合差来判定所构建地质模型是否符合实际的方法来完成因此耍确定 一个优秀地质模型是很重要的，但是就算地质模型建立的很合理，仍 有大量的问题需耍我们去解决人们尝试使用最优化反演方法来观测地球物理响应与理论地球 物理响应的匹配运用多种算法，这些算法的目的是为了使观测到的 数据与模型计算出来的数据之间在某种差异上达到最小一般的方案 都是先对模型参数最初步估计，然后用最优化算法生成一组调节或修 正这种差异的参数，接着将这些参数用于理论模型，从而得到新的理 论响应应改善参数的匹配工作。

若拟合差较小，则说明反演是收敛的; 否则说明参数匹配的不合适，可以通过大量方法来达到匹配的0的反演计算的结果既取决于正演模型的选择，也取决于合适的最小 化拟合斧原则的选择常规的方法是建立在累积最小平方误弟和累积 最小绝对偏斧的基础上除误差标准的选择之外，通常也可采用光滑 约束的方法来避免解矢量中的虚假振荡2传统的反演方法反演的主要目的是从已有的数据得到可靠的地质模型信息，建立 模型与数据的函数，假设测量数据满足高斯分布，并考虑到数据对模 型的限制信息，反演就变成了一个无约束最小化问题采用迭代法从 初始模型出发，建立一系列模型逼近最小值大量的MT数据处理都是以一维水平层状介质模型为基础高斯- 牛顿阻尼最小二乘法MT —维迭代反演一直被应用至今的事实说明了 一维地下地质模型的能力和通用型，主要是计算Jacobian矩阵以及 Hessian 矩阵水平层状介质模型还形成了我们所熟悉的修改地层厚度模型，通 过修改地层厚度与给定的视电阻率数值來计算理论曲线，使其与实测 曲线进行拟合，目的就是为了得到最小拟合差把正演算子在一个参 考模型附近线性展开，通过计算得出新的参考模型，再进行迭代3新的反演方法过去儿十年中，反演理论在地球物理界获得了广泛的应用，但地 球物理领域对这些新技术的接受和应用还是得不到认可。

现在又发展 到非线性共轨梯度法，它不是对正演算子线性展开，而是通过使函数 最小化吋通过一系列方向的最小化实现非线性共辄梯度法不需要计 算繁琐的Jacobian矩阵以及Hessian矩阵，而只需计算A与一个向 量的乘积存储量与模型成线性关系，而每次迭代仅需求解三次正演问 题，在求解速度上较高斯-牛顿阻尼最小二乘法快很多视电阻率和阻抗相位的联合反演方法分别是以视电阻率资料和 阻抗资料相位资料作为表征，建立模型函数而视电阻率和阻抗相位 具有不同量纲，对二者资料进行联合反演吋必须在两者之间建立协调 统一的关系，使其在函数中存在平等的地位，以便在反演吋对模型参 数改正两的贡献相同Bostick反演法与SVD反演法的出现证实了视 电阻率与阻抗相位联合反演方法的有效性阻抗实部和虚部的联合反演方法是由于阻抗的实部和虚部地位 相同，因此对模型参数改正量的贡献是一样的但是随着谐波场和极 化方式的不同，实部和虚部也会有符号的变化，我们在正演模型计算 与资料处理中使其符号保持一致，从而得到正确的结果为了消除横 向非均匀性畸变的影响乂出现了 E/H极化的联合反演方法以上所说的视间接的反演方法，需通过多次迭代，其结果依赖于 初始模型的建立，否则稍有不慎则出现错误的结论。

先乂发展到直接 反演方法，也是使用视电阻率资料和相位资料，是一种局部性的反演 方法，不需要通过迭代而只涉及两层构造，原理很简单，是一种实用 性的反演方法，使吋间和经费都得到节约给出第一层的电阻率之外 儿乎不需要初始模型，对局部变化具有较高的分辨率，而其弊端在于 地步参数不理想原因是由于体积效应存在，使某一层的电性对表面 观测的影响并不是集中在一个采样点，这种误差的传递导致下部参数 偏离真实地电结构至此，反演就是一个正演模型对各地球物理数据集进行转换很 显然，反演就是对地球物理数据集进行转换，以获得更多的地下信息 问题是对多种地球物理数据的转换是联合进行好还是顺序进行好4展望未来前面，我们阐明了现行地球物理反演方法中大多数都可以看成是 解决普遍存在的反演问题的尝试，我们有地球物理数据，我们有这些 数据产牛过程的抽象地质模型，进而，我们寻求能够对模型参数进行 转换的算法随着地球物理处理技术的不断发展，反演方法在理论和 运算方面的问题将显得尤为突出在当今地质勘探界，迭代地球物理 反演尚未得到广泛使用，其原因是计算量大，数据繁琐，对于计算机 的要求也很高现如今3D反演技术的发展使地球物理学家不仅能够 将观察的原始数据转换成地下的构造形态，而且能够更详细地了解地 下的物理、化学和地质特征。

这些新技术获得广泛应用之H也就是地 球物理反演理论在地质勘探中大放光彩之吋参考文献[1] 晋光文•大地电磁阻抗相位资料的特点及其应用[J]・地震地 质，1988.[2] 晋光文•大地电磁视电阻率资料和阻抗相位资料的联合解释 [J] •地震地质，1987.[3] 陈小斌，赵国泽，汤吉，等•大地电磁自适应正则化反演算法 [J] •地球物理学报,2005.。