大地电磁非线性共轭梯度一维反演

非线性共轭梯度(nonlinear conjugate gradient,NLCG)反演法具有较好的稳定性和反演精度,在二维反演中得到了广泛的应用,但是正则化因子选取困难以及计算量较大等问题限制了其在一维反演中的应用。针对上述问题,结合一维反演实际,提出了一种改进的NLCG优化算法。该算法以Bostick反演结果为初始模型,采用正则化因子自适应迭代调整方案,每次迭代时根据目标函数自动调整正则化因子,无需再对正则化因子进行不断尝试反演;简化了预处理因子和最优步长的计算,用单步线性搜索法代替迭代法求最优步长;对反演结果进行优化并做二次NLCG反演,进一步提高了反演精度,使非线性共轭梯度一维反演算法更高效。通过几个模型算例分析了优化算法的有效性。实际大地电磁数据NLCG反演结果与钻井资料吻合好、精度高;与Occam反演结果相比分层更加清晰,未出现异常高阻层,对地下电性结构的划分更加可靠。     

应用遗传算法联合反演地震——大地电磁测深数据

本文采用遗传算法研究了当地下介质为层状分布时地震－大地电磁（ＭＴ）之间的联合反演问题,在模型试算的基础上,对大庆地区实际资料进行了处理,取得了满意的效果。     

带地形的大地电磁测深联合二维反演

山区大地电磁测深资料主要受地形与浅层电性非均匀体的共同影响,各自的影响一般很难单独分开且有效地进行校正,本文成功地确定了一种将地形与浅层电性非均匀体对大地电磁测深影响同时校正的二维反演方法－带地形的ＴＥ与ＴＭ联合二维反演方法,其具体实施过程可分为ＴＥ与ＴＭ极化曲线的识别,模型的建立和反演三步。经理论模型试算与实际资料处理表明,用该方法对山区大地电磁测深资料处理是适用的,有效的。     

应用人工智能搜索技术进行三维大地电磁测深反演的探索

基于人工智能中状态空间的启发式搜索技术,提出了一种全新的大地电磁测深三维反演新思路。其基本思想是把模型空间最化成有限模型集,而后按一定的搜索策略选择一个最有希望的模型进行正演计算,再把正演结果与观测数据比较并计算目标函数,如果目标函数小于给定值,则此时的模型即为反演结果,否则继续搜索,正演,比较,不断重复此过程,直到找到一个满意的解估计,作为一种通用的反演新思路,不但适用于大地电磁测深,还可以把该     

大地电磁测深资料遗传算法反演研究及应用

反演是大地电磁测深(MT)的关键环节之一。MT反演是多参数非线性最优化问题,存在多解性;而基于遗传算法的MT反演可提高非线性解的唯一性,它只需要问题的正演公式及给定参数的范围,不需求导数,也不要求有良好的初值,具有抗干扰能力强、拟合度高等优点,而且遗传算法作为一种非线性全局优化方法能在全局范围内搜索最优解。通过建模,在正演的基础上进行了反演研究,得到的结果与模型基本一致。在此基础上,运用遗传算法反演对实测资料进行了处理,效果较好。     

大地电磁反演方法的数学分类

大地电磁法(MT)经过50多年的发展,已经从一维反演步入到二维、三维反演阶段,如今大地电磁反演方法众多,但大多是利用目标函数梯度信息的线性化迭代类方法,并且基于相同的思想来改善反演问题的不适定性。本文简要介绍了MT反演中基本的正则化思想,根据几种主要的MT反演方法所采用的不同数值优化算法,对它们进行了数学上的分类,明确了其区别与联系,并对各种方法的主要优缺点进行了比较,最后探讨了MT反演的发展趋势。     

大地电磁测深“正演修正法”一维反演

本文提出了一种新的大地电磁测深一维层状介质反演方法－－“正演修正法”。“正演修正法”通过比较实测的视电阻率曲线和一维正演计算的理论视电阻率曲线,依次修正每一个电性层的电阻率和厚度。因为该方法将地下介质划分成与观测周期点数一样多的电性层,在纵向上它能最大限度地反映观测资料所能反映电性层的分辨能力。在MT固有的等值性范围内,“正演修正法”能正确恢复各电性层的电阻率和厚度。模型试验表明该方法是一种较为精确、稳定收敛和实用的方法。     

远参考道大地电磁测深的实际应用

远参考道大地电磁测深(RMT)是在两个点上同时进行观测,与普通大地电磁测深(SMT)方法的差异,只是在资料处理时利用两个测点同时记录的磁道互为参考,但 RMT 的资料质量明显要优于 SMT。文中提供的实例表明,RMT 所获成果在分辨率、探测深度、电性分层方面都比垂向电测深好。     

大地电磁测深“降维逼近法”二维反演

本文提出了一种新的二维MT反演方法－－“降维逼近法”。该方法将每次二维反演迭代分解为二维正演和每个测点的精确一维反演两个过程。因此，在算法过程中避免了偏导数矩阵求解和大型反演方程组求逆两大难题，同时，每次迭代只需一次二维正演，从而加快了反演速度，模型试验表明，该方法是一种稳定收敛、实用有较为精确的方法。降维逼近法反演的最大横向分辨率等同于MT测点点距，纵向分辨率最大限度地体现了观测数据所能反映的构造分辨率。在MT固有的等值性范围内，降维逼近法能较好地恢复地下电性构造的形态。理论和实践都表明，该反演方法比同步阵列大地电磁测深（SAMT）和连续电磁剖面法（CEMP）等MT方法的效果更佳。     

大地电磁测深法在火山岩覆盖区的应用

在火山岩覆盖的下扬子盆地南京拗陷开展了大地电磁测深，取得了可靠的电性参数。结合地质及其它地球物理资料对其分析研究，认为在火山岩盖层下面存在中、古生代海相沉积地层，并有大片的侵入岩出现。这一结论对于该地区的地质构造研究和油气勘探工作将起到积极作用。     

基于自适应差分进化算法的MT信号激电信息提取

从MT信号中提取激电信息的研究有助于提高大深度探测技术的勘探精度、深度和范围。针对MT信号激电信息提取中存在的非线性和非凸特征,通过改进混沌自适应差分进化算法中进化参数的自适应策略,提出了一种基于非均匀统计分布的自适应差分进化两阶段最小构造反演方法。一方面该方法利用柯西分布和高斯分布的统计特性自适应获取进化参数F和CR,提高算法的全局搜索能力, 通过记忆以往迭代过程中的优秀进化参数提高算法后期的稳定性;另一方面该方法通过引入第二阶段的反演过程强化极化率对观测数据的影响;通过将正则化参数引入差分进化算法的适应度函数解决反演的多解性问题。对含激电效应的MT一维模型的反演结果表明,本文算法能够较好地重构地电结构和提取激电信息并在加噪环境下具有较强的鲁棒性。与其他非线性算法(混沌自适应差分进化算法,标准差分进化算法和粒子群优化算法)的反演结果对比表明,本文算法具有更为优越的全局搜索能力和较高的反演精度,适于微弱激电信息的提取。     

二维大地电磁资料的差分蚁群法反演

差分蚁群算法是一种有效的多维函数优化算法。它将每一维变量对应的连续取值的步长离散成有限多个差分步长; 然后将这些离散的差分步长和图顶点建立起对应关系; 进一步利用柯西分布在图顶点上分配信息素, 这样蚂蚁就可以按照信息素的浓度随机选择步长。将此算法应用到二维大地电磁资料的反演中, 理论和数值实验结果表明, 差分蚁群算法不受初始模型的限制, 不仅能够很好地处理无噪声下的反演问题, 用于实测资料的处理也取得了较好的效果。     

大地电磁、地震与重力资料综合反演在徐闻地区的应用

在对联合反演和模拟退火算法研究基础上,利用大地电磁(MT)与地震资料的模拟退火约束同步反演技术，对雷州半岛徐闻地区的MT资料和地震数据进行了处理。研究区第三系玄武岩发育,地震勘探难度大，资料品质受到一定影响,因此利用MT资料并结合重力等资料,通过联合反演来解决深部目的层的分布及基本构造特征,为加快油气勘探及部署提供依据。在物性研究基础上,建立了该区基本的物理[CD*2]地质模型,通过大地电磁与地震资料的模拟退火约束同步反演，并结合重力资料进行了顺序反演和综合解释,确定了该区的速度、电性、密度结构,为构造研究提供了全面和可靠的依据,证明了联合反演的必要性和有效性。     

基于随机分布共网格模型的重磁电震联合反演技术及应用

针对重力、大地电磁与地震资料联合反演存在的精度和稳定性问题,应用以下技术:①基于统一物性随机分布共网格模型的建模技术;②通过改进地震走时的二维射线追踪计算方法以适用于复杂地质模型;③引入Tikhonov正则化思想至反演中,并加入先验信息进行模型约束,实现重、磁、电、震同步联合反演;④通过模型试验的对比分析对关键参数进行优化;⑤采用完全非线性的全局寻优模拟退火算法,以提高解决复杂问题的能力.实际应用效果表明,加入有效模型约束的正则化联合反演,可以提高反演的稳定性和计算精度,获得更接近实际的结果.     

改进的大地电磁与地震资料联合反演方法在黔中隆起区的适用性研究

为了解决复杂地质问题以及大地电磁(MT)与地震资料联合反演存在的问题,结合已有研究成果,利用基于不同物性参数随机分布共网格模型的大地电磁与地震资料同步联合反演技术,对黔中隆起地震资料品质低,且构造复杂的典型地段的实际资料进行了联合反演。根据研究区实际情况,利用两种地质解释方案建立了联合反演的初始速度模型和电性模型,并进行了联合反演和综合解释。将反演结果与已有方法得到的结果进行对比表明,改进的联合反演方法适用于物性剧烈变化的复杂地质模型条件,在先验信息的约束下,改进后的联合反演方法在确定复杂物性条件下的电性和速度结构方面能够提供更合理的解释方案和物性参数,为目前研究区难以推断的古生界目的层的分布及基本构造特征的判断提供了参考依据和技术手段。     

二维大地电磁数据的聚焦反演算法探讨

 文中简要分析了当前地球物理反演中几种常用的模型目标函数，并根据聚焦反演成像方法的基本理论，在大地电磁反演目标函数中引入了一个新的稳定泛函，以代替传统最小构造或最大平滑准则下的模型目标函数。通过对自适应正则化共轭梯度法解最优化问题过程的研究，以及对几个典型模型的试算，并将其结果与传统反演算法结果进行对比分析，表明了本文方法的正确性和较高的计算精度。最后对雷—琼拗陷一条实测的测线的MT资料进行聚焦反演成像处理，并与同一测线的地震资料进行对比表明,聚焦反演结果具有很高的准确性。     

民丰凹陷大地电磁探测研究

利用"深部探测技术与试验研究(SinoProbe)"项目在塔里木盆地东南边缘民丰凹陷37°N、84°E建立的大地电磁标准点实测数据,对民丰凹陷深部电性结构进行了研究。采用Robust方法对实测数据进行处理,并进行极化模式识别、静校正、二维偏离度及磁感应矢量分析,最终采用非线性共轭梯度法(NLCG)对该测区的两条剖面进行了带地形的二维反演。通过对反演结果的分析可知,民丰凹陷地下结构具有较好的电性分层,结合塔东南区域地质概况,推测其莫霍面深度约为41~43km,并且推测基底发育两条断层(F1、F2)。另外通过计算民丰凹陷地壳构造特征参数得出该区地壳结构适宜油气成藏,烃源岩发育,但成熟度不高,属于一般油气区。     

基于并行回火技术优化的大地电磁数据贝叶斯变维反演

传统的梯度类线性化反演方法虽然广泛应用于大地电磁数据的处理,但此类方法存在结果依赖初始模型、无法对解进行不确定性分析等问题。为了解决上述问题,基于随机反演理论,将反演参数看成随机变量,利用贝叶斯变维反演方法对一维大地电磁数据进行反演,获得了解的后验分布,并给出了解的不确定性分析;为了加速反演收敛,引入并行回火技术,同时运行不同温度的马尔科夫链,使采样过程可以在不同温度的马尔科夫链之间进行交换;最后对含噪的理论模型进行反演,并与传统贝叶斯变维方法进行对比,验证了并行回火技术对算法的改进是有效的。     

全域正则化快速匹配追踪稀疏地震反演方法

匹配追踪算法(MP)自提出以来便被广泛应用于信号处理领域。文中首先利用时频域褶积算子与初始模型约束构建匹配追踪的冗余字典,在全时频域内筛选出所有可能的匹配原子构成备选原子库;然后利用正则化方法从备选原子库中筛选出能量最大的子集构成最终的匹配原子库,即一次迭代即可筛选出多个匹配原子。据此形成的上述全域正则化快速匹配追踪算法具有计算效率高、鲁棒性强等优点。此外,将初始模型约束与时频域联合反演方法引入反演框架,可有效提高反演结果的精度。对所提方法进行的一维、二维模型及三维实际资料的测试结果表明,全域正则化快速匹配追踪地震反演方法相较于常规匹配追踪的计算效率得到明显提高,反演结果既具有良好的鲁棒性,同时拥有较好的层位边界保真度。