电性源短偏移距瞬变电磁场扩散规律三维数值模拟 被引量：13

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作者 常江浩 薛国强 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2020年第6期711-721,F0002,共12页

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)采用近源探测形式,极大地提高了信号强度,目前对电性源短偏移距瞬变电磁响应特征的研究主要基于一维模型,且主要讨论电场E_x分量和磁场H_z分量的响应特征和探测能力,不利于复杂目标体的精细探查。基于... 电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)采用近源探测形式,极大地提高了信号强度,目前对电性源短偏移距瞬变电磁响应特征的研究主要基于一维模型,且主要讨论电场E_x分量和磁场H_z分量的响应特征和探测能力,不利于复杂目标体的精细探查。基于以上问题,采用三维时域有限差分法,对电性源短偏移距瞬变电磁场在地层中的扩散规律进行了模拟,并研究了三维异常体对电性源短偏移距瞬变电磁场扩散的影响。结果表明:电场E_x分量的正极值区域主要集中在发射源附近,并随着时间的推移逐渐向下扩散;电场E_y分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散;电场E_z分量在地层分界面产生跃变;磁场H_x分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散;磁场H_y分量上部为负值区域,下部为正值区域,说明H_y分量也会受到返回电流影响;磁场H_z分量极值区域主要位于发射源下方,并随着时间的推移逐渐向下移动;对于三维异常体,电场E_x分量和磁场H_y分量的灵敏区域位于异常体上方,而电场E_y分量和磁场H_x分量的灵敏区域位于异常体外部,且分布在异常体四周,磁场H_z分量的灵敏区域位于异常体两侧(靠近发射源和远离发射源位置),说明电性源短偏移距瞬变电磁场的5个分量对三维异常体的灵敏区域不同,不同的分量应选择不同的区域进行观测。 展开更多

关键词 地球物理学 瞬变电磁法 电性源 短偏移距 数值模拟 三维异常体 扩散规律 正演模拟

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地空瞬变电磁法在复杂地形运营公路隧道岩溶勘查中的应用——以广西河池—百色高速公路为例 被引量：1

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作者 孙乃泉 李天祥 +2 位作者 戚志鹏 程旺盛 曹华科 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第1期95-105,共11页

针对传统地球物理方法在地形复杂条件下隧道突水突泥地质灾害勘查的局限性,采用结合地面与空中电磁信号的地空瞬变电磁法可以克服供电和负载的限制。以广西河池—百色高速公路金兰隧道为例,结合三维视电阻率成像技术,采用基于反函数原... 针对传统地球物理方法在地形复杂条件下隧道突水突泥地质灾害勘查的局限性,采用结合地面与空中电磁信号的地空瞬变电磁法可以克服供电和负载的限制。以广西河池—百色高速公路金兰隧道为例,结合三维视电阻率成像技术,采用基于反函数原理的全域视电阻率计算方法,分析隧道区域三维视电阻率特征。该方法通过展示地下介质的电性分布,精确识别灾害源及导水通道,相比传统视电阻率计算,基于反函数原理的全域定义提升了探测的精度和深度。结果表明:地空瞬变电磁法结合全域视电阻率成像技术,能够精准定位隧道内的低电阻率区域,为隧道灾害抢险与治理提供了关键技术支持。 展开更多

关键词 地空瞬变电磁法 复杂地形 岩溶勘查 隧道 地质灾害 全域视电阻率

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瞬变电磁扩散场到虚拟波场的精细积分变换算法 被引量：12

3

作者 鲁凯亮 李貅 +6 位作者 戚志鹏 樊亚楠 周建美 李文翰 李贺 张明晶 王扬州 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3379-3390,共12页

现有的瞬变电磁解释与反演方法主要对电阻率参数进行解释,较难给出准确的地质构造信息.为了能够较多获得地质构造信息,可将瞬变电磁扩散场信号转换为虚拟波场信号,提高瞬变电磁法的分辨率.本文采用精细积分法,实现了瞬变电磁扩散场到虚... 现有的瞬变电磁解释与反演方法主要对电阻率参数进行解释,较难给出准确的地质构造信息.为了能够较多获得地质构造信息,可将瞬变电磁扩散场信号转换为虚拟波场信号,提高瞬变电磁法的分辨率.本文采用精细积分法,实现了瞬变电磁扩散场到虚拟波场的转换.将一个高度病态的线性方程组转换成求积分的过程,大大降低了解决病态问题的难度.积分步长以2的指数增加,在保证精度的前提下,具有极高的计算效率;设置合理的终止迭代条件,进一步提高本文方法的适用性.对典型地电模型的计算,表明本文方法具有较高的精度;减小两个波峰之间的距离,证明了本文方法具有较好的分辨能力;对含有噪声信号的扩散场进行波场反变换,证明了本文方法具有较好的抗噪性.最后计算三维模型和实测数据的虚拟波场,可以很好地反映出三维地质体的界面信息,证明本文方法稳定、可靠,可以对地下地质目标体的界面进行有效识别.本文方法相比预条件正则化共轭梯度法(PRCG),在计算效率方面提升了4倍左右;本文方法的相对误差在5%以内,而PRCG的最大相对误差可达40%~50%,精度最高可提升10倍;在分辨率与稳定性方面,也表现出较好的效果. 展开更多

关键词 瞬变电磁 虚拟波场 精细积分

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虚拟波场降速条件下电性源瞬变电磁垂直磁场分量的波场反变换方法 被引量：6

4

作者 范克睿 王刚 +3 位作者 鲁凯亮 郑新 李貅 孙兴邦 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1743-1757,共15页

通过波场反变换从瞬变电磁信号中提取虚拟波场是定位电性界面和刻画地下导电目标形态的有效手段.波场反变换过程中,降低虚拟波场速度有利于改善虚拟波场对电性界面的分辨能力.然而,波场变换核函数随时间、虚拟时间以及虚拟波场速度变化... 通过波场反变换从瞬变电磁信号中提取虚拟波场是定位电性界面和刻画地下导电目标形态的有效手段.波场反变换过程中,降低虚拟波场速度有利于改善虚拟波场对电性界面的分辨能力.然而,波场变换核函数随时间、虚拟时间以及虚拟波场速度变化的动态范围极大,且随虚拟波场降速而进一步扩大,造成波场反变换问题高度不适定,制约了虚拟波场提取的精度和效果.对此,在虚拟波场降速的条件下,本文以核函数在无穷区间上积分的解析解为准绳,通过最优化与数据拟合得到了经验公式,确定了波场反变换所需的最优积分区间;在适应采集时间与虚拟波场速度的同时,最大限度缩短了积分区间长度,降低了核函数变化的动态范围,压制了波场反变换方程的病态程度.此外,通过引入精细积分方法求解波场反变换方程,提高了波场反变换方程的求解精度.为验证方法的有效性与可靠性,对正演模拟的电性源瞬变电磁垂直磁场分量及其时间导数分量进行了波场反变换;结果回代后的拟合数据与正演数据的相对误差小于5%.在所提取的虚拟波场记录中观察到了合理的运动学特征,如实反映了低阻目标层深度、厚度和二次场观测时间范围的变化.在计算条件相同的前提下,通过降低虚拟波场速度,改善了波场反变换的精度和效果.降速后提取的虚拟波场记录对低阻层上下界面的刻画更为清晰.在对实测数据的处理中,本文的虚拟波场降速、积分区间最优化和精细积分求解方法得到了合理可信的虚拟波场提取结果,为进一步利用虚拟波场开展低阻目标体成像提供了数据保障. 展开更多

关键词 瞬变电磁 波场变换 降速 电性源 垂直磁场

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瞬变电磁虚拟波场二阶Born近似成像算法 被引量：5

5

作者 樊亚楠 李貅 +1 位作者 戚志鹏 鲁凯亮 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1144-1159,共16页

依据瞬变电磁扩散场与虚拟波动场之间的数学表达式,通过波场反变换得到虚拟波场,进而借用地震勘探上成熟的成像方法定位地质界面的位置以及形态.本文首先将时间域波动方程转换为频率域波动方程,将总波动场分为背景场和散射场、总波速分... 依据瞬变电磁扩散场与虚拟波动场之间的数学表达式,通过波场反变换得到虚拟波场,进而借用地震勘探上成熟的成像方法定位地质界面的位置以及形态.本文首先将时间域波动方程转换为频率域波动方程,将总波动场分为背景场和散射场、总波速分为背景速度和扰动速度,然后运用Green定理得到了散射场关于地质界面速度扰动量的表达式,并使用Born近似算法将积分方程线性化,最后通过傅里叶变换可以快速得到电性界面速度扰动量的值.通过分析阶跃函数与Delta函数在不同频带下的形态,可知Delta函数几乎不受频带的影响,因此对速度扰动量求一阶导数即可得到不受频带影响的反射率函数,从而实现对地下电性界面准确定位的目的.由散射序列的表达式可知,Born近似算法仅保留了散射序列中的第一项,丢失了部分有用信息,无法对地下电性界面准确成像.因此本文根据各项间的递推关系,保留了散射序列的前两项,推导出了二阶Born近似的表达式.通过研究电阻率变化、层厚变化对成像精度的影响,本文发现二阶Born近似算法比常规的Born近似成像方法有更高的分辨率.通过对二维模型、三维低阻薄板模型的计算可知,相比于Born近似算法,二阶Born近似算法能对地下电性界面的位置以及异常体的形态准确定位、快速成像,具有较好的效果. 展开更多

关键词 瞬变电磁场 虚拟波场 二阶Born近似算法 快速成像

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瞬变电磁虚拟波场层状Green函数Born近似成像方法 被引量：5

6

作者 马劼 李貅 +3 位作者 戚志鹏 樊亚楠 李梓源 曹华科 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2631-2645,共15页

瞬变电磁虚拟波场Born近似成像是通过Born近似对瞬变电磁虚拟波场方程进行线性化处理,求取速度扰动量实现成像的方法.Born近似采用半空间Green函数,在背景速度变化较大时成像分辨率较低.因此,本文从虚拟波场出发,建立辐射场与散射场满足... 瞬变电磁虚拟波场Born近似成像是通过Born近似对瞬变电磁虚拟波场方程进行线性化处理,求取速度扰动量实现成像的方法.Born近似采用半空间Green函数,在背景速度变化较大时成像分辨率较低.因此,本文从虚拟波场出发,建立辐射场与散射场满足的Helmholtz方程,导出层状介质Green函数表达式,将其应用于Born近似中,得到了基于层状介质格林函数的Born近似电导率计算公式和散射场关于速度扰动量的关系式,最终利用速度扰动量实现成像.通过对理论模型的实验计算,验证了利用层状模型Green函数的Born近似成像算法,能够重建地层电阻率分布,改善Born近似虚拟波动方程逆散射反演的垂向分辨率,获得较好的成像效果.对甘肃地区的实际资料处理结果表明,层状介质Green函数的Born近似,是一个精确度较高、稳定性好、有实际应用价值的成像方法. 展开更多

关键词 瞬变电磁 虚拟波场 格林函数 Born近似成像

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考虑发射波形的瞬变电磁三维模型降阶快速正演算法 被引量：6

7

作者 周建美 刘文韬 +5 位作者 齐彦福 李貅 戚志鹏 鲁凯亮 刘正银 邢涛 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1160-1174,共15页

瞬变电磁响应受到发射波形的影响,正演计算中需考虑发射波形.基于位移逆Krylov子空间投影的模型降阶算法能够精确模拟三维全波形瞬变电磁正演响应,但该算法计算精确的on-time响应非常耗时.目前实际工作中多数情况下都是对off-time时间... 瞬变电磁响应受到发射波形的影响,正演计算中需考虑发射波形.基于位移逆Krylov子空间投影的模型降阶算法能够精确模拟三维全波形瞬变电磁正演响应,但该算法计算精确的on-time响应非常耗时.目前实际工作中多数情况下都是对off-time时间段的数据进行处理解释,因此可以将正演问题简化为精确模拟考虑发射波形的off-time时间段的响应.本文实现了一种改进的基于位移逆Krylov子空间投影的模型降阶算法,能够实现任意发射波形的瞬变电磁off-time时间段的响应的三维快速正演.基于频谱分析理论实现了一种定量化的评价on-time采样波形精度的方法,能够在保证off-time响应精度的同时,极大的减少on-time波形采样点的数量,从而显著的减少正演计算时间.典型的半正弦波、梯形波和复杂的VTEM波的模型的正演结果表明,相比密集采样的正演结果,本文算法在保证off-time响应精度的同时,能够实现5倍以上的正演加速. 展开更多

关键词 瞬变电磁 三维正演 发射波形 模型降阶

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基于重启多项式Krylov子空间模型降阶的全波形瞬变电磁三维正演 被引量：4

8

作者 周建美 景旭 +2 位作者 鲁凯亮 刘文韬 李貅 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2646-2657,共12页

瞬变电磁三维正演在内存占用和求解时间上都是大的挑战.瞬变电磁响应受到发射波形的影响,正演计算中还需考虑发射波形.基于重启多项式Krylov子空间模型降阶方法,本文实现了一种新的全波形瞬变电磁三维正演算法.采用规则六面体网格的拟... 瞬变电磁三维正演在内存占用和求解时间上都是大的挑战.瞬变电磁响应受到发射波形的影响,正演计算中还需考虑发射波形.基于重启多项式Krylov子空间模型降阶方法,本文实现了一种新的全波形瞬变电磁三维正演算法.采用规则六面体网格的拟态有限体积方法对全波形控制方程进行空间离散,引入一阶φ函数推导得到全时段响应的统一表达式,利用重启多项式Krylov子空间算法求解φ函数表达式,对于给定的重启子空间维度,基于残差公式得到满足给定精度的任意时刻的正演响应.该算法内存占用小,不需要求解大型线性方程组,内存占用主要由空间离散网格数量和重启子空间维度决定.数值模型正演结果验证了本文算法的有效性. 展开更多

关键词 瞬变电磁 三维正演 发射波形 模型降阶

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基于聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法 被引量：13

9

作者 范涛 李鸿泰 +4 位作者 刘磊 赵睿 李博凡 郭建磊 李宇腾 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2021年第2期343-355,共13页

煤矿井下地球物理水害超前探测要求探测点20 m范围内不得有积水和金属物体,传统电磁法超前探测技术已不能满足要求,钻孔瞬变电磁法通过将收发装置送入掘进工作面前方的钻孔中进行探测,既远离了巷道中的各种干扰,又提高了隐蔽致灾水体的... 煤矿井下地球物理水害超前探测要求探测点20 m范围内不得有积水和金属物体,传统电磁法超前探测技术已不能满足要求,钻孔瞬变电磁法通过将收发装置送入掘进工作面前方的钻孔中进行探测,既远离了巷道中的各种干扰,又提高了隐蔽致灾水体的探测精度。为解决该方法对钻孔径向异常体的准确定位解释难题,通过三维正演总结了其水平分量异常响应特征,提出了异常体象限确定准则,研究了根据水平分量幅值和异常象限综合求取异常体工具面角的计算方法。将由垂直分量计算得到的每一个视电阻率视为独立异常体,基于K-means聚类算法对相应的水平分量异常曲线特征值进行二分类,实现了全数据集的视电阻率象限自动划分,结合异常工具面角算法研究得出钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法。最后计算了三维数值模型的立体成像结果,对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好效果。结果表明:基于K-means聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法是地球物理与机器学习的有机结合,该方法能够为井下掘进工作面隐伏水害超前探测精细解释提供技术支撑。 展开更多

关键词 钻孔瞬变电磁法 立体成像 K-MEANS聚类算法 水平分量 超前探测 视电阻率 数值模拟 机器学习

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钻孔瞬变电磁拟地震反演方法在露天煤矿采空区精细探测中的应用 被引量：11

10

作者 范涛 李鸿泰 +6 位作者 郭建磊 李博凡 赵睿 王冰纯 姚伟华 李宇腾 刘磊 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2020年第6期759-766,共8页

露天开采煤矿地下存在大量小煤窑采空区,严重威胁煤矿生产安全和人员生命安全。受露天煤矿地表工作环境影响,常规物探手段探测采空区精度较差,而钻孔瞬变电磁探测是一种精度较高的探测方法,属于一种动源动接收的工作方法。为提高资料处... 露天开采煤矿地下存在大量小煤窑采空区,严重威胁煤矿生产安全和人员生命安全。受露天煤矿地表工作环境影响,常规物探手段探测采空区精度较差,而钻孔瞬变电磁探测是一种精度较高的探测方法,属于一种动源动接收的工作方法。为提高资料处理精度,应用滑动时窗波场反变换算法对数据进行高精度波场转换,采用共轭梯度法研究了针对瞬变电磁虚拟波场数据的拟声波介质全波形反演算法,实现了钻孔瞬变电磁数据的拟地震反演,计算了三维数值模型数据的反演结果,并对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好的成像效果。结合山西朔州地区某露天煤矿的工程实践,对该方法精细探测积水采空巷道形态、性质和规模的实用性和有效性进行了检验。结果表明:钻孔瞬变电磁探测方法是矿井物探与钻探的有机结合与相互补充,拟地震反演方法能够有效应用于露天煤矿采空区的精细解释。 展开更多

关键词 露天煤矿 钻孔瞬变电磁法 波场反变换 全波形反演 共轭梯度法 拟地震反演 三维数值模拟 采空区

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瞬变电磁法探测薄层的分辨能力与偏移距关系 被引量：3

11

作者 雷康信 薛国强 +1 位作者 陈卫营 周楠楠 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2020年第6期731-736,共6页

薄层探测问题一直是地球物理勘探关注的重点,以往的研究大多关注的是不同地球物理方法对薄层的探测效果,却没有关注观测参数对探测结果的影响。拟选用电性源瞬变电磁法,以一维正演理论为基础,通过定义相对异常表征分辨能力,研究偏移距... 薄层探测问题一直是地球物理勘探关注的重点,以往的研究大多关注的是不同地球物理方法对薄层的探测效果,却没有关注观测参数对探测结果的影响。拟选用电性源瞬变电磁法,以一维正演理论为基础,通过定义相对异常表征分辨能力,研究偏移距、观测时间与分辨能力之间的关系,从而决定如何选择合适的观测参数以实现薄层异常的快速有效勘探。结果表明:瞬变电磁法对薄层的分辨能力随着偏移距的增大先呈线性递减后逐步趋于稳定,同时所需的观测时间也逐渐增大;分辨能力的衰减速率随着电阻率及埋藏深度的增大逐渐减弱。综上所述,采用较小的偏移距进行数据采集,不仅有利于提高勘探精度,也能相应地提升勘探效率。 展开更多

关键词 瞬变电磁法 电性源 薄层探测 正演模拟 分辨能力 最大相对异常 偏移距 观测时间

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树网格离散优化三维瞬变电磁有限体积正演算法 被引量：3

12

作者 景旭 曹华科 +3 位作者 周建美 刘文韬 李貅 文艺淏 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3524-3539,共16页

三维瞬变电磁正演算法作为研究处理与解释方法的重要基础,如何加速计算过程,减少计算机内存消耗尤为重要.为此,本文采用有限体积算法在八叉树(octree)网格上对时间域Maxwell方程组进行空间离散,相比于交错六面体网格,octree网格在局部... 三维瞬变电磁正演算法作为研究处理与解释方法的重要基础,如何加速计算过程,减少计算机内存消耗尤为重要.为此,本文采用有限体积算法在八叉树(octree)网格上对时间域Maxwell方程组进行空间离散,相比于交错六面体网格,octree网格在局部区域网格细度相同的条件下可以显著减少细化区域外的网格数量,对复杂几何体边界的模拟更加灵活,而相比于非结构四面体网格,octree网格单元位置排列更加规律.通过octree网格离散三维正演模型使计算网格规模显著降低,减少了待求解方程的未知数,降低了物理内存消耗.空间离散后,瞬变电磁正演响应可以表示为关于初始磁场的矩阵指数函数,采用位移逆Krylov子空间模型降阶算法实现瞬变电磁场的求解,只需对系数矩阵进行一次矩阵分解和多次回代即可获得一系列时间序列的瞬变电磁场正演结果.本文算法在空间离散和方程求解两方面优化三维瞬变电磁正演过程,数值算例结果验证了本文算法的精度和高效性. 展开更多

关键词 瞬变电磁 有限体积 octree网格 模型降阶

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电性源瞬变电磁有限差分偏移成像方法 被引量：3

13

作者 鲁凯亮 樊亚楠 +1 位作者 李貅 周建美 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期854-869,共16页

目前,瞬变电磁数据的主要处理结果是给出地下介质的(视)电阻率信息,较难给出清晰的地质界面信息.本文基于有限差分偏移成像原理,实现了电性源瞬变电磁虚拟波场的偏移成像技术.根据瞬变电磁扩散场与虚拟波场之间的数学关系,本文使用精细... 目前,瞬变电磁数据的主要处理结果是给出地下介质的(视)电阻率信息,较难给出清晰的地质界面信息.本文基于有限差分偏移成像原理,实现了电性源瞬变电磁虚拟波场的偏移成像技术.根据瞬变电磁扩散场与虚拟波场之间的数学关系,本文使用精细积分法对第一类Fredholm积分方程求解,然后消除直达波,得到只含有地层反射波的虚拟波场.在此基础上,本文从时间域波动方程出发,对上行波的一级近似方程反向外推,得到时间-空间域二维与三维的波场递推公式.通过求解地下空间的波场,并使用反褶积方法削弱虚拟波场的波形展宽效应,从而提高对地质界面的纵向分辨率,获得较为准确的地质界面信息.本文分别采用均匀半空间模型、D型模型、HK型模型以及两层含水采空区模型对本文方法进行验证,并对实测数据进行处理,偏移成像的结果与地质资料相吻合,说明瞬变电磁有限差分偏移成像方法在识别电性界面以及地层特征方面具有可行性. 展开更多

关键词 瞬变电磁 精细积分 虚拟波场 有限差分 偏移成像

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轴向各向异性地-井瞬变电磁三分量响应特征 被引量：8

14

作者 郭建磊 姜涛 +2 位作者 郭恒 宁辉 刘航 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2020年第6期737-748,共12页

基于三维时域有限差分算法,引入电导率张量构建控制方程,采用空间上后向差分、时间上中心差分进行离散,以电流密度的形式加入安培环路定理实现电流源的加载,通过轴向各向异性三维瞬变电磁正演研究地层电导率轴向各向异性对地-井瞬变电磁... 基于三维时域有限差分算法,引入电导率张量构建控制方程,采用空间上后向差分、时间上中心差分进行离散,以电流密度的形式加入安培环路定理实现电流源的加载,通过轴向各向异性三维瞬变电磁正演研究地层电导率轴向各向异性对地-井瞬变电磁(BHTEM)三分量响应的影响规律。同时,与各向异性半空间模型一维解析解对比验证算法的准确性,然后建立各向异性三维模型并计算其回线源地-井瞬变电磁三分量响应特征。结果表明:在地表激发条件下,水平轴电导率各向异性对地-井瞬变电磁三分量响应的影响大于垂直轴电导率各向异性;x轴各向异性对?B_y/?t分量响应影响大于y轴各向异性,y轴各向异性对?B_x/?t分量响应影响大于x轴各向异性。研究成果为地-井瞬变电磁各向异性数据解释提供指导,也为地-井瞬变电磁各向异性反演奠定基础。 展开更多

关键词 地-井瞬变电磁法 时域有限差分 三维 正演模拟 电导率 轴向 各向异性 三分量

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基于量子行为粒子群算法的航空瞬变电磁拟二维反演技术 被引量：7

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作者 何一鸣 薛国强 赵炀 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2020年第6期722-730,共9页

传统的确定性反演算法严重依赖初始模型,易陷入局部极小值中,导致最终反演结果偏离真实模型。粒子群(PSO)算法作为一种随机性反演算法,具有较强的跳出局部极小值的能力,但是仍存在早熟收敛和收敛速度慢等问题,限制了该算法在二、三维电... 传统的确定性反演算法严重依赖初始模型,易陷入局部极小值中,导致最终反演结果偏离真实模型。粒子群(PSO)算法作为一种随机性反演算法,具有较强的跳出局部极小值的能力,但是仍存在早熟收敛和收敛速度慢等问题,限制了该算法在二、三维电磁反演中的发展。针对上述问题,首先提出采用量子行为粒子群(QPSO)算法代替传统粒子群算法,将量子在势阱中运动规律引入到粒子群算法中,使得粒子可以出现在势阱内任何存在概率分布的位置上,有效地克服了由于群体的聚集性所导致的早熟收敛问题。此外,采用拟二维反演算法代替传统二维反演算法,使得反演模型参数维度下降,寻优过程中局部极小值个数将大幅度减少,显著提高粒子群算法的收敛速度,但是在粒子群中开展拟二维反演时,传统的正则化参数的寻优过程将浪费大量计算资源。结合量子行为粒子群算法中各测点的全局最优粒子在粒子群进化过程中的重要地位,采用α-Trimmed方法开展相邻点间全局最优粒子模型参数光滑约束,实现粒子群算法快速横向约束反演。最后将量子行为粒子群算法拟二维反演技术应用到含噪全航空瞬变电磁仿真数据处理中,反演结果与原始模型具有较好的一致性。 展开更多

关键词 航空瞬变电磁法 粒子群算法 群理论 量子理论 拟二维反演 α-Trimmed方法 OCCAM反演 聚焦反演

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