二维电阻率正演

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高密度电阻率法的2_5维反演软件_罗延钟

第28卷第3期物探化探计算技术2006年8月收稿日期:2005-03-13文章编号:1001)1749(2006)03)0187)07高密度电阻率法的2.5维反演软件罗延钟(中国地质大学,武汉 430047)摘要:介绍了不平地形条件下高密度电阻率法2.5维反演的算法和程序,该程序可用于九种常用电极装置观测结果的反演。

对理论和实测数据的反演结果表明,该算法正确,程序运行稳定,反演效果很好。

关键词:高密度电阻率法;反演;不平地面中图分类号:P 63113+22 文献标识码:A 高密度电阻率法在我国水工环地质调查中应用已相当广泛,国内已有多家厂商生产高密度电阻率法的专用商业仪器。

但迄今国产的数据处理和解释软件,都仅限于数据处理和成图的定性解释[1]。

此前,还没有具有自主知识产权的国产定量解释软件。

国内使用的高密度电阻率法定量解释软件,都来自国外。

主要有三种获得方式:①重金购买。

最近的买价太贵,只有个别单位会买。

②从网上下载。

但是,下载只能得到/演示程序0,功能很有限。

例如,反演只能作2~3次迭代,不能做地形不平条件下的反演,以及反演结果只能以草图形式给出,不能获得相应的数据资料......等等。

③破解国外软件的加密措施,甚至在此基础上汉化国外软件的界面,变成/自己的0软件。

这是十足的盗版行为。

若仪器厂商为搭配销售自己的仪器,附带赠送或出售这种盗版软件,则是一种违法行为。

为避免出现上述尴尬情况,促进我国自己电法勘探软件的发展,受中国地质学会和中国地球物理学会的委托,由中科院院士徐世浙主持,于2005年4月中旬,在杭州召开了/全国电法及电磁法勘探正反演软件推优会0。

会议从参赛和报告演示的十五个软件中,优选出中国地质大学电法科研组的/高密度电阻率法正、反演软件0等四个具有自主知识产权的国产电(磁)法软件,作为/优秀软件0向全国推广。

这里将介绍该软件及其试算情况。

1 算法概述假设地面起伏和地电构造都是二维和具有相同走向的,观测剖面垂直于构造走向。

高密度电阻率法二维层析成像研究与应用

２０世纪８０年代初，日本地质计测株式会社研究
标体内部的物性值分布，作为断面再构成图像的一种技术。高密度电阻率层析成像技术，称Ｒ又Ｔ技术，它是基于静电场理论，以探测目标体的电性差异为前
成功了高密度电阻率探查法（简称高密度电法），并且广泛应用于工程地质及水文地质中ｌ。高密度电
ｐｈｉｇｈｅｈａｈａｒｄｉｉｌｅｈｏｙｓｈｉｒｔｎｔｔｏｆｔａｔｏｎａｍｔｄ．
Ｋｅｒｓｒｓｓｖｔｍｏｒｐｙｆｎｔｌｍｅｔｔｏ；ｉｌｔｄａｎａｉｇｉｖｒｉｎｙｗｏｄ：ｅｉｔｉｔｉｙｏｇａｈ；ｉｅｅｎｈｄｓｍｕａｅｅｎ；ｎｅｓｏｉｅｍｅｎｌ
ａｅａｅｎｔｅｍｅｓｒｍｅｔｆｐｔｎｉｌａｄｃｒｅｔｖｌｅｎｔｅｂｕｄｒｅ．ｔｉｓｅｔａｌｉｆｒｎｒｍｒａｂｓｄｏｈａｕｅｎｓｏｏｅｔｎｕｒｎａｕｓｏｈｏｎａｉｓＩｓｅｓｎｉｌｄｆｅｅｔｆｏａｙｔｅａｏｓｉｎｌｃｒｍａｎｔｍｏｒｐｙＩｉａｒａｒｔｔｅｆｎｔｌｍｅｔｕｅｏｔｏｈｃｕｔａｄｅｅｔｏｇｅｉｔｃｃｏｇａｈ．ｎｔｓｐｐｅ，ｔｆｓ，ｈｉｅｅｅｎｓｄｍｓｃｍｍｏｌｓｈｉｉｎｙｉＲＴｉｎｄｓｕｓｄａｄｔｅｓｍｕａｅｎｅｌｎｆＲｉｖｒｉｎｍｅｈｏ，ａｄｔｅｉｃｓｅｉｌｔｄａｎａｉｇａｇ — ｉｃｓｅｎｈｉｌｔｄａｎａｉｇｏＴｎｅｓｏｔｄｎｈｎｗｅｄｓｕｓｄｓｍｕａｅｎｅｌｎｌｏｒｔｍｎｔｐｌａｉｎｔｅｉｔｖｔｎｅｐｅａｉｎＴｈｉｌｔｄａｎａｉｔｏｓａｐｉｄｔ－ｒｓｓｖｔｉｈａｄｉｓａｐｉｔｏｏｒｓｓｉｉｔｒｒｔｔ．ｅｓｍｕａｅｎｅｌｃｉｙｏｎｇｍｅｈｄｉｐｌｏ２ＤｅｉｔｉｅｉｙｉｖｒｉｎＴｅｉｓａｃｆｒｓｓｉｉｏｎｅｓｏ．ｈｎｔｎｅｏｅｉｔｔｔｍｏｒｐｙｉｉｅＩｓｉｄｃｔｄｔａｈｅｏｕｉｎｏｅｉｔｖｔｏｖｙｇａｈｓｇｖｎ．ｔｉｎｉａｅｈｔｅｒｓｌｔｏｆｒｓｓｉｉｔｍｏｒ — ｔｙｇａ

高密度电阻率法二维和三维有限差分正演计算

高密度电阻率法二维和三维有限差分正演计算高密度电阻率法（High-Resistivity Method，简称HRM）是一种用于精确描述电流在较大空间内散射和复杂反射情况下的分布和阻抗、电磁场和电动势场强度的方法。

它可以精确地计算出沿一个给定路径上电流和电场强度的分布，从而获得某一个时刻电阻地层的特点。

有别于PT和MT方法，HRM有明显优势，可以处理电磁参数和地质参数的复杂变化，适应复杂的反射现象，以及更好地解析各种地表以下界面及其结构形成的脉动反射特征。

HRM二维和三维正演计算都基于相同的数学模型，有一个主要的区别，即边界条件的处理不同。

二维正演计算是基于一维电磁方程组和单边带边界条件，而三维正演计算基于3维电磁方程组，具有等张场及大气层的沿着深度的变化。

HRM的数值正演模拟具有以下特点：（1）快速收敛：基于电磁方程组，通过精确描述电极间耦合时，就可以获得快速收敛。

（2）反射损失小：以解耦形式处理反射，它们的损失更小，从而可以更好地获得精确的结果。

（3）地质参数可调：由于地表以下空间有不同的地质参数，如电导率、磁导率等，只需简单地修改这些参数，就可以很好地模拟不同的深部地质结构。

HRM正演模拟分为2步完成：第一步建立模型，根据真实的地质情况设置正演路径，并确定正演模型的地表，地表以下的地质学参数及边界条件；第二步进行数值正演模拟，根据建立的模型，使用有限差分法的方法解决电磁方程，获得强度场及电场、磁场，并与水文地质诸要素参数建立联系以便反演出水文地质参数。

HRM正演模拟应用非常广泛，能够获得较精确的电流分布和阻抗、电磁场和电动势数据集，对地质勘查提供了有效的技术手段，例如辅助高精度的地质资料的获取和评价，预测浅层以及深部复杂地质结构非常有用，可帮助开发者识别和定位储层分布，有助于钻井现场安全和高效地进行。

电阻率二维反演方法以及在工程中的应用

＝
近年来，地球物理勘测技术手段在水利水电、铁路公路交通、市政建设、矿山能源等领域发挥着越来越重要的作用，特别是在
（ｄ—Ａｍ）Ａ —Ａｍ）＋Ｃｍ）（ＡＡＡ（ｄＡＡ（ＡＣｍ）
（）
其中，ｄ为实际观测的视电阻率数据与正演理论得到的视Ａ
（）２
利用施加光滑约束条件的上述方程（）２即可得到每次反演迭
从高、探测成本低、适用范围，装备轻便等特点，流电阻率法被代后的模型参数具体增量，而利用该增量可以求得下一次反演 “、直迭代的模型具体参数ｍ【：Ｊ “’ 广泛应用于地质灾害监测、土］程勘察、岩环境岩土工程评价等
’
领域中。本文在反演过程中，用最小二乘线性迭代反演；将采并光滑约束引入到二维反演中，形成光滑约束的最小二乘法二维电阻率反演方法，提出了二维反演成像方程的共轭梯度法求解方并法。通过现场试验验证，该方法可以极大地提高资料解释的准确
先需要假定每个网格的电阻率初值，后通过数值正演计算得到然
理论观测的具体电阻率数据ｄ，若实际观测的具体电阻率数据与理论观测的电阻率数据相差比较大，求解具有光滑约束条件的则
１方法原理
１电阻率法勘探基本原理。电阻率法勘探 … 的物理前提是二维电阻率反演方程（）到新的模型具体参数，）２得直到实际观测地下岩土体介质问的电阻率差异。该方法由两个供电电极向大电阻率数据与理论观测电阻率数据之间的误差满足已经设定的则此时得到的电阻率数据即为所要求解的具体模型参地供电，而形成地下人工电场。而后在测线上通过两个测量电收敛条件，从

电法正反演方法和软件使用介绍

采用多种质量控制方法，如数据检验、模型验证等，以确保计算结果的质量和可靠性。
结果评估与改进
对计算结果进行评估和改进，以提高正反演的准确性和稳定性。
THANKS
感谢您的观看
04
正演方法和反演方法各有优缺点，在实际应用中需要结合使用，相互验证和补充。
02
电法正演方法详解
线性正演方法
线性正演方法是一种基于线性偏微分方程的数值模拟方法，通过将地下介质视为线性体，将地下电场分布表示为各向异性或各向同性介质中电流分布的线性组合。这种方法适用于简单地质结构和均匀介质条件，计算速度快，但精度相对较低。
非线性反演方法的优点是能够处理非线性问题和复杂结构的情况，具有更高的反演精度和可靠性。但是，它计算量大、速度慢，需要更多的计算资源和时间。
反演方法的优缺点
线性反演方法的优点是计算简单、速度快，适用于大规模数据反演。但是，它对初始模型和噪声敏感，容易陷入局部最优解，无法处理非均匀介质和复杂结构的情况。
参数选择
根据实际情况选择合适的参数，如网格大小、迭代次数等，以保证计算结果的准确性和稳定性。
3
结果后处理
对计算结果进行后处理，如数据可视化、结果分析等，以便更好地理解和应用结果。
误差分析和质量控制
误差来源分析
分析计算结果的误差来源，如数据采集误差、模型误差等，以便采取相应的措施减小误差。
质量控制方法
04
电法正反演软件介
绍
主要电法正反演软件
FDEM Pro
一款功能强大的电法正反演软件，适用于多种电法勘探方法
。
EIDORS
专门用于电法图像处理和反演的软件，具有图像增强、正演模拟等功能。
Elest

电阻率层析成像的二维改进粒子群优化算法反演

电阻率层析成像的二维改进粒子群优化算法反演张倩;王玲;江沸菠【摘要】Particle swarm optimization ( PSO) is a global random search algorithm put forward by simulating the flock foraging in the process of social behavior based on swarm intelligence. Researchers have proved that PSO algorithm is an effective geophysical inversion method, and it does not rely on the initial model. Because the conventional PSO is easy to be stuck in relative extremum, slow conver⁃gence speed in the late and the inversion accuracy is not high, this paper presented an improved fully chaotic oscillations particle swarm optimization algorithm based on same conventional PSO theory. It improved the formula of updating speed, made the particles getting the difference between the current global best position quickly, enhanced the learning ability of particles. The paper did a two⁃dimen⁃sional numerical test on ERT data in matlab2012b programming environment,the results show that this algorithm inversion is not de⁃pendent on the initial model, increases the search space,and have higher inversion in accuracy than the standard PSO, and the image quality is better than that of Levenberg⁃Marquardt method.%粒子群优化算法（ PSO）是通过模拟鸟群觅食过程中的社会行为而提出的一种基于群体智能的全局随机搜索算法，已有研究学者证明PSO算法是一种有效的地球物理反演方法，不依赖初始模型。

【国家自然科学基金】_二维正演_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

科研热词推荐指数数值模拟 4 探地雷达 3 正演 2 大地电磁 2 地震波 2 随机孔隙模型 1 陆架 1 铁路病害 1 速度 1 迭积微分算子 1 超声波衰减系数 1 褶积微分算子 1 裂后异常沉降 1 联合反演 1 粘弹性介质 1 等权射线密度 1 砂体展布 1 白云凹陷 1 生物礁 1 珠江口盆地 1 消息传递接口 1 波动方程 1 气烟囱 1 正演模拟 1 正反演模拟 1 模型正演 1 极化模式 1 有限差分 1 有限元 1 时域有限差分 1 新阈值 1 提升算法 1 并行计算 1 川东南 1 属性参数 1 小波分析 1 孔隙形貌 1 天然气水合物 1 多震相走时 1 多次波射线追踪 1 复合材料 1 地震波高效正演模拟 1 地震波方程 1 地震层析成像 1 地震反演 1 地震反射特征 1 噪声敏感性试验 1 同时反演 1 双相介质 1 单轴各向异性完全匹配层 1 信号去噪 1 伸展系数 1
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
ห้องสมุดไป่ตู้
科研热词大地电磁有限单元法正演模拟数值模拟二维反演 bicgstab算法隧道超前地质预报逐段迭代逆时偏移误差影响试验生物礁混凝土测点偏离测点中心网格波场延拓波动方程正演模拟计算有限元射线追踪大地电磁测深多波多分量地震响应地震反射特征反射波法光滑二维正演二维不完全lu分解 bi-cgstab算法
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

RES2DINV高密度电阻率二维反演程序的使用

1、程序简介RES2DINV是一种能自动确定电子成象测量资料的地下二维电阻率模型的最小二乘法计算机反演计算程序，适用于二维电阻率&激发极化资料快速反演，可用于约25～650个电极采集的大型数据（约100～5000个数据点）资料反演。

本反演计算程序除适用于电极布设于地面的正常勘查外，还可用于水下及跨孔高密度电阻率法勘查。

由于它是基于WINDOWS的程序，能支持任何与WINDOWS兼容的图形卡或打印机。

程序在1600X1200象素、256色的显示器上测试通过。

2、计算机系统需求由于反演计算需要运行二维逼近模拟和最小二乘子程序，本程序设计运行于80386及其以上的IBM PC兼容微机、操作系统为Windows 3.1、Windows 95或Windows NT。

在奔腾机上，进行50个电极的数据资料反演，仅需几分钟。

最低配置：48MB硬盘自由空间、16MB RAM、640×480 SVGA彩色图形系统、Windows3.1 或95操作系统、80386/387 80486DX Pentium, Pentium Pro or Pentium II CPU（或兼容CPU）。

建议使用800×600分辨率（对于14英寸或15英寸监视器）或1024×768分辨率（对于17英寸或21英寸监视器）、256色彩色SVGA图形模式。

如果需要处理多于300根电极、2000个数据点的资料，建议使用32MB以上内存的系统。

3、程序的安装使用在Windows环境下先运行安装盘上的SETUP.EXE安装程序，然后再运行硬盘res2dinv子目录下的JACOBWIN.EXE程序，完成系统安装。

此时，主程序RES2DINV.EXE以及支持文件（GRADWEN, GRADTWO and GRADDIP）、示例文件将被安装在硬盘的res2dinv子目录下。

双击RES2DINV图标，便可运行电阻率反演程序。

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地球物理正演程序设计
报告人: 陈辉单位: 东华理工大学专业: 地球探测与信息技术
2009年9月
地球物理正演

给定地质体的形状大小，空间位置及物性参数的条件下，在不同场源（天然源和人工源）的作用下，求取空间和时间上任意一点上的物理场值
主要方法
解析计算法有限差分法有限元法边界元法积分方程法

求解线性方程组
选取合适的方法
需要的知识
地球物理方法的基本理论地球物理方程，边界条件计算方法的基本理论有限差分，有限元，积分方程线性方程组的求解方法松弛迭代，共轭梯度

实施步骤

公式推到

二维直流电阻率有限差分正演程序编写
结果验证

公式推导
二维直流电法的基本方程
欧姆定律：
电位定义：
二维直流电法的基本方程（续）
边界条件

第一类边界条件（Dirichlet）第二类边界条件(Neuman)

混合边界条件(Cauchy)
网格剖分
区域离散化：
电阻率离散化：
有限差分理论
方程离散化
其中：
其中：
边界条件离散
左，右，下界面采用第一类边界条件：
地表:
矩阵存储
6 8 2 2 5 3 A 3 7 4 6 4 10
Gauss-Seidel：

共轭梯度法（CG）
双共轭梯度法（BICG）
不完全共轭梯度法（Row (MSR)
ija 6 8 9 10 10 2 4 3 4
sp 8 5 7 10 * 2 6 3 4

求解线性方程组方法
初等迭代方法共轭梯度双共轭梯度预处理共轭梯度

初等迭代方法
雅可比迭代法
对于k 0 , 1, 2, 对于i 1, 2, , n n xi k 1 bi aij x jk aii j 1, j i

基本思想

有限代替无限

离散代替连续
求解线性方程组得到近似解

基本步骤
求解区域离散化地球物理方程离散化边界条件离散化建立线性方程组求解线性方程组输出地球物理场近似解

关键问题

区域剖分
区域坐标的剖分，物性参数的剖分
线性方程组的建立
系数的求取，右端项计，算矩阵的存储