本文關鍵詞：可控源電磁測深數據擬二維反演，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可控源音頻大地電磁法(CSAMT)是電磁勘探的一種重要手段,廣泛應用于地面電磁勘探和海洋電磁勘探的領域中。電磁法二維和三維反演技術近年來都有著飛速的發(fā)展,但是在實際野外資料解釋中,由于二、三維反演復雜,計算量大,在相對短的時間內難以得到很精確的反演結果。一維反演雖然在精度上比不上多維反演,但是反演速度快,內存需求少,有利于對野外實測數據進行初步解釋。而對于整條測線上所有的測點,一維反演采用逐個點進行一一反演,則相鄰測點的反演結果容易出現突變,反演的電阻率斷面圖結果呈面條狀。對此,為了保有一維反演的優(yōu)勢,并且能更好地成圖,本文采用擬二維反演,對測線上所有測點同時進行反演,即在一維反演的基礎上加入了模型橫向約束,保證了反演結果的橫向連續(xù)性和穩(wěn)定性。本文首先介紹了正演理論,采用基于Das等人工作發(fā)展出來的虛界面法計算有限長導線源在均勻層狀導電地表產生的電磁場,在數值計算上利用數字濾波的方法。反演方法采用有限內存擬牛頓法(L-BFGS),該方法具有收斂速度快、不需計算復雜二階偏導和其逆矩陣、節(jié)省內存的優(yōu)勢。本文詳細的介紹了有限內存擬牛頓法的基本原理和優(yōu)勢,并給出了一維可控源電磁測深數據反演的數值模擬,從初始模型、數據類型、初始正則化因子、終止條件、噪聲影響和頻率選擇幾個方面分析對反演結果產生的影響。本文采用的擬二維反演正是在此有限內存擬牛頓一維反演的基礎上加入模型的橫向約束,整條測線同時反演,使得反演解在縱向和橫向上均具有連續(xù)性和穩(wěn)定性。通過建立層狀與臺階組合模型和棱柱體模型兩個二維理論模型,并對其正演數據加入5%的噪聲作為觀測數據進行擬二維反演,再對異常六面體三維理論模型進行反演,驗證有限內存擬牛頓擬二維反演法的可實現性。最后通過野外實測數據的擬二維反演結果與一維、SCS2D反演結果、地質解釋剖面圖進行對比,進一步說明擬二維反演方法的適用性。通過理論分析、數值模擬和實測數據的反演研究可以得到結論如下:1.有限內存擬牛頓法在一維可控源電磁測深數據的反演中具有可行性。2.有限內存擬牛頓法的一維反演對初始模型和數據類型的要求不高;選擇適當的正則化因子和目標函數約束能使反演結果更為理想;根據地質資料選擇關鍵反演頻率能提高反演效率;反演終止條件設定為目標函數相對變化小于起初值的3~4個數量級效果更好;有限內存擬牛頓反演方法對數據干擾具有較強的壓制能力,從而為該方法的實際應用奠定了理論基礎。3.本文實現了有限內存擬牛頓法對可控源電磁測深數據的擬二維反演,其結果比一維反演在縱向和橫向上均具有整體性和連續(xù)性,得到的解更為穩(wěn)定,適合用于層狀或橫向變化較小的地層結構的反演。4.雖然擬二維反演在精度上不如二維和三維反演,但基本反演出大致趨勢,反演得到的響應與觀測資料擬合也比較好,同時節(jié)省了反演時間,也為二維或者三維可控源電磁數據的反演提供一種建立合適初始模型的新手段。
【關鍵詞】：擬二維反演 有限內存擬牛頓法 可控源電磁測深 模型約束 一維反演
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P631.325
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-13
• 1.1 研究目的與意義10
• 1.2 國內外的研究現狀10-11
• 1.3 論文的主要內容11-13
• 第2章 CSAMT一維正演理論13-19
• 2.1 電磁場基本理論13-14
• 2.2 全空間層狀導電介質水平電偶源表達式的推導14-18
• 2.3 本章小結18-19
• 第3章 有限內存擬牛頓一維反演19-37
• 3.1 反演基本理論19-20
• 3.2 有限內存擬牛頓法基本原理20-24
• 3.2.1 牛頓法20-21
• 3.2.2 高斯-牛頓法和擬牛頓法21-22
• 3.2.3 有限內存擬牛頓法22-24
• 3.3 一維反演數值結果分析24-36
• 3.3.1 初始模型26-28
• 3.3.2 數據類型28-29
• 3.3.3 初始正則化因子29-30
• 3.3.4 終止條件30-32
• 3.3.5 噪聲32-34
• 3.3.6 頻率選擇34-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第4章 有限內存擬牛頓擬二維反演37-51
• 4.1 擬二維反演基本原理37-41
• 4.1.1 模型約束函數37-39
• 4.1.2 擬二維反演法39-41
• 4.2 理論模型數據的反演41-50
• 4.2.1 層狀與臺階組合模型42-45
• 4.2.2 二維棱柱體模型45-47
• 4.2.3 六面體模型的擬二維反演47-50
• 4.3 本章小結50-51
• 第5章 擬二維反演的應用51-59
• 5.1 新疆某地區(qū)實測數據的擬二維反演51-58
• 5.2 本章小結58-59
• 第6章 結論與展望59-60
• 6.1 本文結論59
• 6.2 研究展望59-60
• 參考文獻60-63
• 碩士研究生階段參加的項目與成果63-64
• 致謝64

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