本文關(guān)鍵詞：張量CSAMT起伏地形二維正反演研究

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【摘要】：可控源音頻大地電磁法(CSAMT)相較于大地電磁法(MT)其優(yōu)點(diǎn)在于用人工場源代替了天然場源,這樣就避免了天然場源電磁場強(qiáng)度弱的特點(diǎn),在實(shí)際工作中我們可以根據(jù)實(shí)際情況的需要調(diào)節(jié)人工場源強(qiáng)度,達(dá)到我們所需要的精度。但是傳統(tǒng)的可控源音頻大地電磁法采用的多為單一偶極裝置的標(biāo)量測量,其缺點(diǎn)一是這種標(biāo)量測量只適合于簡單的地質(zhì)環(huán)境,尤其是在實(shí)際環(huán)境中地形往往非常復(fù)雜,不能夠適應(yīng)實(shí)際情況的需求;二是在區(qū)域觀測或者長剖面觀測中,發(fā)射源的位置往往需要調(diào)整,如果發(fā)射源正好布置在斷裂構(gòu)造上,那么由于受到場源效應(yīng)的影響就會(huì)導(dǎo)致多個(gè)發(fā)射源的觀測數(shù)據(jù)無法處理。所以可控源張量數(shù)據(jù)的反演研究是有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值并且非常有必要的。在正演中,本文首先分別求取兩個(gè)互相垂直的與測線斜交45度的場源在X,Y方向上的各個(gè)電磁場分量,然后通過張量阻抗公式計(jì)算出張量阻抗元素,最后通過卡尼亞視電阻率公式計(jì)算出視電阻率和相位。在計(jì)算單個(gè)電偶極子源作用下產(chǎn)生的電磁場分量時(shí),采用了二次場的方法來減小源對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,提高計(jì)算精度。通過有限元推導(dǎo)形成正演矩陣方程,求解矩陣方程得到波數(shù)域的結(jié)果,最后通過反傅氏變換得到空間域的結(jié)果。在反演時(shí),工作重點(diǎn)是靈敏度矩陣的求取,文中在計(jì)算各電磁場分量靈敏度矩陣的時(shí)候用的是伴隨方程法,選擇不同的伴隨場源就可以求出不同電磁場分量的靈敏度矩陣;在計(jì)算視電阻率和相位的靈敏度矩陣的時(shí)候,文中采用的是Rodi(2001)的方法。采用在Occam反演基礎(chǔ)上改進(jìn)而來數(shù)據(jù)空間方法來反演合成數(shù)據(jù),并且設(shè)計(jì)了不同的模型進(jìn)行反演驗(yàn)證,得到了比較好的反演結(jié)果,從而驗(yàn)證了算法的正確性和可靠性。以往正反演研究都是在地形平坦的環(huán)境下做的,但是在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,地形因素是不可忽略的,不同的地形對(duì)視電阻率的影響是非常大的,鑒于此種情況,文中采用適當(dāng)?shù)姆椒▉砟M在不同地形條件下視電阻率的情況。從反演結(jié)果來看,地形因素在反演中起著非常重要的作用,甚至?xí)䦟?dǎo)致反演結(jié)果的畸形突變,本文研究了不同的地形情況下的反演結(jié)果,并且總結(jié)得到了一些認(rèn)識(shí)。在反演過程中由于涉及到靈敏度矩陣的求取,基于這一點(diǎn),將MPI并行加入其中,充分調(diào)動(dòng)計(jì)算機(jī)硬件性能,使之反演速度加倍提速,從而大大的提高了運(yùn)行效率,使之更加實(shí)用化。
【關(guān)鍵詞】：張量 CSAMT MPI 反演 地形
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P631.325
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 選題背景11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究目的與意義12-13
• 1.4 主要研究內(nèi)容13-14
• 第二章 張量CSAMT起伏地形二維正演14-30
• 2.1 電磁耦合方程的推導(dǎo)14-16
• 2.2 有限元推導(dǎo)系數(shù)矩陣16-17
• 2.3 網(wǎng)格剖分與等參單元17-19
• 2.4 張量阻抗公式計(jì)算19-21
• 2.5 地形模擬21-22
• 2.6 層狀模型的驗(yàn)證22-25
• 2.7 起伏地形模型正演計(jì)算25-30
• 第三章 張量CSAMT起伏地形二維反演30-46
• 3.1 數(shù)據(jù)空間OCCAM反演30-32
• 3.2 伴隨方程理論32-34
• 3.3 頻率-波數(shù)域雅克比矩陣推導(dǎo)34-36
• 3.4 視電阻率和相位的雅可比矩陣計(jì)算36-38
• 3.5 反演網(wǎng)格的建立38-39
• 3.6 典型模型反演算例39-46
• 3.6.1 山谷高阻模型反演算例39-41
• 3.6.2 山谷低阻模型反演算例41-43
• 3.6.3 山峰低阻模型反演算例43-46
• 第四章 MPI并行效率比分析46-52
• 4.1 MPI并行簡介46-48
• 4.2 正演MPI并行效率比分析48-49
• 4.3 反演MPI并行效率比分析49-52
• 第五章 結(jié)論與建議52-54
• 5.1 主要研究成果52
• 5.2 存在問題與改進(jìn)向52-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-56

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