為了提高大地電磁二維反演精度,提出一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大地電磁反演方法。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:首先,對(duì)不同模型進(jìn)行二維正演構(gòu)建樣本數(shù)據(jù)集;其次,將視電阻率和相位數(shù)據(jù)作為雙通道網(wǎng)絡(luò)輸入,與其對(duì)應(yīng)的地電模型參數(shù)作為輸出搭建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架,并對(duì)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)督學(xué)習(xí)與調(diào)參,從而獲取最佳反演網(wǎng)絡(luò)排列及超參數(shù);最后,利用已訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)對(duì)未知地電模型進(jìn)行反演。通過理論模型檢驗(yàn)的方法探討大地電磁TM模式下多種地電模型體的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演成像效果,并討論輸入分量和模型體深度對(duì)反演效果的影響。研究結(jié)果表明:本文提出的反演方法能對(duì)地電模型實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與成像,"聚焦"效果比最小二乘反演的優(yōu);同時(shí),視電阻率和相位聯(lián)合反演結(jié)果優(yōu)于單一參量反演結(jié)果,淺部模型體的反演結(jié)果比深部模型體的優(yōu),并且聯(lián)合反演的均方誤差是單一反演的30%～50%。實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了所提出方法的有效性。 

【文章來源】：中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,51(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

CNN示意圖

式中：ujl為卷積層l第j個(gè)通道的凈激活輸出，它是通過對(duì)前一層輸出的特征圖xjl-1進(jìn)行卷積求和與偏置操作后得到的；xjl為卷積層l第j個(gè)通道的輸出；f (?)為激活函數(shù)；Mj為特征圖子集；kil,j為卷積核；bjl為卷積層的偏置項(xiàng)；“*”為卷積符號(hào)。1.1.2 池化層

2)樣本數(shù)據(jù)集構(gòu)建及輸入。通過大地電磁二維正演獲取樣本數(shù)據(jù)集，正演方法采用有限單元法[38]。為提高計(jì)算效率與精度，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行雙二次插值，并將整個(gè)網(wǎng)格劃分為2個(gè)區(qū)域：目標(biāo)區(qū)域和網(wǎng)格外延區(qū)域。目標(biāo)區(qū)域?yàn)榈刭|(zhì)體的賦存區(qū)域，同時(shí)也是數(shù)據(jù)采集區(qū)域，以均勻網(wǎng)格剖分；網(wǎng)格外延區(qū)域的網(wǎng)格步長按二倍遞增。在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，地質(zhì)體按一定步長進(jìn)行移動(dòng)，以獲取不同位置的視電阻率及相位，并記錄相應(yīng)地電模型參數(shù)。采用零-均值歸一化方法對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將標(biāo)準(zhǔn)化后的視電阻率及相位作為CNN雙通道輸入，相應(yīng)模型地電參數(shù)作為輸出。3)卷積。將步驟2)中的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積處理，即將每一個(gè)位置的輸入進(jìn)行卷積變換映射成新值，將卷積核看成權(quán)重記為向量w，輸入數(shù)據(jù)記為向量x，則該位置卷積結(jié)果為y=w"x+b，即向量內(nèi)積加上偏置，將x變換為y，然后通過激活函數(shù)激活即可得到卷積結(jié)果，在此過程中，不同的卷積核將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不同特征的提取。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3497033