起伏地形大地电磁二维反演

基于ILU-BICGSTAB算法的起伏地形MT二维正演模拟郭胜男;熊彬;罗天涯;吴延强;陈欣【摘要】针对起伏地形对异常体的探测效果的影响,利用有限单元法,基于MTLAB 平台编写了大地电磁二维正演程序,为更好地模拟实际地形,采用矩形网格中进一步三角细化的剖分方式,并利用不完全LU分解的预条件BICGSTAB算法提高计算速度与精度,最后通过建立多种地电模型分析讨论了起伏地形对大地电磁场的影响,验证了该方法的实用性与准确性.%In allusion to the issue that complex topography effects on magnetotelluric sounding, using finite element method to compute 2D magnetotelluric responses on MATLAB platform.We used rectangular grid further refines the triangulation mesh mode in order to better simulate the actual topography.The BICGSTAB algorithm with incomplete LU decomposition for preconditioning was used to improve calculating speed and precision.This approach was verified through the calculations of various geoelectric model.Finally, we analysis topographic responses in magnetotelluric.【期刊名称】《物探化探计算技术》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】7页(P306-312)【关键词】大地电磁;有限单元;起伏地形;正演【作者】郭胜男;熊彬;罗天涯;吴延强;陈欣【作者单位】桂林理工大学地球科学学院, 桂林 541006;桂林理工大学地球科学学院, 桂林 541006;桂林理工大学地球科学学院, 桂林 541006;桂林理工大学地球科学学院, 桂林 541006;桂林理工大学地球科学学院, 桂林 541006【正文语种】中文【中图分类】P631.4大地电磁测深是一种利用天然电磁场进行电磁测深的方法[1]，因具有较大的穿透深度和分辨能力等优点，从而广泛应用于天然气勘探和地壳、上地幔研究中。

遗传算法在起伏地形下磁异常反演的应用遗传算法在地球物理勘探中有着广泛的应用，包括磁异常反演。

随着勘探深度的增加和地形起伏的加剧，磁异常反演逐渐变得困难起来。

在这种情况下，利用遗传算法，通过模拟进化过程，对地磁场特征进行优化，以提高磁异常反演的准确性和效率，已成为磁异常反演领域的一种重要研究方向。

磁异常反演通常采用的是数学模型，通过计算分析来推断物质分布的地下结构和矿产资源的分布。

遗传算法则可以优化该模型的参数，使其能够更加准确地反映地下物质的结构和矿产资源的分布情况。

为了说明遗传算法在磁异常反演中的应用，本文将以起伏地形下的磁异常反演为例。

首先，我们需要建立起伏地形下的数学模型，以反演地下结构和矿产资源的分布情况。

一般来说，该模型包含磁化率、磁导率、密度等参数，并且与真实地质模型的误差与模型的参数有关。

接下来，我们需要收集一些地质测量数据，并对这些数据进行处理和分析。

最终，我们将把处理后的数据输入到遗传算法中，以获取最优的模型参数和最佳的地下结构和矿产资源地图。

遗传算法在磁异常反演中的作用是找到最佳的模型参数组合，从而使模型更加准确地反映真实地质情况。

它通过模拟进化过程，从初始种群中选择最佳的个体，进而不断优化模型参数，以达到最优的结果。

在起伏地形下的磁异常反演中，遗传算法可以通过优化模型参数来克服地形变化引起的误差，并推断出更精准的地下结构和矿产资源分布。

总之，遗传算法在地球物理勘探中的应用是很广泛的，磁异常反演也不例外。

在起伏地形下的磁异常反演，遗传算法可以提高数据处理的准确性和效率，为地质科学和矿产资源勘探提供更多的参考。

为了进行磁异常反演，我们需要采集一些地质测量数据，并对这些数据进行处理和分析。

以下是可能涉及的一些数据和分析：1. 磁场强度数据：这是磁异常反演的主要数据，我们需要采集大量的磁场强度数据来推断地下结构和矿产资源分布。

磁场强度数据越多，结果就越准确。

在采集数据时，可能需要使用地磁仪等专业设备。

地球物理反演研究的方法与技术地球物理反演是一种通过观测和分析地球物理现象来推断地下结构和性质的方法。

反演研究的目标是揭示地下地球的内部构造，了解地球的演化历史以及地质过程。

本文将介绍常见的地球物理反演方法和技术，包括重磁法、地震波形反演、物性反演和电磁法反演。

一、重磁法反演重磁法反演是利用地球重力和地磁场的测量数据来推断地下物质分布和性质。

地球重力和地磁场是地下物质分布的重要指示器。

通过收集地面上的重力和磁场测量数据，可以建立数学模型，通过反演算法推断地下物质的密度分布和磁性特征。

重磁法反演的关键是建立准确的物理模型和有效的数学算法。

建模过程中需要考虑到地球重力和地磁场的多种因素对测量数据的影响，例如地形起伏、地表岩石性质、地下岩性边界等。

反演算法的选取也是关键，常用的反演算法包括正则化方法、模型约束方法和优化算法等。

二、地震波形反演地震波形反演是利用地震波传播过程中测量到的数据来推断地下介质的性质。

地震波在地下介质中传播时会发生折射、反射和散射，通过记录地震波的到达时间、振幅和频谱等信息，可以重建地下介质的速度和密度模型。

地震波形反演的核心是通过正演模拟和反演算法来寻找最优的地下模型。

正演模拟是利用地球物理波动方程对地震波在地下介质中的传播进行模拟，通过比较模拟波形和实际观测波形的差异来获得地下介质的模型参数。

反演算法的选择取决于地下介质的复杂程度和数据的可靠性，常用的反演算法包括全波形反演、走时反演和频率反演等。

三、物性反演物性反演是指根据物理计量描述地下介质性质的参数，如电阻率、介电常数、磁化率等，通过测量数据推断地下介质的物性分布。

常见的物性反演方法包括电法、电磁法和磁法等。

在电法反演中，通过测量电场和电流数据，利用欧姆定律推断地下介质的电阻率分布。

电磁法反演是利用地球磁场和电磁感应现象推断地下介质的导电性和磁化性。

磁法反演是利用地磁场测量数据推断地下介质的磁性特征。

物性反演的关键在于建立合理的物理模型和有效的数据处理方法。

二维大地电磁粒子群优化算法反演方法研究的开题报告一、选题的背景和意义二维大地电磁法（MT法）是一种地球物理勘探方法，可用于探测地下的导电体、矿体等地质结构。

MT法反演问题是一个非常复杂的优化问题，需要解决的是反演模型参数，如地下电阻率分布等。

传统的MT法反演方法存在着计算复杂度高、收敛速度慢等问题。

因此，需要寻求一种高效的反演方法，以提高算法的求解速度和精度。

粒子群优化算法（PSO）是一种较为常用的全局优化算法，其优点是易于实现、计算速度快和收敛能力较强。

本课题将探讨利用PSO算法对MT法反演问题进行求解的可能性，以期提高MT法反演的精度和速度。

二、选题的研究内容和目标本课题将着重研究以下内容：1.建立MT法反演问题的数学模型，确定反演参数及其目标函数；2.设计二维大地电磁粒子群优化算法（MT-PSO）反演方法，并进行代码实现；3.对MT-PSO算法进行性能分析，并与传统MT法反演方法进行比较；4.利用MT-PSO算法进行MT法实际数据的反演，评估其反演结果与实际地质结构的符合程度。

三、研究的重点和难点本课题的重点和难点在于：1.建立MT法反演问题的复杂的数学模型及其参数优化函数，以获得准确、可靠的反演结果；2.设计高效的二维大地电磁粒子群优化算法，解决MT法反演问题中的高维度、非线性等问题，提高反演精度和速度；3.充分探索MT-PSO算法的收敛性及其参数选择的影响，以提高算法的鲁棒性和可靠性。

四、研究的方法和步骤本课题的研究方法和步骤如下：1. 研究MT法反演问题的基础理论，建立反演模型并确定反演目标函数；2. 设计二维大地电磁粒子群优化算法（MT-PSO），实现反演过程中的参数优化；3. 在计算机仿真实验中，利用MT-PSO算法对MT法反演问题进行数值解，与传统MT法反演方法进行比较评估；4.在实际数据反演中，利用MT-PSO算法对实际MT法野外观测数据进行反演，评估其反演结果的精度和可靠性；5.对MT-PSO算法进行性能分析，对算法中各参数进行优化和调整，以提高算法的效率和处理能力。

大地电磁与地震反射波走时数据二维联合反演大地电磁法和地震反射波法是地球物理勘探中常用的两种方法，分别主要用于探测地下的电性结构和地震波速度结构。

对于地球内部结构的研究，这两种方法常常被结合使用，以获得更为准确和全面的地下信息。

在二维联合反演中，我们将探测对象看作一个二维的介质，然后考虑如何从大地电磁法和地震反射法得到的走时数据中提取这个介质的电性和速度信息。

首先让我们来看大地电磁法的数据反演。

大地电磁法通常使用的是频率域反演方法，这意味着我们需要将时域的大地电磁数据转换为频域数据，然后进行反演。

在实际的反演过程中，我们通常采用多频反演技术，将不同频率下的测量数据同时参与反演，以提高反演的可靠性和准确性。

在得到了反演结果后，我们就可以获得地下的电导率分布图，这对于确定地下的水和矿产资源分布非常有帮助。

接下来是地震反射波法的数据反演。

地震反射波法通常使用的是时域反演方法，即通过测量地震波的走时、振幅和波形等信息，来确定地下的速度分布和反射面的位置。

在二维联合反演中，我们可以使用射线追踪法来计算地震反射波的传播路径，然后将反射波的走时数据与大地电磁法得到的电性结果进行匹配，从而获得更为准确和全面的地下信息。

最后，让我们考虑如何将大地电磁法和地震反射波法的数据进行二维联合反演。

对于地下的二维介质，我们可以将其分成若干个小区域，每个小区域内的介质参数（电性和速度）保持均匀不变。

然后我们就可以使用迭代方法，在每个小区域内分别进行大地电磁和地震反射波的反演，直到得到整个区域内的电性和速度分布图。

需要注意的是，在联合反演中，我们需要将不同方法的数据进行缩放，以保证在反演过程中各个参数的权重相当。

此外，我们还需要进行反演结果的验证和调整，以确保所得到的地下结构满足实际观测数据。

总之，大地电磁法和地震反射波法的二维联合反演能够提高地下结构的探测精度和可靠性，进而对于地球物理勘探、地质灾害预测和资源评价等方面都具有重要的应用价值。

起伏地形条件下的磁异常二维聚焦反演及应用匡星涛;吴健生;杨海;郑广如;朱晓颖【摘要】地形对磁异常的反演和解释有很大的影响，特别是磁异常体贴近地表分布时更是如此，为了降低这种影响，笔者推导出了基于有限延深的二度厚板状体的带地形的磁异常正演公式，并提出了一种基于起伏地形的地下网格模型剖分的新方法。

同时，聚焦反演对物性体有很强的聚焦效果，如果能够预先判断磁异常主要由地下浅层的强磁性体所引起，则可以考虑采用聚焦反演的方法得到磁性体的位置，显然这种方法非常适合铁矿体的反演。

笔者将带地形的二维磁异常正演与聚焦反演结合起来，进行了相应的模型试验，并与水平地形下的聚焦反演及起伏地形下的光滑反演进行对比，验证了这种结合的有效性。

最后，将该方法应用于新疆特克斯的磁异常剖面，对该剖面的磁性体分布做出了合理的解释。

%Topography has a great influence on the inversion and interpretation of magnetic anomaly, especially where the abnormal body is distributed close to the ground.In order to reduce this influence,the authors deduced limited⁃deeptwo⁃dimensional thick plate forward formula under the rugged topography,and put forward a new method to divide the underground objects under the rugged topogra⁃phy.In addition,focusing inversion has good focusing effect for physical property;if we can predict that the magnetic anomaly is caused by ferromagnetic body,then focusing inversion can be applied to obtain better situation.It is obvious that this method is suitable for the inversion of ferromagnetic body.The authors combined two⁃dimensional magnetic anomaly forwarding and focusing inversion under the rugged topography,and carried out correspondingmodel test,then compared this method with focusing inversion under the flat topogra⁃phy with max smoothness inversion under the rugged topography,and the results show the effectiveness of the method put forward by the authors.Finally,the authors applied the method to magnetic anomaly profile obtained from Tex,Xinjiang,and made a reasonableexpla⁃nation for the ferromagnetic body.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2016(040)004【总页数】10页(P788-797)【关键词】起伏地形;二度体正演;聚焦反演;特克斯磁异常【作者】匡星涛;吴健生;杨海;郑广如;朱晓颖【作者单位】中国国土资源航空物探遥感中心，北京 100083;同济大学海洋地质国家重点实验室，上海200092;中国国土资源航空物探遥感中心，北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心，北京100083;中国国土资源航空物探遥感中心，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】P631在地质勘探领域，地形对地球物理数据的处理、反演与解释都会产生一些影响。

东海地震构造演化的二维反演模拟东海地区位于我国沿海，其地质构造活动一直备受关注。

为了深入了解东海地震构造演化的特征和机制，科学家们利用二维反演模拟技术进行研究。

这种模拟方法可以通过对地震波传播进行分析，推测地下的岩石结构，从而揭示地震构造演化的过程。

东海地区地壳厚度的变化是地震构造演化的重要指标之一。

科学家们利用二维反演模拟技术，通过对地震波传播的模拟，计算并推断出东海地区的地壳厚度变化。

结果显示，在东海地区，地壳厚度呈现出明显的变化趋势，一般可以分为几个不同的地壳断层带。

除了地壳厚度的变化，地震构造演化还与地下构造单位的分布和运动有关。

科学家们利用二维反演模拟技术，可以对东海地区的地下构造单位进行模拟和分析，进一步揭示地震构造演化的特征。

研究表明，在东海地区，存在着不同尺度的构造单位，如断层、褶皱等。

这些构造单位与板块运动的相互作用会导致地震活动的发生。

地震构造演化的二维反演模拟还可以为地震预测和防灾减灾提供重要依据。

通过对地下结构的模拟和分析，可以对潜在地震灾害的发生概率和影响范围进行预测。

这为地震监测和预警系统的建立提供了理论基础。

同时，通过对地震构造演化的深入研究，可以为社会各界提供科学参考，制定相应的应急避险措施，减少地震灾害对人民生命财产的危害。

然而，二维反演模拟技术也存在一定的局限性。

首先，模拟结果受到采集数据的限制。

数据的质量和数量直接影响着模拟结果的准确性和可靠性。

其次，模拟过程中使用的参数和假设也会对结果产生一定影响。

科学家们需要不断完善和改进模拟算法和方法，提高模拟结果的准确性和可信度。

总之，东海地震构造演化的二维反演模拟是一项重要的科学研究工作。

通过对地震波传播的模拟和分析，可以揭示地下的构造单位和地震构造演化的特征。

这为地震预测和防灾减灾提供了重要依据。

然而，该模拟技术仍然存在一些局限性，需要进一步完善和发展。

随着技术的不断创新和进步，我们相信对东海地震构造演化的研究将会取得更加深入和详尽的认识，为地震防灾工作提供更有效的支持。