二维直流电阻率正反演研究

基于Matlab的一维电测深正反演可视化软件设计赵志远;宋昭;张波;罗娜【摘要】基于Matlab设计一款一维电测深正反演可视化软件,主要包括正演拟合、直接反演和影响系数计算等功能.该软件界面简洁友好,反演速度快,结果误差小.该软件的使用,可为科研工作提供更加可靠的电性结构模型.【期刊名称】《地震地磁观测与研究》【年(卷),期】2019(040)004【总页数】5页(P155-159)【关键词】电测深;正反演;软件;Matlab【作者】赵志远;宋昭;张波;罗娜【作者单位】中国河北 054001 河北省地震局红山基准地震台;中国河北 054001河北省地震局红山基准地震台;中国河北 054001 河北省地震局红山基准地震台;中国河北 054001 河北省地震局红山基准地震台【正文语种】中文0 引言直流电阻率测深法作为一种应用广泛而重要的地球物理勘探方法，在能源与矿产勘探、水文及工程勘察中发挥着越来越重要的作用（徐晶，2012）。

近年来，随着电子计算机、数字处理等技术的飞速发展，电测深方法在资料处理、正反演计算等方面有了长足进步。

虽然直流电测深二维反演已较成熟，且目前发展方向为三维正反演，但一维反演仍具有不可取代的重要作用，如一维反演结果可以作为二维反演的初始模型（欧东新等，2009）。

目前，常用一维电测深反演软件（如RES1D、1X1D等）存在反演误差较大、成图不够美观、无法根据使用者需求修改源代码等问题。

笔者基于Matlab，设计一款一维电测深正反演可视化软件。

该软件源代码开源，界面简洁友好，反演速度快，结果误差小。

使用该软件能够有效提高工作效率，并可得到更加可靠的电性结构参数，进而为相关领域更加深入的研究工作打下良好基础。

1 原理其中，Ti为第i层的电阻率转化函数；ρi为第i层电阻率； hi为第i层厚度；λ为常数。

利用20点汉克尔滤波系数，将电阻率转化函数T1转化为所求的视电阻率ρt。

软件使用最小二乘法进行反演。

自然电场三维有限元正演模拟周竹生; 朱海伦; 谢静; 刘思琴; 杨阳【期刊名称】《《成都理工大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(046)006【总页数】8页(P754-761)【关键词】剖分技术; 自然电场; 正演模拟; 三维有限元; 复杂地形【作者】周竹生; 朱海伦; 谢静; 刘思琴; 杨阳【作者单位】中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083; 山西省煤炭地质物探测绘院山西晋中030600【正文语种】中文【中图分类】P631.321起伏地形对地表电位分布的影响较大，研究起伏地形引起的电位假异常是电法勘探理论发展的需要[1-4]。

目前直流电法二维正反演技术已相当成熟，也开展了大量的三维正反演研究工作并取得了显著成果；但复杂地形条件下的三维正反演研究仍有探索空间。

正演是反演的基础，开展快速、高精度的正演模拟工作，有助于反演技术的发展。

常规的正演模拟方法，如有限单元法、有限体积法、有限差分法等，通过简化实际地电模型实现正演模拟过程，以更好地认识地下异常体的地表异常响应。

其中有限单元方法模拟精度高、求解简易且规范、自动满足内部边界条件，适于各种复杂的物性分布情况，是一种实用高效并应用广泛的正演模拟方法 [5-9]。

单元网格剖分是正演模拟的核心工作，研究网格剖分方法对建立有限元模型至关重要。

目前常规的结构化网格剖分技术仍以六面体为基础单元。

规则六面体剖分只适用于水平地形条件下的三维正演模拟，一定程度上限制了三维有限元的发展和应用。

熊彬等首先提出先将研究区域进行一级六面体剖分，再将六面体二级剖分为6个四面体，对四面体添加地形数据，以完成三维复杂地形条件下的有限元正演模拟[10]；在此基础上，吕玉增等提出一种四面体网格交叉剖分技术，并将六面体的二级剖分减少为5个四面体[11]。

但以上两种剖分技术必须满足四面体单元交叉分布，才能保证模拟误差呈对称性分布。

强建科提出任意三棱柱单元剖分方式，该三棱柱包含地形特征，能有效贴合起伏地形，成功实现复杂地形条件下的三维有限元正演模拟[12]；但该剖分技术必须满足模型的顶底界面平行，不利于模型的建立，且对模拟精度有一定影响。

高密度电阻率法物探技术及其应用作者：邱信强来源：《地球》2014年第01期[摘要]高密度电阻率法作为物探方法中的一种应用最为广泛的勘探方法，在特殊地质的勘探和工程勘查中起着不可替代的作用，为我国地勘队伍在解决相应地质问题时带来许多便利之处。

本文主要通过对高密度电阻率法工作原理的研究，结合二维成像技术和正反演技术在工程中的运用，提出了一些针对不同环境下勘测时的注意事项。

[关键词]高密度电阻率法二维成像技术正反演技术[中图分类号] P631.3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-90-20引言高密度电阻率法基本工作原理与传统的电法勘探是相同的，主要是根据岩石、矿石以及不同地层、不同地质体等导电性的差异，通过地面的测定，研究人工或天然电场的分布特点和变化规律来推断地下电阻率分布，从而准确的推断出不同地质体的分布状况。

高密度电阻率法凭借其测试简便、效果好、成本低、效率高等优点在勘探工程中具有较高的使用价值。

高密度电阻率法是一种快捷的地质勘探方法，其工作的范畴属于直流电阻率，其采用高密度的布点进行二维电断面测量，采集的数据量大、全面、准确、观测的精度高，在我国的工程地质与水文勘探中运用非常的广泛。

但是也存在许多的不足之处，例如在进行野外勘探时数据处理不够精准、正反演成像技术在进行图像分析时存在误差、二维成像技术的反演问题等等，这些问题都需要勘测人员在理论与实际工程相结合的基础上进行研究，找出相应的解决办法，将高密度电阻率法应用更加的广泛。

1高密度电阻率法的工作原理高密度电阻率法的工作范畴包括数据的采集与数据的处理，与常规的电阻率法工作原理相同，主要是以地下介质之间的导电性的差异为基础，通过A、B两个电极向地下传递电流，然后在M、N电极之间测得电位差△V，从而求得该记录点的视电阻率值Qs=K△V/I。

在进行现场的勘测时，只需要将全部的电极合理的安放在一定距离的测点上，然后将多芯电缆连接到由单片机控制多路电极自动转换开关，这样机器就能够根据自身的需求进行电极与测点之间的自动转换。

一维层状直流电测深的反演作者：彭亚余勇峰来源：《知识窗·教师版》2014年第07期摘要：为进一步研究直流电测深反演的问题，解决因受各方面数据的干扰而造成反演问题的多解性，本文研究验证了水平层状大地模型的三层模型，用反演流程图对阻尼最小二乘法进行了反演，通过分析得出反演模型结果对比图，对直流电测深研究不仅具有理论指导意义，还具有实践意义。

关键词：一维层状直流电测深法反演一、直流电测深法理想条件下的一维反演稳定电流场的电位满足拉普拉斯方程：在理想条件下，直流电测深反演过程的算法比较简单。

一般记某一测点下第i个极距处的视电阻率值为 yi，采集的总点数为m。

X=（x1，x2…，xn）T是各层深度为hi和真电阻率为pi的参数向量，函数关系fi（x1，x2…，xn）是表示第i个极距下的理论视电阻率值。

在此理想条件下，可通过求解方程组二、最小二乘法最小二乘法的目标函数为：P是模型函数的参数向量，fi（p）是模型函数的第i个采样点上的电阻率理论值，fi是第i 个采样点的电阻率实测值，m是采样点的个数。

模型函数fi（p）是参数P的非线性函数，由于很难求出其值，最后高斯提出了一种线性方法，得出：再以P1作为初始参数值，进行下一次的叠代计算，直到满足精度要求为止。

上述方法被称为最小二乘法。

三、阻尼最小二乘法在实际电测深反演中，由于参数个数n一般都远远大于7，而当法方程系数阵A的阶数大于7时，高斯法迭代解的稳定性较差，而且每步所求解都有很大的误差，再加上误差的不断积累，致使校正结果偏离真实的解，从而使得迭代发散。

于是，马奎特提出了一种改进方案，即阻尼最小二乘法，该方法结合了最速下降法和最小二乘法两者的优点。

其定义是具有正对角元的对称优势阵A是正定的，那就能使实对称优势阵A构成的新的阵A+αI也为正定的。

其方程为：即：（A+αI）△P=g四、直流电测深法模型的反演结果由图2可以看出，对正演得到的电阻率进行反演的结果与正演得到的电阻率结果非常吻合，反演效果很好。

基于ANSYS的直流电阻率法正演数值模拟研究的开题报告题目：基于ANSYS的直流电阻率法正演数值模拟研究背景和意义：直流电阻率法是一种常见的地球物理勘探技术，其利用电场测量岩石和土壤等介质的电阻率分布来推断地下物质的性质与分布。

然而，传统的直流电阻率法在现场实验时存在很多离线因素，如同时存在其他信号噪音、仪器精度不足等，对数据处理和分析造成困难。

因此，基于计算机数值模拟来模拟电阻率法研究结果已成为一个研究热点。

研究目的：通过数值模拟方法实现直流电阻率法正演计算，探究数值模拟方法在直流电阻率法勘探方面的应用价值和可靠程度。

研究内容：1. 分析直流电阻率法原理和正演计算模型；2. 构建数值模拟模型及相关参数设计；3. 运用ANSYS软件进行数值计算；4. 分析数值计算结果，并进行对比试验。

论文结构：第一章绪论1.1 研究背景与意义1.2 研究现状及进展1.3 研究内容与思路1.4 论文结构第二章直流电阻率法原理2.1 直流电阻率法概述2.2 直流电阻率法正演计算模型2.3 直流电阻率法数据处理技术第三章数值模拟方法3.1 数值模拟原理及方法3.2 有限元方法基础3.3 模型设定及参数调节第四章数值模拟计算与对比试验4.1 模拟计算方法4.2 数值模拟计算结果分析4.3 与实验数据对比分析第五章结论与展望5.1 结论5.2 不足与展望参考文献预期创新点：1. 基于ANSYS进行直流电阻率法正演数值模拟，提高勘探结果的准确性和可靠性。

2. 探究直流电阻率法中各个参量（如电极距、区域电导率等）对勘探结果的影响，为实际勘探提供可参考的参数设计。

3. 与传统实验数据对比分析,证明数值模拟在直流电阻率勘探中的可行性和重要性。

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。