二维大地电磁反演方法对比研究

基于深度学习的大地电磁二维反演方法
王方;熊杰;田慧潇;李思平;康佳帅
【期刊名称】《地质科技通报》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】如何通过大地电磁测深反演方法来提高数据解释的精度一直都是大地电磁测深研究领域的重要课题。

针对大地电磁传统反演方法存在的初始模型依赖、易陷入局部最优的问题,提出了一种基于深度学习的大地电磁二维反演方法。

该方法首先设计GoogLeNetINV神经网络;接着构造多种地电模型,在TM模式下通过正演得到视电阻率数据,组成训练数据集;然后用训练数据集训练该神经网络并调整网络参数;最后,将视电阻率数据输入已训练好的GoogLeNetINV神经网络直接得到反演结果。

实验结果表明,该方法能快速、准确地反演出“未学习”过地电模型的位置和电阻率数据,具有较好的泛化能力;使用噪声数据测试仍能取得良好的反演结果,有一定的抗噪声能力。

将该神经网络应用于Bendigo Zone实际数据资料处理中,反演得到的电阻率模型与地震解释一致,因此基于深度学习的大地电磁反演方法能有效解决大地电磁反演问题。

【总页数】11页(P344-354)
【作者】王方;熊杰;田慧潇;李思平;康佳帅
【作者单位】长江大学电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】P631.325
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《含激电效应的CSAMT二维正演与联合反演应用研究》篇一一、引言随着地球物理勘探技术的不断发展，控制源音频大地电磁法（CSAMT）已成为一种重要的地球物理探测手段。

CSAMT法以其高效、精准的特点在地质构造分析、资源勘探、地壳结构研究等领域得到广泛应用。

而其中，激电效应在CSAMT中的影响更是不可忽视。

本文将重点探讨含激电效应的CSAMT二维正演与联合反演的应用研究，以期为相关领域的研究与应用提供理论支持。

二、CSAMT方法及激电效应概述CSAMT（Controlled Source Audio-Frequency Magnetotelluric）方法是一种利用人工场源激发大地电磁场，并通过测量不同频率下的电磁响应来研究地下地质结构的地球物理方法。

激电效应，即物质在交变电磁场作用下的电极化现象，对CSAMT的测量结果有着显著影响。

在低频段，激电效应更为明显，对电性结构的解释具有重要意义。

三、含激电效应的CSAMT二维正演研究二维正演是CSAMT方法中重要的研究内容，它通过建立地下地质模型，模拟电磁场在地下介质中的传播过程，从而预测地表的电磁响应。

在考虑激电效应的情况下，二维正演需要更加精确地描述地下介质的电性参数和空间分布。

本文通过建立合理的地质模型，利用数值计算方法，研究了含激电效应的CSAMT二维正演问题，分析了不同地质结构对电磁响应的影响。

四、联合反演方法及实施步骤联合反演是利用多个地球物理方法的数据进行综合解释的过程。

在CSAMT方法中，联合反演可以结合其他地球物理数据，如地震数据、重力数据等，以提高解释的精度和可靠性。

本文提出了一种基于CSAMT数据和其他地球物理数据的联合反演方法，并详细阐述了其实施步骤。

该方法通过优化算法，利用不同数据之间的互补性，提高了地质结构的解释精度。

五、应用实例分析为了验证本文提出的含激电效应的CSAMT二维正演与联合反演方法的可行性，我们选取了某实际地质勘探项目进行应用分析。

文章编号:1672—7940(2006)01—0009—07大地电磁三维模型的一维二维反演近似问题研究陈小斌1,赵国泽1,马　霄2(1.中国地震局地质研究所,北京100029;2.大港油田集团石油工程监理中心,天津300280)作者简介:陈小斌(1972—),男,中国地震局地质研究所副研究员,主要从事电磁测深正反演方法及地球动力学数值模拟方面的研究。

E -mail :cxb @pku 1edu 1cn摘　要:设计了一个简单的三维模型———均匀半空间的三维低阻异常体模型。

采用51×51×38的网格计算得到了331333Hz 至010071Hz 之间共34个频率的三维正演响应。

选取其中5条具有代表性的测线,比较了不同测线上自适应正则化(ARIA )一维反演结果和非线性共轭梯度法(NL CG )二维反演结果相互之间及其与原三维理论模型之间的异同,研究大地电磁三维模型的一维、二维反演的近似情况。

发现:对于三维模型响应,一维、二维反演都能得到反映模型真实信息的结果,但二维模型对三维模型的近似程度比一维模型要高得多;在二维模型反演中,采用TM 模式更易得到真实的模型信息。

研究中,采用蒲兴华等(1994)开发的M T 三维正演程序进行正演计算,采用“大地电磁数据管理器(M TDA TAMN G )”软件进行数据处理和一维、二维反演。

关键词:大地电磁;三维;一维;二维;反演中图分类号:P631124文献标识码:A收稿日期:2005—12—18RESEARCH ON INVERSION OF MT3D MODE L APPR OXIMATE LY B Y 1D ,2D INVERSION METH ODC H EN Xiao 2bin 1,ZHAO Guo 2ze 1,MA Xiao 2(11I nstitute of Geolog y ,China Seismological B ureau ,B ei j ing 100029,China;21Dagang Pet roleum S u pervision Cent re ,Tianj ing 300280,China )Abstract :In t his paper ,a simple 3d model ,low -resistivity abnormity 3d model in halfspace ,is designed 1Responses of 34frequencies from 331333Hz to 010071Hz are obtained in3d modeling wit h 515138grids 15rep resentatio nal lines are adopted to st udy approxima 2ting 3d model wit h 1d ,2d inversion result s 1Result s of 1d inversion ,2d inversionfor each line are comp uted ,and are compared wit h each ot her and wit h t he original model 1St udies show t hat bot h 1d and 2d inversion result s contain t rue 3d model information ,but t he 2d inversion is far more app roached to 3d model t han 1d inversio n 1Furt hermore ,when app roaching 3d models wit h 2d inversion ,it is t he TM polarization modedata rat her t han t he TE polarization mode data t hat sho uld be adopted 1The 3d modelingprogram used in t his paper was developed by Dr 1PU Xinghua 1The new visual integratedsystem ,M TDA TAMN G ,is used in data processing and inversion 1The 1d inversion met h 2第3卷第1期2006年2月 工程地球物理学报CHIN ESE J OU RNAL OF EN GIN EERIN G GEOP H YSICS Vol 13,No 11Feb 1,2006od is adaptive regularized inversion algorit hm(A RIA),and2d inversion met hod is nonlin2 ear conjugate gradient s algorit hm(NL C G)1K ey w ords:M T;3d;1d;2d;inversion1　引　言当前,大地电磁测深的一维和二维反演技术已相对成熟,并成为实际资料处理和解释中的主要手段。

地球物理学研究中的反演方法地球物理学研究是一门涉及地球内部结构和物质组成的学科，从事这项研究需要掌握一定的物理知识和专业技能，而反演方法则是地球物理学研究的重要工具之一。

反演方法是指根据测量得到的地球物理数据，推算出地球内部结构和物质组成的过程，是一种重要的物理数学分析手段。

在地球物理学研究中，常用的反演方法包括地震层析成像、电磁场反演、地磁场反演、重力反演等。

本文将就地球物理学研究中的反演方法进行阐述。

一、地震层析成像方法地震层析成像方法是一种通过地震波传播路径来推断地球的三维结构的方法。

地震波可以沿着曲折的路径穿过地球中的各种物质，而当地震波沿着不同的路径传播时，它们会受到不同的影响，如反射、折射、散射、压缩等，根据这些影响就可以推断地球内部横截面的结构。

地震层析成像方法主要包括射线追踪、全波形反演和双向波路径方法等。

二、电磁场反演方法电磁场反演方法是一种通过测量地球表面或近表面电磁场的变化来推断地下物质电导率的分布状况的方法。

电磁场反演方法主要包括电阻率层析成像、磁化率层析成像、电场、磁场重力反演等。

三、地磁场反演方法地磁场反演方法是一种通过测量地球表面或近表面磁场的变化来推断地下物质磁性的分布状况的方法。

地磁场反演方法主要包括磁性层析成像、重力反演等。

四、重力反演方法重力反演方法是一种通过测量地球表面或近表面重力值的变化来推断地下物质密度分布状况的方法。

重力反演方法主要包括引力异常反演、引力梯度反演、重力谱反演等。

总之，地球物理学研究中的反演方法是一个复杂的科学体系，需要将物理学、数学、计算机科学等多个学科融合在一起，才能够高效地推算出地球内部结构的分布情况。

虽然反演方法在地球物理学研究中起到了重要的作用，但是它也存在一定的局限性。

例如测量误差、相位问题、非唯一性等问题都会影响到反演结果的准确性。

因此，在进行地球物理学研究的过程中，需要结合多种反演方法，将不同的地球物理数据综合起来，才能获得更加准确和完整的地球内部结构信息，为地球科学研究提供更加可靠的数据支撑。

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。