一种锐边界模型的瞬变电磁反演方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106646625A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201610857249.3(22)申请日2016.09.27(71)申请人中国科学院电子学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人武欣郭睿方广有(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人乔东峰(51)Int.Cl.G01V3/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种锐边界模型的瞬变电磁反演方法(57)摘要本发明公开了一种基于尖锐边界模型的瞬变电磁反演方法，包括以下步骤：输入由瞬变电磁法观测的二次场数据；输入反演参数并构建反演初始模型；构建观测数据与正演理论数据之间的不匹配泛函；构建约束电阻率变化的最小梯度支撑泛函；由不匹配泛函和最小梯度支撑泛函构建反演目标函数；以初始模型为初始条件，采用高斯牛顿法求解目标函数取最小时对应的电阻率，得到反演结果。本发明能够提高地下电阻率突变面的分辨率，弥补了Occam反演对电性界面反映不清楚的缺陷，同时，该算法保留了Occam反演算法稳定、简单的特点，对瞬变电磁数据反演和后期的数据解释具有十分重要的意义。CN106646625ACN106646625A权利要求书1/1页1.一种锐边界模型的瞬变电磁反演方法，所述反演为通过实测二次场数据，重建不均匀体的电性参数，该瞬变电磁反演方法包括构建反演初始模型，其特征在于还包括如下步骤：根据所述反演初始模型的待反演电性参数构建最小梯度支撑泛函；以及根据最小梯度支撑泛函构建反演目标函数。2.根据权利要求1所述的锐边界模型的瞬变电磁反演方法，其特征在于，还包括：正演所述反演初始模型，得到理论响应值；根据所述实测二次场数据与所述理论响应值构建不匹配泛函。3.根据权利要求1所述的锐边界模型的瞬变电磁反演方法，其特征在于，所述构建反演目标函数还包括：根据所述不匹配泛函构建反演目标函数。4.根据权利要求1所述的锐边界模型的瞬变电磁反演方法，其特征在于，使用如下公式构建所述最小梯度支撑泛函为：式中，Ps为最小梯度支撑泛函，β称为聚焦因子，是一个远小于1的正数，m为待反演的电性参数，R为描述梯度变化的矩阵：N为反演层数。5.根据权利要求1所述的锐边界模型的瞬变电磁反演方法，其特征在于，使用如下公式构建所述反演目标函数为：P＝Pt+αPs式中P为反演目标函数，Pt为不匹配泛函，α为正则化因子，用于调整反演过程中不匹配泛函和最小梯度支撑泛函之间的比重，Ps为最小梯度支撑泛函。6.根据权利要求1所述的锐边界模型的瞬变电磁反演方法，其特征在于，还包括：以初始模型为初始条件，求解反演目标函数取最小值时对应的电性参数，得到反演结果。2CN106646625A说明书1/4页一种锐边界模型的瞬变电磁反演方法技术领域[0001]本发明涉及地球物理探测技术领域，尤其地涉及一种锐边界模型的瞬变电磁反演方法。背景技术[0002]瞬变电磁法作为一种地球物理勘探的有力手段，能够解决矿产勘查、能源、工程、水文、环境地质调查、考古探测等多种地球物理问题。它利用阶跃波或其他脉冲电流地下发射一次脉冲磁场，地下导电地质体在一次场激发下产生感应涡流，进而激发出二次磁场。当发射电流关断时，一次场消失，地下涡流随时间衰减，其衰减时间与导电地质体的电性参数(体积、结构、电阻率、埋深)有关。通过观测二次场值，可以重建地下不均匀体的电性参数，这个过程称为反演。反之，利用已知电性参数的地下结构计算二次场变化的过程，称为正演。[0003]常用的瞬变电磁一维反演方法有Marquardt方法和Occam方法。Marquardt方法通过假设模型的正演数据与实测数据直接进行拟合，迭代求出大地模型的每层厚度及其电阻率。该方法计算速度快，原理简单，结果能反映大地电阻率的突变边界，但反演过程不稳定，易陷入局部最优解。Occam方法在Marquardt方法约束函数的基础上施加了纵向平滑约束，使纵向电阻率梯度的二范数最小，采用固定的大地模型厚度，利用高斯牛顿法迭代求解大地每层电阻率。该方法反演过程稳定，能够找到符合纵向平滑约束的全局最优解，但对某些电阻率突变的地电界面分辨率不佳，无法准确刻画大地的分层结构。发明内容[0004](一)要解决的技术问题[0005]本发明提供了一种锐边界模型的瞬变电磁反演方法，用以解决Marquardt方法反演不稳定、Occam方法尽可能对大地电阻率变化进行平滑，对电阻率突变的分层边界分辨率不佳，无法准确刻画大地的分层结构以及上述两种方法混合使用在实际工程应用中不够简便的问题。[0006](二)技术方案[0007]本发明提供了一种锐边界模型的瞬变电磁反演方法，所述反演为通过实测二次场数据，