本发明专利技术的一种大地电磁场非线性共轭梯度三维倾子反演方法属于大地电磁测深技术领域。该方法包括如下步骤：S1，输入数据并进行排序；S2，将每个频点的参数分配给所有的cpu进行倾子正演并行计算；S3，并行计算中止，合并数据，对比正演结果和输入数据的差异；S4，将每个频点的数据差异和参数分配给所有的cpu进行目标函数梯度并行计算，然后计算查找方向p和步长α，从而得到模型修改量；S5，根据模型修改量更新模型，当目标函数足够小时，结束迭代，否则使用新模型重复步骤S2至S5。该反演方法通过引入非线性共轭梯度法，基于倾子数据，实现了倾子三维反演，反演结果十分接近真实地下三维电性结构信息，且该方法采用并行计算结构，提高了计算效率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的一种属于大地电磁测深
。该方法包括如下步骤：S1，输入数据并进行排序；S2，将每个频点的参数分配给所有的cpu进行倾子正演并行计算；S3，并行计算中止，合并数据，对比正演结果和输入数据的差异；S4，将每个频点的数据差异和参数分配给所有的cpu进行目标函数梯度并行计算，然后计算查找方向p和步长α，从而得到模型修改量；S5，根据模型修改量更新模型，当目标函数足够小时，结束迭代，否则使用新模型重复步骤S2至S5。该反演方法通过引入非线性共轭梯度法，基于倾子数据，实现了倾子三维反演，反演结果十分接近真实地下三维电性结构信息，且该方法采用并行计算结构，提高了计算效率。【专利说明】
本专利技术涉及大地电磁测深
，尤其涉及一种大地电磁场非线性共轭梯度三 维倾子反演方法。
技术介绍
大地电磁测深方法广泛应用于深部地质探测和矿产、水、石油、地热等资源勘查。 而目前二维反演是其数据解释的主流方法，三维反演方法的研究较少，针对阻抗数据国外 科学家分别提出了快速松弛法、共轭梯度法等方法，而对于倾子数据，国内外研究较少。 在利用天然电磁场进行勘探的现代地球物理方法中，采集垂直磁场分量的方法主 要有两种：（1)同时采集电场和磁场信号的大地电磁测深法（MTS):观测两个水平方向的电 场，两个水平方向和一个垂直方向的磁场；（2)只磁场信号的地磁测深法（GDS):观测两个 水平方向和一个垂直方向的磁场。在大地电磁测深理论和地磁测深理论中，倾子（也称垂 直磁场转换函数）描述了磁场的垂直分量与水平分量之间的关系，在以z方向垂直向下的 右手坐标系中，倾子矢量T的定义为 【权利要求】1. 一种，其特征在于，包括如下步骤： 建立基于倾子数据的三维反演目标函数，引入非线性共轭梯度方法，求解目标函数梯度、查 找方向、查找步长和模型改变量，通过模型改变量更新三维模型，最终实现三维反演；在计 算中添加基于频点的并行计算结构。2. 根据权利要求1所述的，其特征在 于，包括如下步骤： S1，输入反演参数、初始模型参数和数据及误差参数并对数据进行排序； 52, 根据应用计算机的cpu数量自动将每个频点的参数分配给所有的cpu进行倾子正 演并行计算； 53, 并行计算中止，合并正演数据，对比正演结果和输入数据的差异； 54, 根据应用计算机的cpu数量自动将每个频点的数据差异和参数分配给所有的cpu 进行目标函数梯度的并行计算，然后计算查找方向P和查找步长α，从而得到模型修改量； 55, 根据模型修改量更新模型，判断目标函数，当目标函数足够小时，结束迭代，否则使 用新模型重复步骤S2至S5。3. 根据权利要求2所述的，其特征在 于，步骤S4中所述的目标函数梯度的并行计算包括如下步骤： S41，定义目标函数，目标函数的表达式如下：其中，和Τη分别表示倾子的观测数据和倾子的正演响应，ε为数据误差，W为正则 化矩阵，λ为正则化因子，第1?Ν个数据为倾子各分量的实部，第Ν+1?2Ν个数据为倾 子各分量的虚部，倾子表达式如下：542, 采用非线性共轭梯度法，通过迭代的方式求解使目标函数达到最小的模型电阻率 值，即，找到全局最小值，解决反演问题；目标函数的梯度表示为：其中，为数据偏差函数，办模型光滑度函数； 数据偏差函数的梯度表示为：543, 求解倾子的梯度，倾子的梯度表示为：4. 根据权利要求2所述的，其特征在 于，步骤S4中所述的计算查找方向p和查找步长α包括如下步骤： 引入非线性共轭梯度方法，由单减或沿查找方向的线性查找确定模型，公式如下： m〇 = given 其中，k为迭代次数；查找方向表不为：其中，Pk为查找方向，α为查找步长，是另一个最速下降方向，最小化在mk上的方向导数，C为预处理因子。5. 根据权利要求2所述的，其特征在 于，步骤S4中所述的模型修改量为α ·ρ，模型更新过程为： mka = mk+a k，lPk，1 = 〇, 1，2， 其中，1为线性查找次数。6. 根据权利要求2所述的，其特征在 于，步骤S4中所述的并行计算为将各频点参数和数据差异分散于不同线程进行并行运算， 即通过似正演模拟的计算求解不同频点对应的□和，其中，v是计算 目标函数梯度的过渡变量。7. 根据权利要求6所述的，其特征在 于，步骤S4中所述的并行计算为在各个计算机cpu线程分别计算对应频点的查找步长和方 向后进行参数规整，包括如下步骤： 544, 分布式存储； 545, 各线程v计算； S46,各线程计算。8.根据权利要求1所述的，其特征在 于，所述的并行计算结构为基于OpenMP平台和离散频点构建的并行计算结构。【文档编号】G01V3/40GK104123455SQ201410347852【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日 【专利技术者】张昆, 董浩, 严加永, 唐宝山 申请人:中国地质科学院矿产资源研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大地电磁场非线性共轭梯度三维倾子反演方法，其特征在于，包括如下步骤：建立基于倾子数据的三维反演目标函数，引入非线性共轭梯度方法，求解目标函数梯度、查找方向、查找步长和模型改变量，通过模型改变量更新三维模型，最终实现三维反演；在计算中添加基于频点的并行计算结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张昆，董浩，严加永，唐宝山，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。