【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大地电磁测深方法的处理
,具体地说是一种海洋大地电磁场非线性共轭梯度三维并行反演方法。
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处理的主流方法,三维反演方法的研究较少,国外科学家分别提出了快速松弛法、共轭梯度法、非线性共轭梯度法等方法,国内已经实现了快速松弛法和共轭梯度法。目前,对海洋资源的开发已经成为重要的发展方向。现有的大地电磁三维反演均为陆地资料处理方法,只能反演地表(空气与地面界面)测量的大地电磁场数据,不能处理海底等水底大地测量的数据。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术实施例提供一种海洋大地电磁场非线性共轭梯度三维并行反演方法,主要目的是提供一种适用于包含水域数据的大地电磁场反演的方法。为达到上述目的,本专利技术主要提供如下技术方案:一方面,本专利技术实施例提供了一种海洋大地电磁场非线性共轭梯度三维反演方法,包括如下步骤:a.在笛卡尔坐标系下沿x、y、z三个坐标轴将模型空间划分成Nx、Ny、Nz个小的长方体网格单元,间距为Δx(i)(i=1,...,Nx)、Δy(j)(j=1,...,Ny)、Δz(k)(k=1,...,Nz),其中模型空间包括空气层、海水层和地下半空间;海底节点(i,j,k)的长方体网格单元的长度、宽度和高度分别为xseafloor-i、yseafloor-j、zseafloor-k,电阻率为ρseafloor-i,j,k,其中电场取在各网格单元边缘的中点,用和表 示;磁场取在各网格单元表面的中心,用和 表示;b.通过麦克斯韦方程组和边界条件的离 ...
【技术保护点】
海洋大地电磁场非线性共轭梯度三维并行反演方法,其特征在于,包括如下步骤:a.在笛卡尔坐标系下沿x、y、z三个坐标轴将模型空间划分成Nx、Ny、Nz个小的长方体网格单元,间距为Δx(i)(i=1,...,Nx)、Δy(j)(j=1,...,Ny)、Δz(k)(k=1,...,Nz),其中模型空间包括空气层、海水层和地下半空间;海底节点(i,j,k)的长方体网格单元的长度、宽度和高度分别为xseafloor‑i、yseafloor‑j、zseafloor‑k,电阻率为ρseafloor‑i,j,k,其中电场取在各网格单元边缘的中点,用和表示;磁场取在各网格单元表面的中心,用和表示;b.通过麦克斯韦方程组和边界条件的离散化得到模型各节点的场值表达式及其计算,实现正演;c.将正演得到的阻抗与实测阻抗对比,获得阻抗数据偏差;d.通过阻抗数据偏差计算目标函数,判断目标函数值是否足够小,当目标函数值足够小时结束迭代,否则进入下一步;e.计算目标函数的梯度,以非线性共轭梯度法作为反演方法获得查找步长和查找方向,从而计算出模型各节点的模型修改量,其中使用阻抗数据误差和当前迭代计算所得的电阻率计算反演方法 ...
【技术特征摘要】
1.海洋大地电磁场非线性共轭梯度三维并行反演方法,其特征在于,包括如下步骤:a.在笛卡尔坐标系下沿x、y、z三个坐标轴将模型空间划分成Nx、Ny、Nz个小的长方体网格单元,间距为Δx(i)(i=1,...,Nx)、Δy(j)(j=1,...,Ny)、Δz(k)(k=1,...,Nz),其中模型空间包括空气层、海水层和地下半空间;海底节点(i,j,k)的长方体网格单元的长度、宽度和高度分别为xseafloor-i、yseafloor-j、zseafloor-k,电阻率为ρseafloor-i,j,k,其中电场取在各网格单元边缘的中点,用和表示;磁场取在各网格单元表面的中心,用和表示;b.通过麦克斯韦方程组和边界条件的离散化得到模型各节点的场值表达式及其计算,实现正演;c.将正演得到的阻抗与实测阻抗对比,获得阻抗数据偏差;d.通过阻抗数据偏差计算目标函数,判断目标函数值是否足够小,当目标函数值足够小时结束迭代,否则进入下一步;e.计算目标函数的梯度,以非线性共轭梯度法作为反演方法获得查找步长和查找方向,从而计算出模型各节点的模型修改量,其中使用阻抗数据误差和当前迭代计算所得的电阻率计算反演方法中的预处理因子;f.使用模型修改量修正模型,并返回步骤b。2.根据权利要求1所述的海洋大地电磁场非线性共轭梯度三维并行反演方法,其特征在于,其中根据计算机的CPU数量自动将每个频点的数据分配给所有的CPU进行正演以及目标函数梯度的并行计算。3.根据权利要求1所述的海洋大地电磁场非线性共轭梯度三维并行反演方法,其特征在于,节点的场值表达式,Eseafloor-x如下所示: iωμ 0 E s e a f l o o r - x i - 1 / 2 , j , k x s e a f l o o r - i - 1 / 2 y s e a f l o o r - j z s e a f l o o r - k / ρ s e a f l o o r - i - 1 / 2 , j , k = ( E s e a f l o o r - y i , j + 1 / 2 , k - E s e a f l o o r - y i - 1 , j + 1 / 2 , k ) z s e a f l o o r - k - ( E s e a f l o o r - x i - 1 / 2 , j + 1 , k - E s e a f l o o r - x i - 1 / 2 , j , k ) z s e a f l o o r - k x s e a f l o o r - i - 1 / 2 / y s e a f l o o r - j + 1 / 2 - ( E s e a f l o o r - y i , j - 1 / 2 , k - E s e a f l o o r - y i - 1 , j - 1 / 2 , k ) z s e a f l o o r - k - ( E s e a f l o o r - x i - 1 / 2 , j , k - E s e a f l o o r - x i - 1 / 2 , j - 1 , k ) z s e a f l o o r - k x s e a f l o o r - i - 1 / 2 / y s e a f l o o r - j - 1 / 2 + ( E s e a f l o o r - z i , j , k + 1 / 2 - E s e a f l o o r - z i - 1 , j , k + 1 / 2 ) y j - ( E s e a - x i - 1 / 2 , j + 1 , k + 1 - E s e a f l o o r - x i - 1 / 2 , j , k ) x s e a f l o o r - i - 1 / 2 y j / z s e a - k + 1 / 2 - ( E s e a - z i , j , k - 1 / 2 - E s e a - z i - 1 , j , k - 1 / 2 ) y j + ( E s e a f l o o r - x i - 1 / 2 , j , k - E s e a - x i - 1 / 2 , j , k - 1 ) y s e a f l o o r - j x s e a f l o o r - i - 1 / 2 / z s e a - k - 1 / 2 ]]>其中seafloor表示海底及地层网格节点,sea表示海水层网格节点。4.根据权利要求1所述的海洋大地电磁场非线性共轭梯度三维并行反演方法,其特征在于,使用电场值E,通过麦克斯韦方程可以求出各网格节点的磁场值H,便可以得到模型的阻抗响应Z: E s e a f l o o r - x ( i , j , k ) T E s e a f l o o r - y ( i , j , k ) T = Z s e a f l o o r - x x ( i , j , k ) Z s e a f l o o r - x y ( i , j , k ) Z s e a f l o o r - y x ( i , j , k ) Z s e a f l o o r - y y ( i , j , k ) H s e a f l o o r - x ( i , j , k ...
【专利技术属性】
技术研发人员:张昆,严加永,蔡德超,董浩,
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
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