一种基于聚类分析的大地电磁模糊约束反演方法技术

本发明专利技术公开了一种基于聚类分析的大地电磁模糊约束反演方法，具体涉及地球物理探测领域，具体步骤如下：S1建立大地电磁正则化反演目标函数；S2在非线性共轭梯度算法中引入模糊聚类思想，得到一个改进的NLCG算法，即模糊约束反演算法：S2.1、聚类中心与隶属度计算、S2.2、模糊约束反演中的模型更新和S3对构建好的大地电磁目标函数利用模糊约束反演算法求得最优解，得到更符合地下构造的反演结果。本发明专利技术拟合大地电磁观测数据的同时对模型的电阻率值进行约束，反演结果即符合观测到的大地电磁数据又满足先验的统计岩石物理信息；可以得到清晰的边界，反演可靠性得到提高的同时也更易于进行地质解释。更易于进行地质解释。更易于进行地质解释。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚类分析的大地电磁模糊约束反演方法


[0001]本专利技术涉及地球物理探测
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于聚类分析的大地电磁模糊约束反演方法。

技术介绍

[0002]大地电磁测深法(Magnetotelluric Sounding)，简称MT，是苏联学者Tikhonov和法国学者Cagniard 50年代初提出来的利用天然交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法。由于它不用人工供电，成本低，工作方便，不受高阻层的屏蔽，对低阻层分辨率高，而且勘探深度随电磁场的频率而异，浅可以几十米，深可达数百公里，因此，近年来在许多领域都得到了成功的应用，引起了地球物理学家的广泛兴趣和极大的重视。
[0003]对于大地电磁法，学者们已经提出多种日趋成熟的反演算法，传统大地电磁反演得到的“平滑”的电阻率模型可以较好地拟合观测到的大地电磁数据。但是，该电阻率模型不一定与真实的地质信息一致。例如，跨不同地质单元的尖锐边界通常被模糊化为模糊特征。另一方面，与真实值相比，反演的电阻率值的对比度较小，这使得基于岩石样本的地质解释变得困难。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚类分析的大地电磁模糊约束反演方法，其特征在于：具体步骤如下：S1、构建大地电磁正则化反演目标函数；S2、在非线性共轭梯度(NLCG)算法中引入模糊聚类思想，得到一个改进的NLCG算法，即模糊约束反演算法；改进的非线性共轭梯度算法与非线性共轭梯度算法相比主要的区别是需要在反演迭代过程中进行聚类分析；具体到算法流程中，即需要求取聚类中心与隶属度，并进一步更新模型参数；S2.1、聚类中心与隶属度计算为了使反演得到的物性值聚类更接近已知的岩石物性值，本文使用Sun和Li提出的引导模糊c均值聚类技术：分别对聚类中心和隶属度求微分，并使其等于零，得到聚类中心和隶属度。S2.2、模糊约束反演中的模型更新在大地电磁模糊约束反演过程中，第(i+1)次迭代中获得模型m
i+1
之后，分别计算第k个聚类中心及其对应的隶属度值此外，使用聚类中心和FCM的最大隶属度将模型m
i+1
分为C个聚类，以计算第(i+1)次迭代的模型参数(修改后的模型)；S3、对构建好的大地电磁目标函数利用模糊约束反演算法求得最优解，得到更符合地下构造的反演结果。基于引导模糊c均值聚类分析技术的模糊约束技术使得反演过程中实现反演与地质分类的互相改进，得到的电阻率模型不仅可以拟合观测到的大地电磁数据，同时更接近真实地下电阻率值并且更易于进行地质解释。2.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的大地电磁模糊约束反演方法，其特征在于：所述步骤S2.1中：为了使反演得到的物性值聚类更接近已知的岩石物性值，使用Sun和Li提出的FCM聚类的改进形式，即引导模糊c均值聚类技术：其中，N表示要进行聚类的模型参数个数；C表示聚类数；m
j
表示第j个模型参数，当模型参数表示电阻率时，m
j
记为ρ
j
；c
k
表示第k类岩石的聚类中心；μ
jk
表示隶属度值，度量第j个模型参数划分到第k个岩石种类的概率；参数q表示模糊参数，并确定所得隶属度值的模糊性；p
k
是根据岩石样本测量确定的先验物性值；η
k
为评价第k类岩石聚类中心是否有已知参考值的系数；该策略的一个优势是，它不会损害FCM算法的良好收敛性，同时，它会根据先验的岩石物理信息将搜索聚类中心引导到所需位置；对式(2)，分别对聚类中心c
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，单继周，马红，刘展，
申请(专利权)人：海南经贸职业技术学院，
类型：发明
国别省市：