【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到大地电磁数值模拟，尤其是一种三维大地电磁多分辨率反演方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、大地电磁勘探是地球物理勘探的关键技术之一，基于地下岩矿石的电学性质的差异，通过分析由此电性差异导致的天然电磁场在空间与时间上的分布及其变化，进而揭示地下介质的电结构分布特征。此勘探技术不仅勘探深度广阔、不受高阻层影响，而且已在矿产探查、工程物探及地球深部结构研究等多个领域得到广泛应用。
2、在实际的野外勘探中，待研究的区域是一个大尺度的三维区域，出于经济原因，勘探的测站通常放置于地表且测站数量非常有限，因此我们在解释的时候，往往需要考虑联合多种类型的电磁数据进行反演，以充分挖掘并利用地下的信息资源。当前，modem和wsinv3dmt作为国际上主流的两套开源代码，其反演算法大多依赖于结构化网格，并已在众多实际应用中证明了其出色的效能。
3、然而处理复杂地形和地质模型时，结构化网格仍面临挑战，需要用大量的网格对研究区域进行精细离散，非结构化网格因其灵活性，更适合对各种研究区域进行差异化离散，因而被众多学者所青睐并应用。然而，非结构网格反演亦面临挑战：如网格配置的复杂性、因网格拉伸过度导致的病态系数矩阵，以及需广泛的后处理。因此研究一种基于多分辨率的结构化网格，对各研究区域进行差异化离散，且绕过非结构网格的困难，变得尤为关键。目前多分辨率类的方法已经逐步应用于三维电磁正演，尚未见其被应用于反演的研究。
4、加之，新世纪以来，电磁测量技术的发展大大促进了地球电磁场的研究，大尺度大规模的电磁
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提出一种三维大地电磁多分辨率反演方法、装置、设备及介质。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供一种三维大地电磁多分辨率反演方法，包括：
4、输入观测数据、频率参数、初始反演模型，其中所述观测数据为非对角阻抗数据或者全张量阻抗数据或者倾子数据，所述初始反演模型包含了大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型及三维长方体网格模型中各三维长方体网格单元的电导率或者电阻率；
5、根据频率参数和初始反演模型构建电场控制方程；
6、利用构建的电场控制方程求解电场，利用电场插值得到地表的磁场，进而得到初始反演模型对应的正演响应；
7、确定当前反演模型的目标函数，基于当前反演模型的目标函数构建拟正演方程，并基于构建的拟正演方程求解拟正演电场，进而求解得到当前反演模型的目标函数；其中目标函数表示为：
8、；
9、其中，为当前反演模型，反演模型为大地电磁三维勘探目标的电导率或者电阻率结构模型，为观测数据，为当前反演模型对应的正演响应，为初始反演模型，为数据协方差矩阵，为模型协方差矩阵；为正则化因子；是转置运算；
10、计算求解得到的当前反演模型的均方根拟合差，基于目标函数的均方根拟合差或当前迭代次数判断反演是否停止，如反演未结束，则更新目标函数中的反演模型，调整反演模型的更新步长，直至反演结束，输出最终的反演模型。
11、本专利技术最终输出的反演模型即为反演结束时反演得到的地下地质体最终的电导率或者电阻率结构模型，该模型能够非常接近大地电磁三维勘探目标的真实电导率或者电阻率结构。
12、进一步地，所述大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型沿 x、 y、 z方向进行网格剖分，剖分成若干个三维长方体网格单元，得到大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型的网格剖分参数，每一个三维长方体网格单元的电导率或电阻率为常值，不同三维长方体网格单元的电导率值或电阻率值不同。
13、另一方面，本专利技术提供一种三维大地电磁多分辨率反演装置，包括：
14、第一模块，用于输入观测数据、频率参数、初始反演模型，其中所述观测数据为非对角阻抗数据或者全张量阻抗数据或者倾子数据，所述初始反演模型包含了大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型及三维长方体网格模型中各三维长方体网格单元的电导率或者电阻率；
15、第二模块，用于根据频率参数和初始反演模型构建电场控制方程；
16、第三模块，用于利用构建的电场控制方程求解电场，利用电场插值得到地表的磁场，进而得到初始反演模型对应的正演响应；
17、第四模块，用于确定当前反演模型的目标函数，基于当前反演模型的目标函数构建拟正演方程，并基于构建的拟正演方程求解拟正演电场，进而求解得到当前反演模型的目标函数；其中目标函数表示为：
18、；
19、其中，为当前反演模型，反演模型为大地电磁三维勘探目标的电导率或者电阻率结构模型，为观测数据，为当前反演模型对应的正演响应，为初始反演模型，为数据协方差矩阵，为模型协方差矩阵；为正则化因子；是转置运算；
20、第五模块，用于计算求解得到的当前反演模型的均方根拟合差，基于目标函数的均方根拟合差或当前迭代次数判断反演是否停止，如反演未结束，则更新第四模块中目标函数中的反演模型，调整反演模型的更新步长，直至反演结束，输出最终的反演模型。
21、另一方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如下步骤：
22、输入观测数据、频率参数、初始反演模型，其中所述观测数据为非对角阻抗数据或者全张量阻抗数据或者倾子数据，所述初始反演模型包含了大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型及三维长方体网格模型中各三维长方体网格单元的电导率或者电阻率；
23、根据频率参数和初始反演模型构建电场控制方程；
24、利用构建的电场控制方程求解电场，利用电场插值得到地表的磁场，进而得到初始反演模型对应的正演响应；
25、确定当前反演模型的目标函数，基于当前反演模型的目标函数构建拟正演方程，并基于构建的拟正演方程求解拟正演电场，进而求解得到当前反演模型的目标函数；其中目标函数表示为：
26、；
27、其中，为当前反演模型，反演模型为大地电磁三维勘探目标的电导率或者电阻率结构模型，为观测数据，为当前反演模型对应的正演响应，为初始反演模型，为数据协方差矩阵，为模型协方差矩阵；为正则化因子；是转置运算；
28、计算求解得到的当前反演模型的均方根拟合差，基于目标函数的均方根拟合差或当前迭代次数判断反演是否停止，如反演未结束，则更新目标函数中的反演模型，调整反演模型的更新步长，直至反演结束，输出最终的反演模型。
29、另一方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，所述大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型沿x、y、z方向进行网格剖分，剖分成若干个三维长方体网格单元，得到大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型的网格剖分参数，每一个三维长方体网格单元的电导率或电阻率为常值，不同三维长方体网格单元的电导率值或电阻率值不同。
3.根据权利要求1或2所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，根据频率参数和初始反演模型，构建电场控制方程，其中E代表待求解的电场，A为电场控制方程的系数矩阵，，表示旋度算子，表示双旋度算子，，表示角频率，通过求取，表示磁导率，其值为，表示初始反演模型中每个三维长方体网格单元的电导率或电阻率；为右端项，由场源和设定的反演区域边界条件构成。
4.根据权利要求3所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，基于构建电场控制方程，求解电场E，利用E插值得到地表的磁场，进而得到初始反演模型对应的正演响应，包括：
5.根据权利要求1或权利要求2或权
6.根据权利要求5所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，基于构建的拟正演方程，求解拟正演电场，包括：
7.根据权利要求6所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，计算当前反演模型的均方根拟合差RMS，包括：
8.根据权利要求6所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，判断反演是否停止的方法是：若计算得到的当前反演模型的均方根拟合差RMS小于预设阈值或者当前反演次数大于120次，则反演结束。
9.根据权利要求6所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，如反演未结束，则更新目标函数中的反演模型，调整反演模型的更新步长，方法包括：
10.一种三维大地电磁多分辨率反演装置，其特征在于，包括：
11.一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现如权利要求1所述三维大地电磁多分辨率反演方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述三维大地电磁多分辨率反演方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，所述大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型沿x、y、z方向进行网格剖分，剖分成若干个三维长方体网格单元，得到大地电磁三维勘探目标对应的三维长方体网格模型的网格剖分参数，每一个三维长方体网格单元的电导率或电阻率为常值，不同三维长方体网格单元的电导率值或电阻率值不同。
3.根据权利要求1或2所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，根据频率参数和初始反演模型，构建电场控制方程，其中e代表待求解的电场，a为电场控制方程的系数矩阵，，表示旋度算子，表示双旋度算子，，表示角频率，通过求取，表示磁导率，其值为，表示初始反演模型中每个三维长方体网格单元的电导率或电阻率；为右端项，由场源和设定的反演区域边界条件构成。
4.根据权利要求3所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，基于构建电场控制方程，求解电场e，利用e插值得到地表的磁场，进而得到初始反演模型对应的正演响应，包括：
5.根据权利要求1或权利要求2或权利要求4所述的三维大地电磁多分辨率反演方法，其特征在于，基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李健，柳建新，郭荣文，徐菁道，周珂珂，田圣琦，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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