张量CSAMT起伏地形二维正反演研究

发布时间：2017-09-15 13:17

  本文关键词：张量CSAMT起伏地形二维正反演研究

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【摘要】：可控源音频大地电磁法(CSAMT)相较于大地电磁法(MT)其优点在于用人工场源代替了天然场源,这样就避免了天然场源电磁场强度弱的特点,在实际工作中我们可以根据实际情况的需要调节人工场源强度,达到我们所需要的精度。但是传统的可控源音频大地电磁法采用的多为单一偶极装置的标量测量,其缺点一是这种标量测量只适合于简单的地质环境,尤其是在实际环境中地形往往非常复杂,不能够适应实际情况的需求;二是在区域观测或者长剖面观测中,发射源的位置往往需要调整,如果发射源正好布置在断裂构造上,那么由于受到场源效应的影响就会导致多个发射源的观测数据无法处理。所以可控源张量数据的反演研究是有实际应用价值并且非常有必要的。在正演中,本文首先分别求取两个互相垂直的与测线斜交45度的场源在X,Y方向上的各个电磁场分量,然后通过张量阻抗公式计算出张量阻抗元素,最后通过卡尼亚视电阻率公式计算出视电阻率和相位。在计算单个电偶极子源作用下产生的电磁场分量时,采用了二次场的方法来减小源对计算结果的影响,提高计算精度。通过有限元推导形成正演矩阵方程,求解矩阵方程得到波数域的结果,最后通过反傅氏变换得到空间域的结果。在反演时,工作重点是灵敏度矩阵的求取,文中在计算各电磁场分量灵敏度矩阵的时候用的是伴随方程法,选择不同的伴随场源就可以求出不同电磁场分量的灵敏度矩阵;在计算视电阻率和相位的灵敏度矩阵的时候,文中采用的是Rodi(2001)的方法。采用在Occam反演基础上改进而来数据空间方法来反演合成数据,并且设计了不同的模型进行反演验证,得到了比较好的反演结果,从而验证了算法的正确性和可靠性。以往正反演研究都是在地形平坦的环境下做的,但是在实际生产应用中,地形因素是不可忽略的,不同的地形对视电阻率的影响是非常大的,鉴于此种情况,文中采用适当的方法来模拟在不同地形条件下视电阻率的情况。从反演结果来看,地形因素在反演中起着非常重要的作用,甚至会导致反演结果的畸形突变,本文研究了不同的地形情况下的反演结果,并且总结得到了一些认识。在反演过程中由于涉及到灵敏度矩阵的求取,基于这一点,将MPI并行加入其中,充分调动计算机硬件性能,使之反演速度加倍提速,从而大大的提高了运行效率,使之更加实用化。
【关键词】：张量 CSAMT MPI 反演 地形
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 选题背景11
• 1.2 研究现状11-12
• 1.3 研究目的与意义12-13
• 1.4 主要研究内容13-14
• 第二章 张量CSAMT起伏地形二维正演14-30
• 2.1 电磁耦合方程的推导14-16
• 2.2 有限元推导系数矩阵16-17
• 2.3 网格剖分与等参单元17-19
• 2.4 张量阻抗公式计算19-21
• 2.5 地形模拟21-22
• 2.6 层状模型的验证22-25
• 2.7 起伏地形模型正演计算25-30
• 第三章 张量CSAMT起伏地形二维反演30-46
• 3.1 数据空间OCCAM反演30-32
• 3.2 伴随方程理论32-34
• 3.3 频率-波数域雅克比矩阵推导34-36
• 3.4 视电阻率和相位的雅可比矩阵计算36-38
• 3.5 反演网格的建立38-39
• 3.6 典型模型反演算例39-46
• 3.6.1 山谷高阻模型反演算例39-41
• 3.6.2 山谷低阻模型反演算例41-43
• 3.6.3 山峰低阻模型反演算例43-46
• 第四章 MPI并行效率比分析46-52
• 4.1 MPI并行简介46-48
• 4.2 正演MPI并行效率比分析48-49
• 4.3 反演MPI并行效率比分析49-52
• 第五章 结论与建议52-54
• 5.1 主要研究成果52
• 5.2 存在问题与改进向52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-56

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