多重地球物理数据交叉梯度联合反演研究及应用

发布时间：2017-03-18 11:06

  本文关键词：多重地球物理数据交叉梯度联合反演研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：交叉梯度联合反演方法不依靠岩石物性关系，而是假定每种物性模型之间具有结构上的相似性，因此适用于任何不同的地球物理方法的联合解释。交叉梯度联合反演在多种地球物理模型之间实现结构耦合，在岩石物性关系不确定的情况下，既能提高反演结果的可靠性，又能减少反演的多解性，还能减少不同方法解释结果之间的矛盾性。联合反演与单一反演方法一样需要加上一些正则化项，并且联合反演方法解释效果与每一种单一反演方法的有效性有着密切的关系。 本论文主要研究以大地电磁测深法为主的重、磁、电、震联合反演方法。为了提高联合反演方法的效率，本文首先改进了大地电磁二维Occam反演方法。Occam反演不但具有可靠性，而且具有加上各种先验信息的可行性的优点，但是因为求取拉格朗日乘子需要很长时间，，所以前人提出了几个直接选取乘子方法。本论文改进了上述反演中求取拉格朗日乘子的方法。在搜索过程中加入观测数据拟合差与期望值的比较。改进的Occam反演方法中，在反演模型光滑阶段，能够减少多余的正演计算。这种改进不但对反演结果没有影响，而且使得反演速度加快并且更符合Occam思想。在对模型实验和野外数据处理中，正演次数可以减少20%~50%。 联合反演中，当不同的模型观测数据覆盖范围不一致时，交叉梯度联合反演通常需要针对重叠区域数据进行联合反演，并且建模时还要扩展一些模型范围。本论文提出并实现了部分区域约束下的交叉梯度联合反演算法；接着进行了算法的模型试算并证明了该算法的有效性。部分区域交叉梯度约束方法不但能在重叠区域内很好地恢复结构相似的模型，而且在非重叠区域与重叠区域的边界处仍然可以得到平滑变化的模型。 本论文提出基于数据空间的多重交叉梯度联合反演。由于在一般反演问题中数据参数量远远小于模型参数量，数据空间在内存存储量方面比模型空间方法更有效。本论文的算法采用了由四个三角型子单元组成的矩形单元，因此能处理起伏地形并且容易检测交叉梯度函数、处理数据空间方法的模型协方差矩阵。提出交叉梯度约束项中模型梯度加权因子的默认值，并通过模型试算分析不同加权因子的影响。 将交叉梯度联合反演算法用到金厂找矿和本溪 集安深部地质调查重磁电综合地质地球物理解释中。实际应用结果表明，模型空间交叉梯度联合反演方法和数据空间联合反演方法都比单独反演能获得结构上更相似的模型，有利于更好的确定地质体性质，查明研究区域的深部地质结构等地质信息；并且数据空间方法在内存存储量上比模型空间方法更有效。
【关键词】：交叉梯度 联合反演 数据空间方法 Occam反演 拉格朗日乘子 大地电磁测深法 重磁法 初至波走时
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 研究现状11-14
• 1.2.1 Occam 反演方法研究现状11-12
• 1.2.2 联合反演方法研究现状12-14
• 1.3 主要研究内容和创新点14
• 1.4 论文结构14-16
• 第2章 地球物理反演中正则化问题及联合反演16-43
• 2.1 地球物理反演概述16-18
• 2.1.1 反演问题及发展历史16-17
• 2.1.2 求解反演问题的不同方法17-18
• 2.2 TIKHONOV正则化方法18-20
• 2.2.1 Tikhonov 正则化概述18-19
• 2.2.2 非线性反演问题的正则化牛顿方法19-20
• 2.3 OCCAM反演方法20-30
• 2.3.1 Occam 反演方法概述20-21
• 2.3.2 大地电磁 Occam 反演中求取拉格朗日乘子方法的改进 .21-30
• 2.4 结构耦合联合反演30-43
• 2.4.1 结构耦合多重地球物理反演问题30-32
• 2.4.2 梯度方向有关的结构约束联合反演32-38
• 2.4.3 梯度方向无关的结构约束联合反演38-41
• 2.4.4 结构耦合联合反演中不确定性的分析41-43
• 第3章 部分区域约束下的交叉梯度联合反演43-55
• 3.1 交叉梯度联合反演方法43-45
• 3.2 部分区域约束方法45-47
• 3.3 模型试验47-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第4章 多重数据空间交叉梯度联合反演55-69
• 4.1 多重交叉梯度联合反演方法的目标函数及模型更新55-58
• 4.2 模型空间联合反演方法58-59
• 4.3 数据空间联合反演方法59-60
• 4.4 数据空间联合反演算法60-64
• 4.4.1 考虑起伏地形的模型离散化60-61
• 4.4.2 模型参数化61-64
• 4.4.3 多重联合反演算法64
• 4.5 模型试验64-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第5章 交叉梯度联合反演应用69-80
• 5.1 金厂音频大地电磁法和磁法数据联合反演69-72
• 5.2 本溪 吉安地区大地电磁、重力、磁力数据联合反演72-78
• 5.3 本章小结78-80
• 第6章 结论80-82
• 6.1 本文主要研究成果80-81
• 6.2 今后需进一步研究的问题81-82
• 参考文献82-92
• 作者简介及科研成果92-93
• 致谢93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：254341