大地电磁一维正演

大地电磁非线性共轭梯度拟三维反演

胡祖志,胡祥云,何展翔.大地电磁非线性共轭梯度拟三维反演.地球物理学报,2006,49(4):1226～1234 Hu Z Z ,Hu X Y,He Z X.Pseudo 2Three 2Dimensional magnetotelluric inversion using nonlinear conjugate gradients.Chinese J .G eophys .(in Chinese ),2006,49(4):1226～1234 大地电磁非线性共轭梯度拟三维反演 胡祖志 1,2 ,胡祥云1,何展翔 2 1中国地质大学地球物理与空间信息学院,武汉　4300742东方地球物理公司综合物化探事业部,河北涿州　072751 摘　要　提出了非线性共轭梯度法大地电磁拟三维反演.该方法选取共轭梯度反演算法为拟三维反演的核心.在计算灵敏度(Jacobian )矩阵时,吸取近似灵敏度矩阵思想,采用一维灵敏度矩阵来代替三维灵敏度矩阵,并对非测点的灵敏度元素提出一种近似方法.在第一次反演之后,采用拟牛顿法更新灵敏度矩阵.拟三维反演法在很大程度上节省了计算时间,并且理论模型和实际资料的反演试算结果表明大地电磁拟三维反演法具有一定的实用价值.关键词　大地电磁,拟三维,灵敏度,非线性共轭梯度,拟牛顿法文章编号　0001-5733(2006)04-1226-09 中图分类号　P631 收稿日期　2005-05-12,2006-03-16收修定稿 作者简介　胡祖志,男,1981年生,硕士,主要从事电磁法勘探与正反演研究.E 2mail :airfoxh @https://www.sodocs.net/doc/215417287.html, Pseudo 2Three 2Dimensional m agnetotelluric inversion using nonlinear conjugate gradients HU Zu 2Zhi 1,2,HU X iang 2Y un 1,HE Zhan 2X iang 2 1Institute o f G eophysics &G eomatics ,China Univer sity o f G eo sciences ,Wuhan 430074,China 2Department o f Non 2seismic Exploration ,Bureau o f G eophysical Pro specting ,H ebei Zhuo zhou 072751,China Abstract We propose nonlinear conjugate gradient pseudo 232D MT inversion alg orithm.The conjugate gradient method was selected as the inversion kernel.When calculating sensitivities matrix ,instead of com puting 32D sensitivities ,we attem pt to com pute 12D sensitivities.Since the sensitivity elements of non 2stations are zero ,which should be non 2negligible values ,we adopt a method of approximation.We update sensitivities matrix by the quasi 2Newton method after the first inversion.Psudeo 232D MT inversion can save com putational time greatly.Inversion results of a synthetic data set and real data set show that the psudeo 232D MT inversion has s ome practical applications. K eyw ords Magnetotelluric ,Pseudo 2three 2dimensional ,Sensitivity ,Nonlinear conjugate gradient ,Quasi 2 Newton method 1　引　言 大地电磁(MT )是前苏联学者T ikhonov [1] 和法国学者Cagniard [2] 在20世纪50年代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,该方法在国内外的地热田的调查、矿产普查 和勘探、地壳和上地幔电性结构的研究[3] 、海洋地球 物理、环境地球物理研究和地质工程中,尤其在石油 天然气勘探方面,发挥着举足轻重的作用[4] . 当前MT 资料处理使用最多的还是一维和二维正反演.一维大地电磁反演理论比较成熟,方法众多.虽然在原理上二维和三维反演方法与一维方法在本质上是一致的,但是二维和三维反演方法在20世纪80年代前期研究进展相对缓慢.随着计算机技术的飞速发展,高维MT 反演方法也得到了快速发 第49卷第4期2006年7月 地　球　物　理　学　报 CHI NESE JOURNA L OF GE OPHY SICS V ol.49,N o.4 Jul.,2006

MT大地电磁二维正演计算及反演计算

实 验 报 告 实验名称：实验三MT二维正演计算 实验四MT反演计算 课程名称: 电法勘探专题 实验时间：2011年12月8日 学号：2602080206 姓名：黄建华 任课老师：张继锋

目录 实验三MT二维正演计算 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验要求 (1) 三、实验内容 (1) 四、结果及分析 (2) (一)、软件特性检验 (2) (二)、单个高阻体下Eps、Mps断面对比，Eh、Mh断面对比 (4) (三)、单个低阻体TE模式视电阻率断面 (5) (四)、横向分辨率分析(两个相同大小地质体的分辨) (5) (五)、纵向分辨率分析 (6) (六)、倾斜断层TE模式视电阻率和视阻抗相位断面 (6) (七)、地堑地电模型TE模式视电阻率和视阻抗相位断面 (7) 实验四MT反演计算 (9) 一、两层介质 (9) 二、三层介质（第一层厚度10） (10) 三、三层介质（第一层厚度50） (12) 四、五层介质 (13) 五、总结 (13)

实验三MT二维正演计算 一、实验目的 1、掌握大地电磁法的二维有限元正演理论 2、明确TE极化模式和TM极化模式特征 3、编制二维正演程序（参考徐世浙有限元与边界元） 4、掌握二维反演软件的应用，理解网格剖分的规则，合理的进行网格剖分和模型计 5、设计不同的二维地电模型，包括一维层状模型进行程序精度的检验，分别就TE 和TM模式进行正演，并根据结果分析两种模式的异同。 二、实验要求 1、能够正确应用软件，掌握各参数的设置 2、了解软件设计的基本思路，能够自己调整修改相关输出输入参数 3、对设计模型进行计算，并绘制相关误差分析剖面曲线，进行误差统计，并对模拟 结果做以分析。 4、完成实验报告，word排版，图标清晰，分析合理。 三、实验内容 1、均匀半空间及层状介质模型模拟，并和一维正演程序进行比较，分析误差，以检 验二维正演软件的正确性。 2、设计一个低阻体和高阻体分别就TE和TM模式进行正演

大地电磁测深法作业指导书

大地电磁测深法作业指导书 大地电磁测深法是指可控源音频大地电磁测深(CSAMT)和音频大地电磁测深(AMT)。 1.目的 为了规范和提高大地电磁测深法的勘查工作及其质量，提出该项目的设计、勘查、资料整理和报告编写等方面的要求。 2.适用范围 本作业指导书主要针对地热勘查工作中的适用于大地电磁测深法，其他地质勘查中的大地电磁测深法应遵照相应的规范要求执行。 3.总则 地热勘查工作中的大地电磁测深法工作，必需按本作业指导书和相应的规范要求执行。 设计编写 1.实施步骤 1.1 设计书编写的准备工作(综合研究) 1.1.1 项目实施单位根据有关部门下达的《任务书》，认真研究项目的目标任务，落实设计编写的具体方案，系统收集，分析与任务有关的资料。充分收集测区内所有前人工作成果

资料(包括地质、矿产、物探、化探和遥感图像资料及各种科研成果)，详细研究各种资料的可信度和存在问题，了解测区地质构造轮廓及地层、火成岩分布等性质。同时，应注意收集环境地质、水文地质、灾害地质、管道设施及输变电网布局等资料。作到充分利用以往资料，不作重复工作，分析在以往工作成果基础上获得新成果的可能性和新成果的价值，分析方法的有效性，充分利用先进适用的方法技术，获得最大的地质找矿效果。 1.1.2必要时，应在设计前进行现场踏勘和方法有效性试验，其主要内容为： a.实地考察测区地形、地貌、交通及生活条件 b.核对已收集的地质、物化探及测绘资料 c.测定电性参数，并分析它们于勘

查对象的相关性 d.在某些典型地段进行方法有效性试验 1.1.3落实编写部门和任务。编写部门用两天时间起草编写的具体方案，报有关专业地质调查部门审核，经批准后着手设计前的准备工作。 1.2技术设计 1.2.1 CSAMT 装置 AB 接地长导线为发射源，在ｒ＞3δ(趋肤深度)的扇形范围内布置测网，通过在接收点同时测量电场和磁场两个互相垂直的水平分量的振幅和相位，计算阻抗视电阻率P E/H 和相位差φ E-H 。装置图如下： A B O ≥3δHy Ex 1.2.2 CSAMT 装置的技术要求 1.2.2.1利用场强单分量视电阻率时，装置必须满足偶极子条件，而利用单一的比值视电阻率时可放宽。 1.2.2.2确定ｒ距(发射源到测量点的距离)的原则是确保勘

三维大地电磁测：数据空间法

三维大地电磁反演：数据空间法 摘要目前，一种三维大地电磁最小模型反演算法已经提出，这种算法是奥卡姆反演方法的变种，其主要是思想是基于数据空间的反演算法。由于模型空间矩阵的计算时间相对较长，使得基于模型空间的奥卡姆法三维大地电磁反演并不实用。这些困难能够用基于数据空间的奥卡姆反演算法来解决，在这种方法中，矩阵维数依赖于数据空间的大小，而不是模型空间的取值。通过将模型空间转换到数据空间，从而使得奥卡姆方法能够在PC机上进行反演计算。为了减小计算时间，一种宽松的集中规则被用于计算灵敏度矩阵的迭代正演模型标准。这种规则使得计算时间压缩了70%，且不影响反演结果。通过模拟数据的数值计算试验表明通过少量的迭代次数中就能够得到满意的结果，在之后的迭代中需要取消不必要的结构并找到最小标准的地电模型。 关键词大地电磁；数据空间法；三维反演；奥卡姆反演 1引言 进行三维大地电磁反演的常规运算是对大地电磁方法的未来发展的需求，由于二维解释常常并不能解释复杂的地质区域中场数据集呈现的重要特征。近年来一些人在发展三维大地电磁反演算法做出努力，使用了合理的大范围趋近方法（例如：Mackie 和Madden在1993年,Newman和Alumbaugh在2000年，Farquharon等在2002年）。这些方法已经能够去合理的恢复电导率变化，至少在理论数据的案例测试中得到验证。然而，三维大地电磁反演问题还远没有解决。高配置终端工作站或者并行计算机的需求依然阻碍三维程序运行的应用，计算机问题与实际数据的真实性影响着所有的设想方法。所以，提高实施三维反演算法的效率受到了高度的关注。 基于快速相似模型的规则有望提高效率，比如你拟线性或拟解析相似模型（Torress-Verdin和Habashy在1994年，Zhdanov和方在1996上半年，Tseng等在2003年）。因为这些相似性模型响应是正比于修改的电导率张量拟线性函数，是可能

二维大地电磁断层正演模拟研究

二维大地电磁断层正演模拟研究 文章应用基于双二次插值的有限单元法去进行大地电磁测深正演模拟研究，采用C++语言编写二维大地电磁正演程序。设计逆断层模型，得到模型的正演结果，结果表明，TE模式纵向分辨率較高，TM模式横向分辨率较高。基于双二次插值的有限单元法进行二维大地电磁正演模拟方法计算速度快，计算精度高，为大地电磁测深的资料处理及解释提供了方法。 标签：二维大地电磁；正演；双二次插值；有限单元法；断层 1 概述 大地电磁测深法是50年代初由前苏联的 A.N.Tikhonov（1950）和法国的L.Cagnird（1953）分别提出来的，研究地壳和上地幔构造的一种地球物理探测方法。徐世浙（1994）研究了多种网格剖分方式的有限单元法；王绪本等（1999年）用有限元法模拟大地电磁二维测深地形条件下地电结构的MT响应和纯地形的MT响应。陈小斌等（2000年）用有限元直接迭代法模拟大地电磁二维测深起伏地形大地电磁响应。陈进超等（2009）将有限单元法应用到二维大地电磁正演计算与改进中；刘云等（2010）应用自适应地形四边形网格剖分进行了大地电磁场的模拟。大多数的正演方法都是采用Fortran语言为开发平台，代码比较繁琐，格式和语法要求严格，文章则选择在C++语言环境下实现二维大地电磁正演模拟编程。 2 原理 2.1 边值问题 就可以得到我们所需的线性方程组Ku=0，求解线性方程组就可以得到网格上各节点的场值u，采用数值方法求出场值沿着垂向上的偏导数，从而分别计算出出TE极化模式和TM极化模式的视电阻率和相位。 3 逆断层模型模拟 断层破碎带可以模拟出由于断层的错动产生的低阻带。为了更好地模拟出实际断层，断层模型设计示在电阻率为？籽1=10？赘·m、？籽2=1000？赘·m、？籽3=100？赘·m的K型地电模型中，发生了错动，上盘相对上升，产生一个逆断层。 采用有限单元法进行模拟，为了保证精确度，同样采用细网格进行网格剖分，设计网格为59&83，包括左右各4个扩展网格，空气层8层，通过正演程序运行，再将程序结果使用SURFER 8.0进行网格化处理和等值线成图，得到异常体模型的等值线图，见图1。

带地形的可控源音频大地电磁法二维正演

一第３８卷第１期物一探一与一化一探Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．１一一２０１４年２月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＦｅｂ．，２０１４一 ＤＯＩ：１０．１１７２０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－８９１８．２０１４．１．２８ 带地形的可控源音频大地电磁法二维正演 张斌１，谭捍东２ （１．有色金属矿产地质调查中心，北京一１０００１２；２．中国地质大学地球物理与信息技术学院，北京一１０００８３） 摘要：利用二次场算法研究了可控源音频大地电磁法二维正演问题三采用有限单元法进行正演模拟，将矩阵压缩存储和共轭梯度解方程方法应用到正演算法中，加快了正演算法的速度，并且将地形因素考虑到正演算法中三通过不同的模型验算，检验了算法的精度三 关键词：可控源音频大地电磁法；２．５维正演；地形因素；有限元单元法 中图分类号：Ｐ６３１一一一文献标识码：Ａ一一一文章编号：１０００－８９１８（２０１４）０１－０１５１－０６ 一一可控源音频大地电磁法因其勘探深度大二抗干扰能力强二采集效率高而被广泛应用于地质勘探中，仪器的功能和测量精度日臻完善三但是由于人工场源的引入，其处理技术却远不如大地电磁方法那么成熟三目前多采用二维大地电磁反演程序处理可控源数据，但可控源数据中包含了场源的影响，近区场和过渡区场二阴影效应等因素会影响处理结果的解释，所以有必要研究场源对数据的影响三另外，通过时频转换，可将频率域电磁法的结果变换到时间域，为时间域电磁法正演奠定基础三因此研究可控源音频大地电磁法正演有一定的实际应用价值三 相关领域国内外学者作了许多工作，Ｓｔｏｙｅｒ和Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ［２０］通过有限元方法计算了磁偶极子频率域的电磁响应；Ｕｎｓｗｏｒｔｈ［１５］计算了电偶极子频率域的响应；Ｓｕｇｅｎｇ和Ｍｉｔｓｕｈａｔａ先后应用等参单元研究了带地形的电磁场模拟三国内罗延钟［７］和底青云［２］研究了ＣＳＡＭＴ有限元正演算法；雷达［４］研究了带地形的正反演算法；沈金松［６］研究了海底可控源的电磁响应三阎述［１０］二陈小斌［１１］二王若［１２］二张继峰［１３］二柳建新［１４］等分别研究了线源大地电磁法正演模拟三 此次研究考虑从三维场源二维模型入手，一方面比线源模拟更加符合实际情况，另一方面比三维算法计算速度更快三现有的研究中常通过总场算法来处理地形问题，而二次场算法中因涉及到一次场的求取，很少考虑地形因素三为了减小场源对计算精度的影响，在二次场算法中使用 拟均匀半空间 方法将地形因素加入到二次场算法中，提高方法的收稿日期：２０１２－１０－３０适用性和精度三同时分析算法的特点，以提高正演模拟计算速度三 １一可控源音频大地电磁法正演 １．１一电磁场方程 二维正演计算中所用到的模型和网格如图１所示，ｙ为走向方向，电阻率值沿走向方向不变，仅在ｘｚ平面内变化 三 图１一正演剖分网格 参考Ｎａｂｉｇｈｉａｎ等人的研究成果［１９］，假设时间因子为ｅｉωｔ，并且忽略位移电流的影响，二次场满足的麦克斯韦方程组描述为［１９］ ??Ｅｓ＝－ｉωμＨｓ， ??Ｈｓ＝σＥｓ＋σａＥｐ， }（１） 其中，μ为自由空间磁导率；σ二σ０分别为模型及背景的电导率，σａ＝σ－σ０为异常电导率；Ｅｓ二Ｈｓ分别为电场二磁场的二次场值，Ｅｐ为根据背景场计算的电场值三该方法相对总场模拟方法精度高，并且适用于不同场源的数值模拟三以下使用均匀半空间来

电磁勘探与大地电磁学-实验报告0

本科生实验报告 实验课程电磁勘探 学院名称地球物理学院 专业名称勘查技术与工程 学生姓名 学生学号 指导教师 实验地点 实验成绩 二〇年月二〇年月

填写说明 1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）； 2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明； 3、格式要求： ①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。 ②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下 2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。字符间距为默认值（缩 放100%，间距：标准）；页码用小五号字底端居中。 ③具体要求： 题目（二号黑体居中）； 摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4 号宋体）； 关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)； 正文部分采用三级标题； 第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行) 1.1 ×××××小三号黑体×××××（段前、段后0.5行） 1.1.1小四号黑体（段前、段后0.5行） 参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。

大地电磁勘探方法技术实验 摘要 关键词：；；；

第1章大地电磁一维正演程序设计与模型试验1.1 实验目的 根据大地电磁测深原理,学会根据大地电磁理论计算公式,推导大地电磁一 维情况下视电阻率的计算方法,根据相应计算方法设计计算机程序,实现一维层 状地层的视电阻率计算,并掌握绘制成果图件的方法。 1.2 实验内容 （1）根据一维介质的理论公式，完成公式推导，并进行拆分与整理，根据各参数的计算先后顺序列出每一个步骤相关的一般公式或计算表达式，以及相关的参数，设计一维层状介质的理论曲线的计算方法，以便采用计算机程序进行计算。 （2）根据一维层状介质的理论曲线的计算方法，分析输入参数和中间变量，并规划每一个参数的数据类型、输入参数的获取与输出结果的保存等，详细给出计算机程序流程图，并完成程序流程的检查与调整。 （3）根据程序的流程图，选择使用任何一种编程语言实现上述计算流程，完成程序的调试。 （4）根据给定的模型参数与频率表，完成模型试验，根据计算输出的数据选用合适的绘图工具绘制成果图件，并编辑、完善图件的相关信息。 1.3 实验原理 根据大地电磁一维层状介质正演理论，计算一维层状理论模型的视电阻率随频率变化曲线。 计算频率表： 6400.00 5210.00 3840.00 3200.00 2560.00 2133.33 1920.00 1600.00 1280.00 1066.66 960.00 800.00 640.00 533.33 480.00 400.00 320.00 300.00 280.00 240.00 200.00 150.00 120.00 100.00 80.000 60.000 45.000 32.000 28.000 20.000 15.000 12.000 10.000 8.000 5.000 4.500

大地电磁法及其应用

大地电磁法及其应用 狭义电磁法： 前身：磁法、大地电流法（Telluric)（目标：探测地球构造）。 主体：大地电磁法（MT)及有关技术（MT，Magneto-telluric）。 广义电磁法：磁法、电法、电磁法。 大地电磁测深法是以天然电磁场为场源来研究地球内部电性结构的一种重要的地球物理手段。 测深方法：重磁电震。 非地震方法：重磁电（重力+广义的电磁类）。 大地电磁是重要的非地震测深方法 研究对象：地球内部的电性结构（电导率结构）。 物理原理：宏观电磁理论（有耗媒质中的低频电磁波理论）。 大地电磁测深的优缺点 优点 不受高阻层屏蔽、对高导层分辨能力强； 横向分辨能力较强； 资料处理与解释技术成熟； 勘探深度大、勘探费用低、施工方便； 缺点 体积效应，反演的非唯一性较强（跟地震方法相比） 纵向分辨能力随着深度的增加而迅速减弱

大地电磁法（MT）是以天然电磁场为场源来研究地球内部电性结构的一种重要的地球物理手段。 基本原理：依据不同频率的电磁波在导体中具有不同趋肤深度的原理，在地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列，经过相关的数据处理和分析来获得大地由浅至深的电性结构。 大地电磁法原理示意图 大地电磁法野外观测装置 2、理论背景 理论基础：麦克斯韦方程 3大地电磁的理论基础：正演问题 需要一个信号激发源 需要地表响应的观测数据 还需要掌握模型在源作用下地表响应产生的物理过程：这就是正演 正演指的是对于一个给定的模型，在一定激发源的作用下，根据一定的物理原理

求其响应的过程。 大地电磁正演过程两大假设： 1）激励场源：垂直入射到地表的均匀平面电磁波 2）地球模型：水平层状导电介质 视电阻率和阻抗相位的定义 横电波横磁波：场的极化模式 横电波（TE ） ：垂直于传播方向的场分量只有电场； 横磁波（TM ） ：垂直于传播方向的场分量只有磁场； 大地电磁测深中只研究场源为横电磁波的情况 大地电磁测深中常说的极化模式是以场源的极化方式来区分的，并且这种区分一般只在二维情况下才有意义。一维情况虽然可以解耦出TE 和TM 模式，但不能带来更多的信息。三维模型下不能解耦出TE 模式和TM 模式。 反演是指根据实测的数据来反推产生这些数据的系统内在信息的一种数学物理过程。 反演的两个基本条件：实测的数据和一个先验模型系统。 通常的最小二乘多项式拟合就可以看成是一个反演过程。参与拟合的数据就是反演中实测的数据，“多项式”这种函数形式就是“先验模型系统”。 对于大地电磁测深而言，“实测的数据”就是在地表实测的视电阻率、相位等数据；“先验模型系统”是对地球电导率模型的假设（一维、二维还是三维？），以及在此假设基础上的正演实现过程。更明确的说，这里的“先验模型系统”就是指的是“一维正演”过程、“二维正演”过程或“三维正演”过程。 对于大地电磁测深而言，所谓待反演的“系统内在信息”指的就是电导率结构。 大地电磁测深反演就是根据地表实测的视电阻率、相位等数据来求取大地深部电导率结构的过程，该电导率结构的正演响应能极好地拟合视电阻率、相位等实测数据。 手工量板法 反演问题和反演方法的分类 反演问题主要分两类：线性问题和非线性问题。大地电磁测深反演属于非线性反演问题。 反演方法也有线性反演和非线性反演之分。 线性反演方法是针对线性反演问题发展起来的，但也被广泛应用于解决非线性问题，这时称为非线性问题的线化反演。在非线性问题的线化反演中，首先需要将非线性问题线性化，这是这一技术的最为关键之处。 非线性反演方法是直接针对非线性反演问题的。其共同的基础是采用一些启发式搜索技巧来寻找合适的反演模型，如遗传算法、模拟退火、神经网络等。 反演的非唯一性 先验约束条件 正则化反演方法介绍

三维大地电磁正演及反演方法研究现状

三维大地电磁正演及反演方法研究现状 摘要：近年来，随着计算机技术和三维电磁模拟技术的发展。基于积分方程法(IEM)、有限差分法(FDM)和有限单元法(FEM)的三大方法的三维大地电磁正演模拟 技术得到了极大的发展。基于最优化理论的三维大地电磁反演研究也得到了快速 发展。 关键词：电磁正演模拟；数值模拟技术；大地电磁反演 1 三维大地电磁正演方法研究现状 积分方程法(IEM)、有限差分法(FDM)和有限单元法(FEM)是数值模拟技术中的三大方法。 近年来，基于上述方法的三维大地电磁正演模拟技术得到了极大的发展。 在积分方程法中，麦克斯韦方程组被转换为 Fredholm 积分方程，并以此实现对电磁场散 射方程的离散，从而得到与待求电场有关的复线性方程组。该线性方程组的系数矩阵为致密 的复数矩阵。在简单模型的模拟计算中，该方法仅对异常区进行离散，由此得到规模较小的 致密系数矩阵，这有利于线性方程组的快速求解。基于积分方程法在内存消耗、计算速度等 方面的优势，该方法在电磁模拟的研究中受到了研究人员的重视。然而必须指出的是，在复 杂地球物理模型中，必须考虑全区域离散化，此时基于积分方程法得到的系数矩阵表现为大 规模的致密矩阵，不利于方程组求解。因此，考虑到对复杂模型模拟计算的适应性问题，认 为基于积分方程法的三维 MT 正演技术在反演中的应用具有一定的局限性。 有限差分法发展最为成熟数值计算方法之一，该方法基于差分原理，以节点的差商近似 为相应的偏导数，从而得到节点上关于物理场的相关线性方程组。在电磁场模拟计算中，该 线性方程组的系数矩阵为大型稀疏复数矩阵，基于合适的存储和求解方案，可以较快速的对 其进行求解。早在上世纪 60 年代，有限差分法就被用于地球物理场的模拟计算。进入上世纪90 年代以后，随着交错网格有限差分理论的提出，该方法在地球电磁场模拟研究领域中得到 了更为广泛的关注和重视。交错网格有限差分法在处理内部电磁差异引起的电场与磁场不连 续现象等方面具有相当优势，且易于适合编程实现，因而在三维大地电磁场的正演模拟中得 到了广泛应用。并且，由于在计算效率方面的优势，该方法已被广泛应用到电磁法反演研究中。然而必须指出，有限差分法要求利用规则网格将模型剖分为规则的几何形体，这制约了 在复杂地形条件下，该方法在大地电磁法正、反演研究中的应用。 有限单元法(FEM)是上世纪五十年代在弹性力学领域中发展起来的一种数值模拟方法。在 有限单元法中，利用变分原理或加权余量法将相关边值问题转化为泛函的极值问题，并利用 插值形函数将网格剖分单元的泛函离散化，在此基础上对研究区域所有单元的泛函求和，并 根据泛函的极值条件得到相应的线性方程组。在电磁场问题中，该线性方程组为大型稀疏复 数方程组。有限元方法可以采用不规则网格剖分，其计算精度较高，适合于地形起伏和复杂 介质条件下的电磁场模拟计算。应用于三维电磁场模拟时，传统的(节点)有限单元法存在一 定局限性。首先，在三维条件下，基于节点有限元方法的 MT 正演求解过程中无法避免电磁 场模拟的“伪解”问题。其次，有限元方法形成的线性方程组系数矩阵条件数较大，增加了迭 代法求解的难度。另外，该系数矩阵中非零元数量较多，同样网格剖分的条件下其非零元素 的数量远多于有限差分法，由此增加了计算的内存消耗。 矢量有限单元法(又称为棱边有限单元法，Edge-based FEM)是上世纪 90 年代后逐步兴起 的一种新的有限元方法。其基本思想于上世纪 50 年代提出，Bossavit(1988)的研究开启了电磁场矢量有限元模拟计算的序幕。该方法避免了三维电磁模拟中“伪解”的出现，且易于加载边 界条件，其系数矩阵中非零元数量也相对较少，因而在电磁模拟领域得到广泛应用(Jin J M 2014)。近年来，该方法在电磁法测深研究领域中取得较大发展，Yoshimura(2002)基于矢量有 限元法研究了频率域电磁测深的三维响应。Mitsuhata 等(2004)基于电场矢量势和磁场标量势，开展了三维大地电磁矢量有限元正演研究。Nam M J 与 Kim H J 等对起伏地形条件下的三维大 地电磁正演和地形校正方法进行了研究。 综上所述，与有限差分法比较，矢量有限元方法在网格适应性、计算精度等方面具有相 当优势；与传统的节点有限元方法比较，矢量元方法在避免“伪解”问题、内存消耗和计算速

大地电磁设计方案-王

4.1.4.2音频大地电磁测深(AMT) 方法 一、地质任务 1. 建立重点工作区的三维地质填图的电性分布基本数据体，给出盆地及其边缘的基本建造。 2.确定基岩面埋深、隐伏断裂、等深部地质构造问题。 二、数据采集的技术设计 1.音频大地电磁测深(AMT) （1）收集相关资料 a、地质资料 b、钻孔及测井资料 c、物探资料 d、岩石物性资料 e、测绘资料 （2）测区踏勘:了解施工条件（地形、交通、居民、气候等）；调查对大地电磁信号有影响的干扰源及分布范围。 （3）进行正演计算：利用收集到的岩石电性资料，拟定测区地电模型，进行正演计算，研究所需要探测的主要电性标志层在大地电磁测深曲线显示特征，合理设计观测频段。 （4）分析测区的噪声水平，研究重复观测可能达到的精度，确定检查点误差。（5）考虑测区干扰情况，需采取提高观测质量的措施，必要时可设计一定数量的远参考道法测点。 （6）考虑深、浅点相间合理布设测点和频段（20kHz～0.001Hz）。 三、野外工作方法： 1.测线、测点布置 （1）测线与测点应按设计书规定进行布置，根据实际情况允许少量在一定范围内调整，面积测量测线的移动，在相应比例尺的图上不超过0.5cm；路线测量测点挪动不超过二分之一点距。 （2）面积测量时，测区范围内发现有意义的异常应及时加密测线，至少应有三个测点（不同测线）在异常部位。 （3）如大地电磁测深曲线异常或失去连续性，必须加密测点。 （4）测点不能选在山顶或狭窄的沟底，应选周围开阔，至少是两对电极范围内比较平坦相对高差与极距之比小于10%的地方布点。 （5）选点应考虑布极范围内地表土质均匀，点位不能设置在明显的局部非均匀体旁。 （6）所选测点应远离干扰源，要求如下： a. 离开大的工厂、矿山、电气铁路、电站2km以上。 b. 离开广播电台、雷达离开广播电台、雷达站1km以上 c. 离开高压电力线500m以上

大地电磁一维正反演MATLAB程序

大地电磁一维正反演MATLAB程序 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%% % Purpose:MagnetoTelluric one dimensional forward modeling % % Ming-Cai ZHang 17st,OCt,2008 CSU-IPGE % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%% % variable declaration % % Input: % % 1、n---->>>The number of layer % % 2、rou-->>>Density for every layer % % 3、h---->>>Thickness for every layer % % 4、T_start---->>>start time % % 5、T_end----->>>end time % % 6、Num_DT-->>the number of sampling time in time interval % % Output: % % 1、rou_T-->>apparent resistivity at time % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%% function [T,rou_T]=mt1d(n,rou,h,T_start,T_end,Num_DT) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%% % Control subjacent variable to build model % %n=2; % %rou(1:n)=[200,600]; % %h(1:(n-1))=10; % % Control subjacent variable to change continued time % %T_start=-3; % %T_end=4; % %Num_DT=5; % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%% np=nargin; if (np<=5) error('******正演参数不够******！') end u(1:n)=1; v(1:n)=0; j=0; T=zeros(1,(T_end-T_start+1)*Num_DT); for t=T_start:1:T_end

地球物理仪器之大地电磁测深法

题目：大地电磁勘测法 学号： 201220120109 姓名：李星星 班级： 1221201 专业：测控技术与仪器 课程名称：地球物理仪器 课程老师：徐哈宁 二零一五年十二月

目录 1引言............................................................. 1.1定性近似反演法 ............................................... 1.1.1博斯蒂克反演法.......................................... 1.1.2曲线对比法.............................................. 1.1.3拟地震解释方法.......................................... 1.2马奎特反演法................................................. 1.2.1广义反演法.............................................. 1.2.2奥克姆反演法............................................ 1.2.3快速松弛反演法.......................................... 1.2.4共轭梯度反演法.......................................... 1.2.5拟线性近似反演法......................................... 1.2.6聚焦反演法.............................................. 2.1全局搜索最优反演方法.......................................... 2.1.1二次函数逼近反演法....................................... 2.1.2多尺度反演法............................................ 2.1.3模拟退火反演法.......................................... 2.1.4量子路径积分反演算法..................................... 2.1.5遗传算法反演法.......................................... 2.1.6人工神经网络反演法....................................... 2.1.7贝叶斯统计反演.......................................... 2.1.8粒子群优化反演.......................................... 3大地电磁反演方法存在的问题.......................................... 4大地电磁反演技术发展方向............................................ 4.1复杂地电结构条件下电磁理论研究 ................................. 4.2提高反演方法速度的研究 ........................................ 4.3非线性反演理论研究............................................ 4.1混合反演方法的研究............................................ 4.2与其它资料的联合反演研究....................................... 5 学习总结 ........................................................

大地电磁信号分析与时频转换

大地电磁信号分析与时频转换 -----第一次电法实验报告 日期2013.10.21 下载3_SSMT2000文件夹后，阅读说明.TXT，安装软件。文件夹的子目录下还有一个同名文件“3_SSMT2000”，其下又有一个“SSMT2000_setup.exe”，双击打开，extract—>accept —>OK,把鼠标放在左侧的小电脑上，有“click here…”，单击后，对弹出的项目无需做任何修改，进行安装即可。然后，将EMT-SW拷贝到C盘根目录。 一.查看时间序列： 使用文件夹中原有的免安装软件SyncTSV.exe，双击打开，file->open ctrl O—>单击1—>Browse—>选择数据文件夹的数据XL140_1545—TSH和TSL中任意选择一个文件，打开—>OK—>loadall—>OK,即可查看时间序列，如下图 单击工具栏第五个图表—>OK，可查看能量谱密度谱，

二.时频转换： 打开之前安装的软件SSMT2000，TBL窗口中查找并打开数据，在下面窗口.TBL文件前打挑，单击selete all site TBLs，单击Use TBL Folder—>在Processing Parameters窗口下的.PRM 前打挑，—>单击edit PRM—>save results,选择结果的输出位置—>在小窗口中出现的.PRM文件前打挑—>单击save parameter —>是—>close。 单击edit TBL ，可以查看测点信息。单击Make PTF—>Save—>是，单击TS—>FT，程序开始进行变换，出现DOS界面，和计算文件。

【CN110068873A】一种基于球坐标系的大地电磁三维正演方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910388998.X (22)申请日 2019.05.10 (71)申请人 成都理工大学 地址 610059 四川省成都市成华区二仙桥 东三路1号 (72)发明人 王绪本　罗威　 (74)专利代理机构 成都天嘉专利事务所(普通 合伙) 51211 代理人 赵凯 (51)Int.Cl. G01V 3/38(2006.01) G01V 3/40(2006.01) (54)发明名称 一种基于球坐标系的大地电磁三维正演方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于球坐标系的大地电 磁三维正演方法，属于地球物理勘探技术领域， 包括以下步骤：a、建立大地电磁控制方程；b、在 球坐标系中，划分成若干个小的倒立四棱柱网格 单元；c、设置球坐标模型参数，构建磁场离散的 球坐标交错网格单元；d、对单个频率进行循环， 将大地电磁控制方程在球坐标交错网格单元进 行数值离散；e、求解线性方程组；f、由球坐标张 量阻抗公式计算阻抗，再带入卡尼亚视电阻率计 算公式求取测点处的视电阻率和相位。本发明能 够有效克服地球曲率对大地电磁三维深部探测 的干扰，避免因地球曲率所带来的计算误差，适 用于大地电磁三维正演数值模拟， 能够与地球模型更好的匹配， 精确度高。权利要求书1页 说明书11页 附图4页CN 110068873 A 2019.07.30 C N 110068873 A

1.一种基于球坐标系的大地电磁三维正演方法，其特征在于，包括以下步骤：a、建立大地电磁控制方程； b、在球坐标系中，沿r、θ、三个坐标轴方向，分别用若干平行的球面以不同的间距划分成若干个小的倒立四棱柱网格单元； c、设置球坐标模型参数，包括网格节点坐标、单元、节点编号和单元电阻率，构建磁场离散的球坐标交错网格单元； d、对单个频率进行循环，将步骤a中的大地电磁控制方程在步骤c中的球坐标交错网格单元进行数值离散，得到系数矩阵和右端项，组装到线性方程组中； e、求解线性方程组，迭代过程中开展散度校正，计算得到各个节点的场值； f、根据大地电磁场源，由球坐标张量阻抗公式计算阻抗，再带入卡尼亚视电阻率计算公式求取测点处的视电阻率和相位。 2.根据权利要求1所述的一种基于球坐标系的大地电磁三维正演方法，其特征在于：所述步骤a中，大地电磁控制方程采用忽略位移电流后的麦克斯韦尔积分方程形式。 3.根据权利要求1所述的一种基于球坐标系的大地电磁三维正演方法，其特征在于：所述步骤b中，划分成若干个小的倒立四棱柱网格单元是指沿θ轴方向剖分成N θ段，每段的编号i沿θ轴方向序号递增，i＝1,2,…,N θ，网格弧度为Δθ(i)(1,...,N θ)； 沿轴方向被剖分 成段， 网格弧度为沿r轴方向被剖分成N r 段，网格间距为Δr(k)(1,...,N r )。 4.根据权利要求1所述的一种基于球坐标系的大地电磁三维正演方法，其特征在于：所述步骤f中，大地电磁场源，分解为两个正交源场等效作用的结果，表征为S θ 和两个极化模式。权　利　要　求　书1/1页2CN 110068873 A

大地电磁测深一维正演——地电学实验报告.讲义

实验报告 课程名称：地电学 课题名称：大地电磁层状模型数值模拟实验专业：地球物理学 姓名：xx 班级：06xxxx 完成日期：2016 年11月26日

目录 一、实验名称 (3) 二、实验目的 (3) 三、实验要求 (3) 四、实验原理 (3) 五、实验题目 (4) 六、实验步骤 (4) 七、实验整体流程图 (8) 八、程序及运行结果 (9) 九、实验结果分析及体会 (14)

一、实验名称 大地电磁层状模型数值模拟实验 二、实验目的 （1）学习使用Matlab编程，并设计大地电磁层状模型一层，二层，三层正演程序 （2）在设计正演程序的基础上实现编程模拟 （3）MATLAB软件基本操作和演示 . 三、实验要求 （1）利用MT一维测深法及其相关公式，计算地面上的pc视电阻率和ph相位，绘制视电阻率正演曲线和相位曲线并分析。 （2）利用Matlab软件作为来实现该实验。 四、实验原理 （一）、正演的概念： 正演是反演的前提。在实际地球物理勘探中，一些模型的参数是不容易确定的，如埋藏在地下的地质体模型的岩性、厚度、产状等参数，我们把这些描述未知模型的参数的集合定义为“模型空间”。为了获得这些模型参数，可以利用那些可以直接观测的量来推测，而这些能够直接观测的量的集合则被称作“数据空间”。如果把模型空间中的一个点定义为m，把数据空间中的一个点定义为d，按照物理定律，可以把两者的关系写成 式中，G为模型空间到数据空间的一个映射。我们把给定模型m求解数据d的过程称为正演问题。 （二）、MT一维正演模型简介 大地电磁法作为一种电磁类勘探方法，它的模型参数为一组能够表征地球物理勘探目标体的电性参数，即目标体电阻率和相应层的层厚度。所谓一维模型，即介质在三维空间中沿两个方向上模型参数是不变的，只在另一个方向上特征属