[發明專利]基于數據動態控制時間光滑約束的四維電阻率反演方法

有效

• 申請號: 201810621985.8
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN109001826B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 劉征宇;龐永昊;王寧;劉沈華;劉斌;范克睿;王靜;徐輝;張崇民
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明公開了一種基于數據動態控制時間光滑約束的四維電阻率反演方法，將采集過程得到的電阻構成數據集合，定義采集一組完整數據集用時和一次反演解譯所需時間；將采集的完整數據集均分為多份，對拆分后的小份數據進行重組，得到重組數據集；定義數據響應因子，構造動態調整時間光滑度的四維電阻率反演的目標函數；根據數據響應因子，選取合適的時間光滑因子，構造動態調整時間光滑度的四維電阻率反演方程，求解模型參數增量向量，迭代反演后，求得最終反演結果。

技術領域

本發明涉及一種基于數據動態控制時間光滑約束的四維電阻率反演方法。

背景技術

四維電阻率層析成像技術可以用來表征在地球表面發生的動態過程。該技術通過捕獲與時間有關的電導率變化，來反演和解析所監測過程相關的空間屬性變化。近年來，已經廣泛的應用于環境監測，工程建設和水文地球物理研究等領域，是一種精細化監測的好手段。

目前的監測系統，可以通過安裝永久性的現場傳感器和遙測技術，遠程啟動和控制數據采集，高度自動化的對數據傳輸和處理。與人工重復測量和手動控制永久性設施相比，可以顯著的提高時間分辨率。而自動化處理和反演需要測量數據集具有一致性和完整性，故儀器一方面考慮了測量數據與特定數據集相關的固有關系，例如電極排列；另一方面提供了時間推移處理的框架和后續數據集之間相互依賴的分析。它為四維電阻率層析成像技術提供了一個先決條件，可以使用以前收集的數據來自動地改進獲取和解釋新數據。因此優化采集方案和協調連續數據集之間的依賴關系是未來的一個發展重點。

目前，電法監測的研究取得了一定的效果，但仍存在以下關鍵問題，尚未解決：

①傳統的四維電阻率反演方法應用于監測過程時，通常需要等待一組或多組完整排列的數據采集完畢后再進行反演解譯。現行的計算機或服務器計算效率已經得到大幅提高，一般而言，監測過程中采集數據的耗時大于反演計算耗時，反演計算快速的優勢并沒有得到最大程度的發揮。

②現有的電法監測通常是在時間維度上，建立連續數據集之間的相互依賴關系。這些時間正則化和空間正則化結合的技術，減少了反演偽像產生，但時間正則化可能會使一個模型的時間域過于平穩，不利于發現瞬時變化。被監測區域地質條件往往是復雜的，地下過程是快速多變的。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種基于數據動態控制時間光滑約束的四維電阻率反演方法，本發明更加高效的利用反演計算快速的優勢，進一步提高監測質量和捕獲潛在的小規模瞬態事件的能力。通過改進了觀測數據的提取方式，以及根據觀測數據的變化大小來調整時間域上的光滑度，大大減少了反演過程中的假異常，提高捕獲潛在的小規模瞬態事件的能力，可以更早的、更加準確的發現異常體的形態和定位。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于數據動態控制時間光滑約束的四維電阻率反演方法，包括以下步驟：

(1)將采集過程得到的電阻構成數據集合，定義采集一組完整數據集用時和一次反演解譯所需時間；

(2)將采集的完整數據集均分為多份，對拆分后的小份數據進行重組，得到重組數據集；

(3)定義數據響應因子，構造動態調整時間光滑度的四維電阻率反演的目標函數；

(4)根據數據響應因子，選取合適的時間光滑因子，構造動態調整時間光滑度的四維電阻率反演方程，求解模型參數增量向量，迭代反演后，求得最終反演結果。

所述步驟(1)中，對某區域進行監測，連續進行數據采集，使用某種特定的電極排列，如溫納裝置、施倫貝爾裝置、bipole-bipole(跨孔裝置)或某幾種裝置的組合，對AB兩點供電，測量MN的電位差，除以此時的供電電流，即可獲得電阻數據。

所述步驟(2)中，對拆分后的小份數據進行重組，將任意相鄰的多份數據重新組合為新的完整數據集，稱為重組數據集。