[發(fā)明專利]一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的粗糙介質(zhì)電磁響應(yīng)電阻率成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911093615.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN110888172B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嵇艷鞠;吳瓊;姜曜;趙雪嬌;關(guān)珊珊;黎東升;王遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V3/38
• 分類號(hào): G01V3/38;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 沈陽銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發(fā)明基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的粗糙介質(zhì)電磁響應(yīng)電阻率成像方法，將粗糙介質(zhì)的卷積型狀態(tài)方程代入麥克斯韋方程中，推導(dǎo)長(zhǎng)導(dǎo)線源的粗糙介質(zhì)頻域電磁響應(yīng)公式；計(jì)算粗糙介質(zhì)模型的頻域地空電磁響應(yīng)，構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本集；將地空電磁實(shí)測(cè)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲抑制等預(yù)處理，采用正則化法將實(shí)測(cè)時(shí)域電磁數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域電磁響應(yīng)；結(jié)合測(cè)區(qū)的地質(zhì)資料及巖石物性信息，確定地下介質(zhì)的粗糙度β值，建立基于粗糙介質(zhì)的電阻率成像最優(yōu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻率電磁響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)提取獲得地下介質(zhì)電阻率；再根據(jù)頻域粗糙介質(zhì)廣義趨膚深度公式計(jì)算獲得深度參數(shù)，最后進(jìn)行電阻率?深度成像。本發(fā)明方法與傳統(tǒng)電阻率成像方法相比，提高了電阻率和深度雙參數(shù)的解釋準(zhǔn)確性和成像精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地球物理勘探領(lǐng)域，尤其適用于符合實(shí)際地質(zhì)情 況下粗糙介質(zhì)模型的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的粗糙介質(zhì)電磁響應(yīng)電阻率成像 方法。

背景技術(shù)

在地球物理勘探領(lǐng)域的電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)成像中，電阻率與探測(cè)深度 是其中十分重要的參數(shù)，傳統(tǒng)均勻半空間模型的趨膚深度未考慮地 下粗糙介質(zhì)的電導(dǎo)率具有頻散特性。

目前有關(guān)于電阻率成像的研究，Wang和Chen(1989)提出的Born 迭代法被廣泛采用。關(guān)于電阻率深度的計(jì)算，陳衛(wèi)國(guó)(2014)提出了使 用接地導(dǎo)線源作為激勵(lì)，計(jì)算了相關(guān)的趨膚深度。

CN201811362820.X公開了一種人工場(chǎng)源頻域電場(chǎng)梯度遠(yuǎn)區(qū)視電 阻率快速成像方法，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理，電場(chǎng)梯度計(jì)算，電場(chǎng)梯度視電 阻率計(jì)算，空間成像，將測(cè)量頻率對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為視深度，繪制測(cè)線上的 視電阻率-視深度擬斷面圖。

CN201410748111.0公開了一種三維電阻率成像系統(tǒng)，包括主機(jī)和 多個(gè)測(cè)量單元，所述主機(jī)包括上位機(jī)和下位機(jī)；所述測(cè)量單元包括子 站和多個(gè)電極；所述上位機(jī)通過RS232總線與所述下位機(jī)通訊；所述 下位機(jī)通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線與所述子站通訊；所述下位機(jī) 通過所述控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線和所述子站與所述電極通訊。

CN201810762046.5公開了一種基于深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人體組 織電導(dǎo)率分布重建方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：獲取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 訓(xùn)練數(shù)據(jù)；構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)具體參數(shù)；根據(jù)得到的具體參數(shù)，對(duì)待重建成像體進(jìn)行三維重建， 得到成像體內(nèi)部電導(dǎo)率分布。系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)獲取模塊，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模 塊，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模塊，圖像重建模塊。本發(fā)明通過對(duì)成像體外部不同位 置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的學(xué)習(xí)得到電導(dǎo)率重建網(wǎng)絡(luò)，從而提高三維電導(dǎo) 率重建速度和分辨率。

但是上述電阻率、深度計(jì)算方法是基于均勻介質(zhì)理論下進(jìn)行求解 的，而實(shí)際地下介質(zhì)具有復(fù)雜的非均質(zhì)特性,即實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)采用粗 糙介質(zhì)模型描述更為準(zhǔn)確，導(dǎo)致電阻率、深度計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有偏差， 因此影響數(shù)據(jù)解釋結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以對(duì)實(shí)際地質(zhì)情況下定義的粗糙 介質(zhì)模型電磁響應(yīng)的電阻率成像方法研究具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有電阻率成像的不足，提出了一種基于 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的粗糙介質(zhì)電磁響應(yīng)電阻率成像方法。

一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的粗糙介質(zhì)電磁響應(yīng)電阻率成像方法，該方 法包括如下步驟：

1)將粗糙介質(zhì)的卷積型狀態(tài)方程代入麥克斯韋方程中，推導(dǎo)長(zhǎng) 導(dǎo)線源的粗糙介質(zhì)頻域電磁響應(yīng)公式；

2)根據(jù)步驟1的粗糙介質(zhì)頻域電磁響應(yīng)公式，計(jì)算粗糙介質(zhì)模 型的頻域地空電磁響應(yīng)，構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本集；

3)將地空電磁實(shí)測(cè)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，采用正則化法將實(shí)測(cè) 時(shí)域電磁響應(yīng)轉(zhuǎn)化為頻域電磁響應(yīng)；

4)獲取野外測(cè)區(qū)的地質(zhì)資料及巖石物性信息，確定測(cè)區(qū)地下介 質(zhì)的粗糙度值β，確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層個(gè)數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)以及訓(xùn)練函數(shù)， 將樣本集作為輸入數(shù)據(jù)傳入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行訓(xùn)練，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn) 練，確定可用于粗糙介質(zhì)電磁數(shù)據(jù)解釋的最優(yōu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；