[發明專利]一種圓錐型場源瞬變電磁反演方法

有效

• 申請號: 202111157516.3
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113933905B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 楊海燕;劉志新;汪凌;儲丹華;顧艷艷;李哲;楊夫杰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01V3/28
• 分類號: G01V3/28;G01V3/38;G06F30/20;G06F17/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了一種圓錐型場源瞬變電磁反演方法，屬于瞬變電磁探測技術領域。本發明基于OCCAM反演算法，提出了一種圓錐型場源瞬變電磁反演方法。OCCAM法是一種帶平滑約束的最小二乘反演，受初始模型影響小，運算穩定收斂，是一種有效的數據反演處理方法。本發明的反演方法不需要依賴于初始模型。對初始模型沒有特別要求，且計算效率高。本發明采用OCCAM法得到的反演電阻率更接近模型電阻率。本發明反演采用簡化后的拉格朗日乘子算法使得反演仍穩定、速度更快、結果更真實。本發明方法使得反演深度更接近層界面，尤其對目標層底界面的分辨能力獲得加強，表現出較好的分層效果。

技術領域

本發明涉及一種圓錐型場源瞬變電磁反演方法，具體涉及一種基于OCCAM反演算法的圓錐型場源瞬變電磁數據的反演方法，屬于瞬變電磁探測技術領域。

背景技術

瞬變電磁法(TEM)逐漸被應用于礦山巷道、交通隧道和地下空間探測，受到有限地下空間的限制，只能采用小尺寸發射-接收裝置，如多匝小回線裝置。楊海燕等發明了一種圓錐型場源裝置，如圖1所示，與多匝小回線裝置相比，圓錐型裝置具有互感低、關斷時間短和“盲區”范圍小的優點。但是，用于處理圓錐型場源探測資料的方法較少。

目前，用于圓錐型場源瞬變電磁的資料處理方法，主要有如下幾種：

(1)楊海燕,李鋒平,岳建華,劉旭華,趙海嬌.基于“煙圈”理論的圓錐型場源瞬變電磁優化反演.中國礦業大學學報,2016,45(06):1230-1237.該論文提出了將“煙圈”反演結果轉換到頻率域作為初始模型，采用最小二乘正則化方法對反演結果進行改進的反演方案。

(2)楊海燕,李鋒平,Chen?Shen-En,岳建華,郭福生,陳曉,張華.An?inversion?oftransient?electromagnetic?data?from?a?conical?source.Applied?Geophysics,2018,15(Z1):545-555+570.該論文提出了根據“煙圈”反演結果設定初始模型的阻尼最小二乘反演方法。對瞬變電磁正演所獲得的視電阻率進行“煙圈”反演，以“煙圈”反演結果設定的初始模型在頻率域內進行了阻尼最小二乘反演。同時，提出了以“煙圈”反演曲線的極值點和拐點為基點，建立阻尼最小二乘反演初始模型的方法。

(3)黃剛,楊海燕,李鋒平,彭峰,焦俊俊,劉建鵬.圓錐型場源瞬變電磁數據AWPSO算法優化反演.地球物理學進展:1-13[2021-09-08].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2982.p.20201109.1151.072.html.該論文提出了采用粒子群優化算法(PSO)和神經網絡算法(BP)對圓錐型場源探測數據進行反演的方案，改進了一種基于神經網絡算法Sigmoid函數的自適應加權粒子群優化(AWPSO)算法。

但上述反演方法的分層能力比較弱，為了使反演深度更接近層界面，加強對目標層底界面的分辨能力，獲得較好的分層效果，需要提出一種新的圓錐型場源瞬變電磁反演方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種圓錐型場源瞬變電磁反演方法，該方法使得反演深度更接近層界面，尤其對目標層底界面的分辨能力獲得加強，表現出較好的分層效果。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種圓錐型場源瞬變電磁反演方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，讀入初始模型m₁即初始電阻率，根據初始模型m₁構造粗糙度矩陣，設置初始拉格朗日乘子

步驟2，對于第k次迭代，計算當前模型m_k對應的正演數據F[m_k]、雅克比矩陣J_k以及數據擬合差X²；