重力勘探及其应用

重力勘探主要是通过测量由地下密度不均匀体引起的重力异常来推断测区的地质构造或矿产分布情况等.重力数据通过整理、各项校正、异常分离等可以得到勘探目标的重力异常特征.通过解重力反演问题,可以确定地质体的埋深、大小等几何参数、密度等物性参数以及密度分界面的起伏.实际应用中,要尽可能多的利用已有的信息约束反演过程,从而提高反演结果的质量.重力勘探在区域地质构造研究、寻找矿产、油、气资源、工程地质调查、水文地质调查等领域中发挥着重要的作用.实例说明,不同的地质特征对应不同的重力异常特征,重力勘探正是利用获得的异常特征分析、推断测区的地质构造.     

基于不等式约束的重力三维聚焦反演

聚焦反演是目前较受关注的重力反演方法之一,能较好地还原异常体的紧凑构造和物性差异较大的边界,此外,不等式约束可以将反演参数限制在有意义的范围内,可以改善反演的多解性。基于此,本文将这两种思路融入重力三维反演中,引入对数转换函数法,实现了基于不等式约束的三维重力聚焦反演。模型试验表明：聚焦反演可以较准确地还原密度异常体的形状和范围,但在深部仍然存在虚假异常现象,而基于不等式约束的聚焦反演方法可以有效压制假异常,改善反演多解性问题;此外,分区域不等式约束可以提高先验物性信息应用的灵活性,获得更逼近真实模型的解。     

大地电磁测深和重力数据贝叶斯联合反演

贝叶斯反演是地球物理联合反演领域的研究热点。目前,虽已有其他方法之间的贝叶斯联合反演文献发表,但鲜有文献涉及大地电磁测深(MT)和重力数据贝叶斯联合反演。现基于非常快速的模拟退火(VFSA)算法实现了MT和重力数据贝叶斯同步联合反演。将MT和重力联合反演的解表达为电阻率和密度的后验概率密度分布,并提取了电阻率和密度的最大后验概率解、均值解和最终迭代解。模型试验表明,参考多种解的表达有助于获得更加接近实际的解,认识解的多解性和不确定性。     

重力异常稳健迭代密度界面反演研究

重力异常界面反演是重力勘探中的一个重要研究课题,它是一个求解第一类Fredholm非线性积分方程问题,目前情况下直接求解比较困难,只能采用拟合法或逐步线性化办法实现反演计算.在计算过程中,由于反演的不适定性,往往不能很好地获得反演解.我们从二度体重力异常正演公式出发,导出地下界面迭代反演的计算公式;然后利用广义似然函数对模型参数进行优化选择,从而获得模型参数修正量迭代计算方法,实现二度体单一密度界面的稳健迭代(最小二乘加权迭代)反演.模型计算表明方法可以很好地反演出地下界面.     

模拟退火算法及其在多层密度界面反演中的应用

模拟退火算法是以固体退火过程为物理背景的全局优化算法,具有全局寻优的能力,是一种有效的非线性组合优化算法。模拟退火反演算法实质是利用了地球物理反演问题求解过程与熔化固体退火过程的相似性,模拟其达到最低能量状态为系统目标函数的最优解。本文概要地介绍了模拟退火法的基本原理,解的接受准则,模拟退火法的实现方法、特点及其局限性。总结了近年来对模拟退火方法进行的改进,并给出了模拟退火法在多层密度界面反演中的实例。     

基于重力异常迭代延拓的南海海底地形反演

通过迭代延拓法对重力异常进行向下延拓,并对导纳法反演的中国南海海底地形进行精度评估。首先,利用HY-2A高度计数据通过最小二乘配置法计算得到重力异常,使用迭代延拓法将重力异常延伸至延拓面;然后,利用重力异常与海底地形的相干性,确定海深反演波段为20～115 km。基于CRUST 1.0全球地壳模型,得到均衡补偿模型参数,海深反演结果表明,均衡补偿导纳海深模型比未补偿导纳海深模型的精度提高约9 m,并且两个反演水深模型略优于ETOPO1水深模型和DTU10水深模型,利用迭代延拓法提升重力异常计算海底地形的精度;最后,给出影响海底地形反演精度的主要因素。     

基于Tikhonov 正则化微分形式的重力2D密度反演方法及其在鄱阳盆地的应用

详细讨论了用于计算重力密度分布的2D密度模型方法。该方法将已知地质地球物理数据作为先验信息以相对和绝对约束的形式引入反演方程中,从而在很大程度上减少了反演的多解性。首次利用洪吉诺夫正则化方法的微分形式处理重力数据的反问题,解决了方程解的病态性的同时进一步提高了反演结果的精度。将该反演方法应用于鄱阳湖盆地的剖面重力数据反演中,根据反演结果及重震综合解释结果将该盆地划分为三个构造分区。     

使用修正的模拟退火数据处理以提高椭偏测量中薄膜参数的精度

数据处理一直是椭偏测量术获取高精度薄膜结构参数的一个难点.有研究者曾将模拟退火算法引入到单波长消光椭偏仪的数据处理中,针对该模拟退火数据处理在获取实验薄膜样品结构参数准确解时出现的困难,本文对其进行了一定的修正:提出了在利用模拟退火算法反演求解薄膜结构参数时引入两种不同测量误差的方法;考虑到多角度测量法在不恰当增加入射角时极易破坏求解的收敛性而得到多解伪解情况,故改选用内外反射法测量吸收薄膜样品.通过大量的模拟计算和实验测量,其结果表明修正后的模拟退火数据处理方法在模拟计算和实验测量中均适用,且能有效避开伪解,得到高精度真值,是提高薄膜参数精度的有效方法之一;同时采用两种不同测量误差的方法还可作为解稳定性和正确性的判据之一.     

模拟退火算法在药物动力学参数反演中的应用

介绍了模拟退火算法的原理和求解方法,并将其用于药物动力学参数的反演,在利用残数法求得解的基础上确定了各参数的变化区间,在Matlab语言环境下实现了该算法,并与残数法、IGS-M法的结果相比较,数值结果表明,模拟退火算法简单、准确,能更好地实现最优拟合。     

基于卷积神经网络的重力异常反演

重力异常反演是地球勘探中常用的方法,它是通过地表观测重力异常推断地下介质的密度分布。针对传统反演方法存在的多解性、初始模型依赖和计算时间较长等问题,本文提出一种基于卷积神经网络(CNN)的重力异常反演方法,该方法首先通过大量正演计算获得训练数据集;然后采用该数据集训练CNN网络,使其建立从地表观测重力异常到地下密度模型之间的映射关系;最后将重力异常数据输入到训练好的卷积神经网络,得到对应的地下密度模型。实验结果表明,该方法能快速、准确的反演出地下重力异常体的密度、位置和形状,具有较强的泛化能力,能有效解决重力异常反演问题。     

基于模型分块交叉移动的学习型模拟退火算法地震反演

针对地震非线性反演问题,提出一种基于模型分块交叉移动的学习型模拟退火的全局优化地震反演方法.其步骤为:首先,在模拟退火算法及粒子群算法基础上,在算法模型扰动项里面加入1个向目标优化的方向移动的学习项;其次,针对地震反演模型数量多及地震记录为褶积形式的特点,采用模型分块交叉移动的方法来实施模拟退火反演,给出模型分块交叉移动的学习型模拟退火算法流程.研究结果表明:该方法具有收敛速度快、精度高、实现简单、高效的特点,可以用于其他多维多极值的目标函数反演.     

概率成像方法对台阶模型的成像

对重力场中的台阶模型进行了概率成像研究.这种方法不是对台阶本身进行成像,而是对台阶模型的顶点成像,由此,可根据顶点推断出台阶模型的几何参数.这种方法可仅使用一条重力异常曲线,反演计算特别简单,成像结果表明,这种方法是可行的.     

重力场中概率成像方法对脉状矿体的识别

重力场概率成像方法对复杂地质体的成像效果较差，提出一种较好的适用于脉状矿体模型的改进方法．把重力异常场看作位于脉状矿体顶点的点源产生的场，从而把对脉状矿体的成像转换成对脉状矿体的顶点成像，并根据顶点推断脉状矿体的几何参数．脉状矿体的正反演结果表明。这种方法是可行的．     

低磁纬度磁界面反演

指出了低磁纬度地区化极存在的误差,研究了磁异常数据的模拟退火反演方法,以立方体单元剖分网格充填磁场参数后模拟磁界面,同时反演磁界面,并结合模拟退火非线性算法的特点,研究易于加入约束条件的、方式灵活的建模方法,设计磁异常结构较复杂的模型.通过模型试验和实际资料处理,验证了该方法的正确性.     

东川矿区1∶5万重力资料地改及地质效果

在某一特定的重力勘探区，用统一的校正密度来作地改是不合理的．作者将新兴的几何学——分形分析理论引入重力勘探领域，把布格异常分形维最小的校正密度作为最佳校正密度．在此基础上，对东川矿区重力数据进行了处理，获得了本区的分区布格校正密度，并对其进行了三角面高精度的地形改正，得到了该区较为可靠的重力异常，使其地质意义更加明确．     

可视化动态编辑在重力模拟退火反演中的应用

以重力模拟退火反演为例对传统模式进行改造,引进可视化动态编辑技术,实现建模、参数设置和计算结果的"透明化",为在综合先验约束信息条件下进行精细反演,监测反演状态,适当干预反演,提高反演合理性提供了一种方法.