吉林大学学报(工学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (6): 2020-2025.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201506041

• • 上一篇    下一篇

航空瞬变电磁反演中灵敏度的快速高精度计算

王琦1，2， 林君1，2， 于生宝1，2， 王凌群1，2， 李冰冰1，2， 朱凯光1，2   

  1. 1.吉林大学 地球信息探测仪器教育部重点实验室,长春 130026;
    2.吉林大学 仪器科学与电气工程学院,长春 130026
  • 收稿日期:2014-05-13 出版日期:2015-11-01 发布日期:2015-11-01
  • 通讯作者: 朱凯光(1970-),女,教授,博士生导师.研究方向:地球物理电磁探测及随机信号处理.E-mail:zhukaiguang@jlu.edu.cn
  • 作者简介:王琦(1988-),女,博士研究生.研究方向:航空电磁法正、反演.E-mail:wangqi19880115@126.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(41274076); “863”国家高技术研究发展计划项目(2013AA063904); 国家重大科研装备研制项目(ZDYZ 2012_1_03); 吉林大学研究生创新基金项目(2014023)

Calculation of sensitivities for airborne electromagnetic inversion progress

WANG Qi1,2, LIN Jun1,2, YU Sheng-bao1,2, WANG Ling-qun1,2, LI Bing-bing1,2, ZHU Kai-guang1,2   

  1. 1.Key Laboratory of Geo-Exploration Instrumentation, Ministry of Education,Jilin University, Changchun 130026, China;
    2.College of Instrumentation & Electrical Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China
  • Received:2014-05-13 Online:2015-11-01 Published:2015-11-01

RICH HTML

0   

PDF (PC)

458

摘要： 为了满足在航空电磁反演迭代过程中灵敏度的计算要求,提出了多步长差分累加算法,以差分代替微分计算,用差分步长系数控制累加次数,通过多个步长中心差分结果的累加平均,实现了灵敏度的快速高精度计算。计算了多组大地模型灵敏度,结果表明:差分步长系数选取10,灵敏度矩阵元素的误差均可控制在0.1%以内。与传统中心差分方式和解析法进行对比分析,得到多步长差分累加算法在计算精度上优于中心差分方法;在计算速度上优于解析法,对于15层大地模型,计算速度提高5倍。最后,通过航空瞬变电磁反演仿真实例,证明了该算法能够满足航空电磁海量数据对反演精度和反演速度的要求。

关键词: 勘查技术, 航空瞬变电磁, 灵敏度, 多步长差分累加算法, 反演

Abstract: To meet the requirements of the sensitivities during the airborne electromagnetic inversion iteration, a variable step size difference accumulation algorithm is proposed. Based on the idea of replacing the derivative by difference, and adjusting the accumulating time by difference step coefficient, a fast high-precision algorithm is realized. The sensitivity matrix of multi-group earth model is calculated. The results show that the error of the sensitivity matrix is within 0.1% when the coefficient of difference step is usually selected 10. Comparison with the routine center differential algorithm and the analytical method indicates that the variable step size difference accumulation algorithm is superior to center differential algorithm in calculation accuracy, and is better than analytical method in calculation speed. Finally, the proposed algorithm is applied to airborne inversion simulation to prove its effectiveness.

Key words: perambulation technology, airborne time domain electromagnetic, sensitivities, variable step size difference accumulating algorithm, inversion

中图分类号: 

  • P631
[1] 晋光文. 大地电磁资料的灵敏度研究[J]. 地球物理学报,1991,34(3):465-473.
Jin Guang-wen. Research on sensitivities for the magnetotelluric data[J]. Chinese Journal of Geophysics,1991,34(3):465-473.
[2] 肖晓,汤井田. 大地电磁测深二维灵敏度分析[C]∥第十届中国国际地球电磁学术讨论会论文集.南昌,2011:230-232.
Xiao Xiao,Tang Jing-tian.Sensitivity analysis of two-dimensional magnetotelluric data[C]∥The 10th China International Geo-electromagnetic Workshop.Nanchang,2011:230-232.
[3] Farquharson C G, Oldenburg D W. Approximate sensitivities for the electromagnetic inverse problem[J]. Geophysical Journal International,1996,126(1):235-252.
[4] McGillivray P R, Oldenburg D W. Calculation of sensitivities for the frequency-domain electromagnetic problem[J]. Geophysical Journal International,1994,116(1):1-4.
[5] 沈金松,孙文博. 电磁响应的互换原理及其在响应灵敏度计算中的应用[J]. 勘探地球物理进展,2008,31(1):25-33.
Shen Jin-song, Sun Wen-bo. Reciprocity of electromagnetic response and its application in sensitivity calculation[J]. Progress in Exploration Geophysics,2008,31(1):25-33.
[6] 李建平,李桐林,张辉, 等. 不规则回线源层状介质瞬变电磁场正反演研究及应用[J]. 吉林大学学报: 地球科学版,2006,35(6):790-795.
Li Jian- ping, Li Tong-lin,Zhang Hui,et al. Study and application of the TEM forward and inversion problem of irregular loop source over the layered medium[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition),2006,35(6):790-795.
[7] 林长佑,扬世荣. 瞬变电磁晚期场资料的一维反演[J]. 西北地震学报,1994,16(2):71-78.
Lin Chang-you,Yang Shi-rong. 1D inversion of transient electromagnetic late time field[J]. Northwestern Seismological Journal,1994,16(2):71-78.
[8] 熊彬, 罗延钟, 强建科. 瞬变电磁2.5维反演中灵敏度矩阵计算方法[J]. 地球物理学进展,2004,19(3):616-620.
Xiong Bin, Luo Yan-zhong, Qiang Jian-ke. Methods for calculating sensitivities for 2.5-D transient electromagnetic inversion[J]. Progress in Geophysics,2004,19(3):616-620.
[9] 毛立峰. 超宽带电磁法正演模拟及反演成像[D]. 成都:成都理工大学信息工程学院,2007.
Mao Li-feng. The forward simulation and inversion imaging of the ultra wide band electromagnetic method[D]. Chengdu:College of Information Engineering,Chengdu University of Technology,2007.
[10] 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[J]. 地球物理学报,2006,49(4):1226-1234.
Hu Zu-zhi, Hu Xiang-yun,He Zhan-xiang. Pseudo-three-dimensional magnetotelluric inversion using nonlinear conjugate gradients[J]. Chinese Journal of Geophysics,2006,49(4):1226-1234.
[11] Rodi W, Mackie R L. Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2-D magnetotelluric inversion[J]. Geophysics,2001,66(1):174-187.
[12] Spitzer K. The three-dimensional dc sensitivity for surface and subsurface sources[J]. Geophysical Journal International,1998,134(3):736-746.
[13] 罗勇. 时间域航空电磁一维正反演研究[D]. 成都:成都理工大学地球物理学院,2013.
Luo Yong. The modeling and inverse of one dimensional time domain electromagnetic[D]. Chengdu:College of Geophysics,Chengdu University of Technology,2013.
[14] Constable S C, Parker R L, Constable C G. Occam's inversion; a practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data[J]. Geophysics,1987,52(3): 289-300.
[15] 周道卿,谭捍东,王卫平. 频域航空电磁资料Occam反演研究[J]. 物探与化探,2006,30(2):162-165.
Zhou Dao-qing, Tan Han-dong,Wang Wei-ping. The Occam inversion in FAEM data processing[J]. Geophysical & Geochemical Exploration,2006,30(2):162-165.
[1] 臧国帅, 孙立军. 基于惰性弯沉点的刚性下卧层深度设置方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1037-1044.
[2] 罗士栋, 巴晓辉, 王云, 陈杰. 一种高灵敏度Galileo E1B/C联合捕获方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1617-1624.
[3] 林君, 赵越, 蒋川东, 王应吉. 基于优化Block反演的地面磁共振测深新方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 530-539.
[4] 闫光, 庄炜, 刘锋, 祝连庆. 具有增敏效果的光纤光栅应变传感器的预紧封装及传感特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1739-1745.
[5] 高明亮， 于生宝， 郑建波， 徐畅， 张堃， 栾卉. PSBP在高密度电阻率法二维反演中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(6): 2026-2033.
[6] 张泽星, 陈国迎, 宗长富. 基于灵敏度分析的EPS转向性能试验客观评价指标[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1043-1048.
[7] 柯俊, 陈志勇, 史文库, 施腾, 张一京, 郭福祥. 基于振动控制的客车地板模态分析及结构优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(3): 719-725.
[8] 李元春，王蒙，盛立辉，赵博. 液压机械臂基于反演的自适应二阶滑模控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(1): 193-201.
[9] 陈书明, 彭登志, 王登峰, 梁杰. 车内低频噪声声固耦合及试验优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(6): 1550-1556.
[10] 赵世佳, 徐涛, 陈炜, 谭丽辉. 接近亏损系统模态灵敏度分析的有效算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(增刊1): 497-499.
[11] 巫威眺, 靳文舟, 任然. 单线公交车辆组合调度与购车计划的双层规划模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(05): 1196-1203.
[12] 周逢道, 王金玉, 唐红忠, 张赫, 周继瑜. 近地表电磁探测多频数字驱动信号产生技术[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 682-687.
[13] 郭烈, 黄晓慧, 葛平淑, 张广西, 岳明. 基于反演法的智能车辆弯路换道轨迹跟踪控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(02): 323-328.
[14] 杜艳丽, 唐志国, 李元春. 基于扩张状态观测器与动态面控制的可重构模块机器人反演分散控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(02): 466-471.
[15] 李静, 胡云安, 温玮. 非周期时变非线性系统自适应迭代学习控制 [J]. , 2012, (03): 702-708.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发