浅层电震非线性反演理论的研究

作     者：扈本娜 

作者单位：石家庄经济学院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘国辉;杨成林

授予年度：2013年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：非线性联合反演 差分进化算法 直流电阻率测深 瑞利波法 

摘      要：随着对浅层地球物理勘探解释精度要求的提高，加之单种方法反演多解性的存在，往往利用一种地球物理方法难以满足其勘探要求，则必须运用两种或两种以上的综合地球物理方法，做到各方法间优势互补，丰富地球物理异常的信息量，实现综合地球物理异常的联合反演，才能使其多解性得到有效的限制或避免，进而提高资料的解释精度。所谓联合反演是综合地球物理勘探的重要定量解释手段，而目前所研究的联合反演方法多采用线性局部最优化方式，不仅使其严重依赖初始模型的选择,且易陷入局部最优解，特别是对地下薄层引起的局部异常更为难以达到满意的拟合反演效果。因此，开展综合地球物理异常的非线性联合反演理论的研究已成当前地球物理反演研究的前沿性课题。 近年来直流电阻率测深法和瑞利波法因其技术方法较为成熟，在浅层地球物理勘探的测深领域中均发挥着重要的作用，鉴于单一的方法存在着多解性，也时常将二者以综合物探方法的形式被利用，但目前对其异常反演解释仍处于各自单独进行、而又往往限于线性或线性化反演理论之上，故有必要对其进行非线性联合反演理论的研究。对此，本文首次将差分进化算法用于直流电阻率测深法和瑞利波法的联合反演中，利用差分进化过程中群体内差异向量指导和群体中个体之间的信息交换进行不依赖于梯度信息的启发式全局搜索，发挥其算法的易用性、强大的全局搜素能力、鲁棒性强等优点，建立起一套完整的浅层电震非线性联合反演方法理论。 本文从直流电阻率测深法与瑞利波勘探的理论分析入手，首先系统地分析了直流电阻率测深法和瑞利波法的原理和正演理论，而后在对差分进化算法及其特点、主要参数性质等相关内容深入分析研究的基础上，建立直流电阻率测深和瑞利波法的一维非线性联合反演理论模型。通过试验分析，选择一组合适的反演组合参数，并利用Matlab系统平台编制出基于差分进化算法的直流电阻率测深法和瑞利波法的联合反演程序。经过理论模型试算，表明其联合反演模型具有较强的稳定性和较大的可推广能力。最后，将编制好的联合反演程序用于典型已知钻孔旁直流电阻率测深和瑞利波资料等的联合反演之中，进一步证实其拟合反演精度相比现有的解释方法有明显的提高，运算所耗机时也有明显的减少。 研究成果表明：基于差分进化算法的直流电阻率测深法与瑞利波法联合反演方法可有效避免或限制单一方法的多解性问题，并具有反演收敛速度快，拟合精度高和推广能力强的优势。本课题的成果开辟了地球物理联合反演的又一非线性理论的新领域，完全可将其进一步推广应用于其它地球物理方法的联合反演及二维或三维联合反演理论之中。