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含噪声数据反演的概率描述

地球物理学报 2008年第3期51卷 901-907页

作者：杨迪琨胡祥云中国地质大学地球物理与空间信息学院武汉430074

根据贝叶斯理论给出了对含噪声地球物理数据处理的具体流程和方法,主要包括似然函数估计和后验概率计算.我们将数据向量的概念扩展为数据向量的集合,通过引入数据空间内的信赖度,把数据噪声转移到模型空间的概率密度函数上,即获得了反... 详细信息

根据贝叶斯理论给出了对含噪声地球物理数据处理的具体流程和方法,主要包括似然函数估计和后验概率计算.我们将数据向量的概念扩展为数据向量的集合,通过引入数据空间内的信赖度,把数据噪声转移到模型空间的概率密度函数上,即获得了反映数据本身的不确定性的似然函数.该方法由于避免了处理阶段数据空间内的人工干预,因而可以保证模型空间中的概率密度单纯反映数据噪声,具有信息保真度高、保留可行解的优点.为了得到加入先验信息的后验分布,本文提出了使用加权矩阵的概率分析法,该方法在模型空间直接引入地质信息,对噪声引起的反演多解性有很强的约束效果.整个处理流程均以大地电磁反演为例进行了展示.

关键词：反演概率密度噪声不确定性贝叶斯

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羌塘地块地壳三维电性结构研究

羌塘地块地壳三维电性结构研究

作者：杨迪琨中国地质大学

学位级别：硕士

羌塘地块位于青藏高原北部,具有重要的科学意义和资源价值。随着青藏高原科学研究水平的不断提高,迫切需要更多的地球物理证据来解决一系列科学问题。而大地电磁(MT)作为研究地球深部构造的一种重要手段,已经被广泛应用于青藏高原的电... 详细信息

羌塘地块位于青藏高原北部,具有重要的科学意义和资源价值。随着青藏高原科学研究水平的不断提高,迫切需要更多的地球物理证据来解决一系列科学问题。而大地电磁(MT)作为研究地球深部构造的一种重要手段,已经被广泛应用于青藏高原的电性结构研究。三维大地电磁是目前国际地球物理界前沿的研究方向,使用三维反演技术可以避免一维或二维构造的假设,从而揭示真实的物性参数分布。本研究在国际上首先使用三维反演解释青藏高原MT数据,同时也是国内首个公开发表的三维MT实测资料反演。论文的主要内容有:第一章:简要介绍青藏高原和羌塘地块的地质背景、研究意义和研究现状。第二章:介绍羌塘地块MT数据的采集与原始数据处理,具体包括测线布置、地形因素影响、采集装置和采集参数(包括频点)、阻抗张量的求取。第三章:介绍视电阻率和相位的计算与数据分析、静态效应调查、数据噪声去相关化方法,以及去相关化处理后针对拟断面图的定性分析。在静态效应处理中,我们利用地质图和卫星照片人工识别了大部分的静态效应源,并根据其地质、地理成因设置数据噪声去相关化滤波参数。基于复数拟断面和人工加权的二维滑动窗口滤波可以有效压制数据中大量存在的相关噪声,避免反演程序因不能适应非高斯噪声而发散。第四章:主要介绍大地电磁法相关理论,侧重三维大地电磁技术的应用和算法原理,如三维大地电磁正反演算法及相关的特性。详细介绍了数据空间的三维Occam大地电磁反演算法,该算法将反演问题从传统的模型空间转移到数据空间,大大降低了所需内存和CPU时间,因此是一种实用的三维反演算法。另外还介绍了在本次羌塘MT资料反演的区块划分和反演参数的确定。为了减小三维反演带来的局部极小问题,我们提出了“大地电磁多次覆盖”的反演方法,该方法借鉴地震勘探中多次覆盖提高数据信噪比的原理,对地下空间参数进行多次反演覆盖。具体操作上,我们将数据集划分为奇数频点和偶数频点子集,每个子集使用不同的初始模型,从而生成不同的收敛路径,达到充分暴露模型空间的目的。在地质解释阶段,使用多次覆盖的反演结果可以有效识别不可靠的电性构造。对于Occam反演目标拟合差难于确定的问题,我们也给出了充分迭代加人工干预的解决方案。第五章:展示14个区块内的两次覆盖的三维反演结果,每个区块和每次覆盖都给出深度切片图和X、Y方向切片图,并进行了初步的地质解释。反演结果显示,羌塘地块地壳内确实存在大量的低阻异常体。反演出的主要低阻异常体可以分为两类,即水平的串珠状异常和垂向柱状异常,这两种异常分别对应不同的动力学过程。此外我们还发现了一系列大型电性不连续界面,可能做为新构造界限划分的证据。第六章:讨论了在三维反演中发现的问题,提出了若干建议。我们发现三维反演中数据质量和数据密度对反演的正常进行有重要影响,质量和密度欠佳的数据可能导致生成病态模型。然后我们讨论了在实际资料中观察到的静态效应并指出使用基于地质对象的人工识别方法是在现有条件下校正静态位移比较理想的解决方案。另外一个在处理中发现的现象是全阻抗张量反演时主对角元素和非主对角元素对异常有不同的响应模式,这会导致反演中主对角元素难于收敛,因此建议在处理带有三维效应的实测资料时应实施分段反演。我们还建议使用动态参数进行反演,以提高工作效率。在地质解释方面,我们初步提出并讨论了串珠状低阻异常的动力学机制、垂直柱状低阻体的成因和深大电性界面的构造意义。最后在第七章总结了本论文在地球物理和地质方面获得的经验和认识,并指出若干不足之处。

关键词：大地电磁三维反演羌塘地块地壳结构

1-D Controlled source electromagnetic forward modeling for marine gas hydrates studies

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Applied Geophysics 2008年第2期5卷 121-126页

作者：赵峦啸耿建华张胜业杨迪琨同济大学海洋与地球科学学院上海200092 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院

We discuss the feasibility of using controlled-source electromagnetic （CSEM） in the frequency domain for prospecting marine gas hydrates. Based on the Ocean Drilling Program （ODP） Leg 164 log data, we have established several 1-D resistivity models which have different gas hydrate concentrations. Meanwhile, we analyzed the electromagnetic response of marine gas hydrates in the frequency domain based on these models. We also studied the relationship between electrical field magnitude or phase and parameters such as receiver-transmitter distance and frequency. Our numerical modeling results provide us with a quantitative reference for exploration and resource evaluation of marine gas hydrates.

关键词： gas hydrate CSEM forward modeling resource evaluation

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地面核磁共振找水反演

地球物理学报 2009年第10期52卷 2676-2682页

作者：戴苗胡祥云吴海波蒋龙聪杨迪琨中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 中国地震局地震研究所武汉430071

简要介绍了地面核磁共振找水的正演理论方法,采用高斯求积并结合连分式展开的方法对核磁共振核函数中包含双重贝塞尔函数的积分核进行了数值积分,进而计算出精度较高的核函数值,在此基础之上,讨论了导电性对地面核磁共振信号的影响.基... 详细信息

简要介绍了地面核磁共振找水的正演理论方法,采用高斯求积并结合连分式展开的方法对核磁共振核函数中包含双重贝塞尔函数的积分核进行了数值积分,进而计算出精度较高的核函数值,在此基础之上,讨论了导电性对地面核磁共振信号的影响.基于奇异值分解算法,对核磁共振找水理论模型进行了反演研究,在不导电的情况下,重构出了比较理想的含水率分布.总结并改进了模拟退火算法,用改进的模拟退火算法分别对覆盖层高阻和导电条件下的核磁共振人工合成数据进行了反演,试验结果表明,利用改进的模拟退火算法反演地面核磁共振是可行的,而且反演结果较稳定,收敛速度较快.

关键词：地面核磁共振奇异值分解改进的快速模拟退火算法约束反演

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航空电磁深部矿产勘探

航空电磁深部矿产勘探

2018年中国地球科学联合学术年会

作者：杨迪琨南方科技大学

1.序言航空电磁法,尤其是时间域航空电磁,近年来在仪器设备上取得了巨大的进步。其最显著的特点是航空电磁源的最大磁偶极矩不断增加,有效探测深度得以加深,加上其特有的快速高效扫面能力,使其成为矿产资源勘探中的有力工具。不过,由于... 详细信息

1.序言航空电磁法,尤其是时间域航空电磁,近年来在仪器设备上取得了巨大的进步。其最显著的特点是航空电磁源的最大磁偶极矩不断增加,有效探测深度得以加深,加上其特有的快速高效扫面能力,使其成为矿产资源勘探中的有力工具。不过,由于航空平台的限制,时间域航空电磁的低频信息还不足以达到地面电磁法的丰富程度,所以航空电磁通常被认为适用于深约500米以内的目标,更深的矿体则需要基于地面的探测方法。然而在某些特定的地质条件下(例如覆盖层为高阻体),航空电磁可

关键词：电磁法时间域航空电磁三维反演一维反演矿产勘探

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人工源激发下钢套管电流趋肤效应

人工源激发下钢套管电流趋肤效应

作者：胡莹杨迪琨南方科技大学

1、引言在油田中,通电的钢套管能够将人工源激发产生的电流传输到距离地面很深的地方(Yang et al.,2016),为了进一步了解钢套管这种尺度很小电导率很高的物体在实际作业中产生的效果,人们进行了大量研究。利用等效线电导率法(Li and D Y... 详细信息

1、引言在油田中,通电的钢套管能够将人工源激发产生的电流传输到距离地面很深的地方(Yang et al.,2016),为了进一步了解钢套管这种尺度很小电导率很高的物体在实际作业中产生的效果,人们进行了大量研究。利用等效线电导率法(Li and D Yang, 2021),我们可以在不同频率人工源激发下实现对地面电场的观测值模拟,但是我们也发现该等效方法不能模拟套管内部的电磁场,

关键词：人工源钢套管相对误差

基于交替多方向乘子法和岩石物理约束的地球物理联合反演

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基于交替多方向乘子法和岩石物理约束的地球物理联合反演

作者：王科杨迪琨南方科技大学

1.引言地球物理反演具有非唯一性,联合反演可以利用多种地球物理数据的信息,这些信息相互补充,弥补了单一物性反演的局限性,大大减少了非唯一性。一般联合反演的方法分为两类:第一类假设不同模型之间具有结构相似性,例如将交叉梯度引入... 详细信息

1.引言地球物理反演具有非唯一性,联合反演可以利用多种地球物理数据的信息,这些信息相互补充,弥补了单一物性反演的局限性,大大减少了非唯一性。一般联合反演的方法分为两类:第一类假设不同模型之间具有结构相似性,例如将交叉梯度引入反演(Gallardo&Meju, 2003);第二类是利用岩石物理资料,将模型的物性范围或关系作为先验信息加入反演(Sun&Li,2017)。

关键词：岩石物理地球物理联合反演金伯利岩筒乘子法

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基于泰勒展开的地球物理数据插值方法

基于泰勒展开的地球物理数据插值方法

作者：陈涛杨迪琨南方科技大学

前言插值在地球物理数据处理和解释中有着重要的意义。例如,实际测量中由于各种因素(地形、河流等)无法获取某些测点处的观测值。此外,许多数据处理方法都需要在频率域进行,要求输入数据在规则网格上分布。大多数的插值方法都基于数据... 详细信息

前言插值在地球物理数据处理和解释中有着重要的意义。例如,实际测量中由于各种因素(地形、河流等)无法获取某些测点处的观测值。此外,许多数据处理方法都需要在频率域进行,要求输入数据在规则网格上分布。大多数的插值方法都基于数据之间的某种数学关系假设。文中通过分析位场数据本身的特性,提出采用泰勒多项式构建位场数据间的关系,进而实现位场数据的高精度插值。方法和结果二维情形下,泰勒多项式可以表示为

关键词：泰勒展开插值方法位场数据地球物理数据

“求同存异”策略消除多种电磁数据联合反演中相干噪声的影响

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“求同存异”策略消除多种电磁数据联合反演中相干噪声的影响

2020年中国地球科学联合学术年会

作者：陈涛杨迪琨南方科技大学地球与空间科学系

前言电磁勘探技术在矿产勘查、水文、地质和环境等领域有着广泛的应用。当多种数据集(例如频率域和时间域电磁数据)同时存在时,可以利用联合反演技术来提升反演结果的质量,为精细化地质解释奠定基础。然而将不同数据集在同一个框架下进... 详细信息

前言电磁勘探技术在矿产勘查、水文、地质和环境等领域有着广泛的应用。当多种数据集(例如频率域和时间域电磁数据)同时存在时,可以利用联合反演技术来提升反演结果的质量,为精细化地质解释奠定基础。然而将不同数据集在同一个框架下进行联合反演会将不同数据集中包含的相干噪声(比如系统噪声)引入反演模型中,导致反演结果不一致。例如,在航空测量中植被和复杂的地形可能会引起高程测量误差,并最终将偏差引入反演模型中,导致联合反演不能得到统一的模型。

关键词：相干噪声频率域联合反演