高密度电法处理软件.doc

RES2DINV ver. 3.54for Windows 98/Me/2000/NT/XPbyGeotomo SRapid 2D Resistivity & IP inversionusing the least-squares method用最小二乘法进行二维电阻率和激发极化法的反演计算Wenner (,), inline dipole-dipole, pole-pole,pole-dipole, equatorial dipole-dipole, Wenner-Schlumbergerand non-conventional arrays温纳法，偶极，单极，三极，赤道偶极，温纳-斯隆贝格法On land, underwater and cross-borehole surveys可应用于陆地，水下钻孔之勘测中August 20041软件介绍RES2DINV 是一种计算二维电阻率模型的处理软件，全部电阻率数据由采集程序获得。由于是基于Windows系统，因此该程序支持所有Windows显卡和打印机。屏幕像素为1600*1200，256色。图一所示为高密度电法图像采集电极排列的一种形式和测量顺序。该程序主要用于反演系统电极（约25-1800电极）采集的大量数据点（约200-6500数据点）。图 1 用微机控制的多电极采集数据，从而建立视电阻率剖面图所应用的测量的次序二维电阻率模型应用在反演程序中，该程序由大量矩形条块组成，如图2所示。条块的排列能够与视电阻率剖面上的数据点松散的连接起来。条块的分布和大小由程序自动生成，大致遵从数据点的分布规律。底层条块的深度与目的深度数据点大致相等，此时电极距最大。通常数据的采集遵照一定的电极排列顺序，相邻电极间距为固定值。尽管如此，该程序仍旧能够处理极距不固定的数据。图2 模型中的条块排列顺序对应视电阻率剖面中的数据点 一个前期模型的子程序被用来计算视电阻率值，非线性的最小二乘法用来反演数据。该程序支持有限微分及有限元前期模型。可用于各种类型电极排列方式的勘测，例如温纳法，偶极-偶极，单极-单极，单极-偶极，温纳-斯隆贝格法等。除此之外，该程序还可以用无限电极数的设置来解决非常规的电极排列形式。如果有1GB内存，你甚至可以同时用多达10000个电极和21000个数据点来处理电阻率剖面图。最大的极距能够达到最小极距的36倍，程序的数据还能够不断拓展，以适应更大的场地。除了常规的地面勘测，该程序同样适应于水下和钻孔勘测中。2对计算机配置的要求及安装3版权保护4基础理论反演程序是基于平滑约束的最小二乘法。请看下列公式(JTJ+F)d=JTg （2）其中F=fxfxT+fzfzTfx=水平平滑滤波系数矩阵fz=垂直平滑滤波系数矩阵J=偏导数矩阵=阻尼系数d =模型参数修改矢量g=残差矢量这种方法的优点是阻尼系数和平面过滤器能随着数据类型而调整。关于平滑的最小二乘法的详细描述见Loke (2001)指南。该程序支持最小二乘法基于“准牛顿”技术的新执行命令。该项技术处理大量数据的速度是传统最小二乘法的10倍，而且不占内存。您还可以用传统的“高斯-牛顿”方法，但是后者的速度会远小于前者，如果在电阻率差异远大于10:1时传统的方法效果比较好。第三步操作是：在前2-3次反演中使用的是“高斯-牛顿”方法，接下来再使用“准牛顿”法。多数情况下这是最好的办法。剖面在该程序下的二维电阻率模型是大量的矩形条块(图2)。这样做的目的是要确定矩形条块的电阻率与生成的视电阻率剖面和实际测量结果一致。以温纳和斯隆贝格排列来说，第一层矩形条块的厚度是电极距的0.5倍；对于二极，偶极和单边三级装置来说，厚度则分别是电极距的0.9,0.3和0.6倍。每下一层的厚度通常都比上一层增加10%(或25%)。层的深度可由操作者人为的控制。该程序总是试图通过调整模块的电阻率来减小计算值与实测值之间的误差。这个误差用均方根误差(RMS)表示。模型出现了很小的RMS误差，但很有可能表现的是巨大的不真实的变化，也许不是地质剖面的 “最佳” 电阻率值模型。通常最谨慎的办法是繁衍过程中，在RMS误差变化不显著之后再选择模型，这通常都会发生在第3到第5次反演之间。5光盘所含内容6程序使用说明书运行完SETUP.EXE安装程序和JACOBWIN.EXE程序后，主要程序RES2DINV.EXE和其支持文件以及举例数据都在硬盘相同的子目录里。然后用CHKDSK 和SCANDISK程序扫描硬盘情况，用诺顿也可以。点击RES2DINV图标运行电阻率反演程序。首先，程序会检查电脑系统确定有其所需的资源，包括可用内存和硬盘空间大小。如果程序发出警告，您应当退出程序并做出适当处理。检查完毕后，程序会在屏幕上方出现下列主菜单。您可用鼠标随意点击所需操作的图标。如果您第一次使用该程序，请仔细阅读程序提供的LANDFILL.DAT文件，然后选择反演操作对该文件数据进行反演，图3是该数据的一种反演结果。阅读完毕数据，您需要用“Edit data（数据编辑）”大致检查一下异常点。接下来的章节会详细介绍上面菜单里的条款。7文件的运行和数据形式File文件。当您选择“文件”操作时，将会出现这样的下拉菜单。Read data file 读取数据文件-选择该项操作时，在最近的目录里就会出现以.DAT为后缀的所有文件。您可以用鼠标或键盘进行操作选择适当的文件或更改子目录。视电阻率值首先会被放置进文本文件中。您可以用一般的文字编辑器如记事本，数据按照ASCII分隔方式排列，逗号或空格键都用来分隔不同的数据。程序要求数据按照一定格式排列，如果运行程序时候出现了问题，那么很可能是数据输入时排列出现了问题。LANDFILL.DAT列举了数据输入的形式，该文件的最开始部分有一个数据排列的描述，如下所示：后面的线为其它数据点提供相似的信息，最后以四个0结尾，作为其他特征的保留标记。偶极-偶极，单极-偶极和斯隆贝格排列的数据由于额外因素偶极距的存在，排列形式有所不同，请参考附录A和B。需要注意的是，该程序假设剖面上x的位置从左到右增大，如果您的数据中x位置按照其他方式排列，剖面图上的位置可能发生反转。图3 LANDFILL.DAT的视电阻率剖面图GLADOE2.DAT文件是有地形情况的数据，有地形情况的数据可按照下面的形式输入：值得注意的是，地形数据紧接在视电阻率点之后，第一个标记用来说明文件是否包含地形数据，如果没有，数值为0；如果有，输入1或2 。如果沿着测线的水平或垂直坐标给出的话，输入1。更有甚者，如果地形数据中出现了实际水平距离，您在地平面上还是必须用x距离。大多数情况下测点都是沿着地面分布的，并非真正的水平，距离可用卷尺测量。在该实例中，应在地形标记中输入2。接下来应该输入地形数据的点数，没有必要测量每个电极升高的高度。例如GLADOE2.DAT文件中包含了161个电极，但只给出了26个电极的升高高度。您能输入的最大地形数据是500个，每一个数据点的水平位置和升高高度都要输入数据文件中。输入完毕最后一个地形数据点后，第一个电极的位置之后所有地形数据的点数将会显示。在上述实例中，第一个电极位置是-40米，对应第2个地形数据点。需要注意的是第一个电极的升高高度是必须知道的，如果现场没有测量的话可从相邻数据点进行估算。激发极化法数据测量同上道理，请参考附录F。程序使用中经常出现的一个问题是输入数据文件中的错误，如果程序提示错误信息的话有可能就是因为此。首先核对数据点是否按照前面所述的规则排列，程序本身会检查常见错误，如0或可忽略的电阻率数值等，然而还是会出现程序检查不出来的新的外界的错误。其他可能出现的问题会在“17.二维反演中的缺陷”中详细讨论。Import data in . format以格式输入的数据-该程序同样允许您运行其他程序，用来将原来的形式转换成该程序要求的数据排列形式。该程序由您正在使用的多电极电阻率测量供应商提供。Collate data into RES3DINV format与三维数据形式的比较-详情请参考附录P。Run JACOBWIN program 运行JACOBWIN程序-该程序是有效程序，用来生成RES2DIN所需的一系列支持文件。您需要在程序安装完毕后运行，而且只需要运行一次。Change buffer drive 更改缓冲器驱动-该程序会自动用大量空余磁盘空间来利用硬盘驱动，作为缓冲器驱动来存储临时文件同时反演数据。该操作允许您更改缓冲器驱动。 8数据编辑这个操作能让您把读取的数据进行处理，例如剔除坏点，选取大数据中的一部分等。当您选择了数据编辑，下拉菜单将显示如下：Exterminate bad datum points 消除坏的数据点 - 在此操作中视电阻率的值分别在各层中表示了出来，您可以用鼠标移动任意坏点，主要目的是移动电阻率值明显有误的数据点。这些数据点可能是由于电极之间传播不良导致的，土地太干时电极与地面接触就不太好，太湿时线路则会发生短路。这些坏点的视电阻率值明显远大于或小于邻近的数据点。此时，最好的办法就是忽略他们，以免影响获得的整体数据模型。图4显示的是包含个别坏点的一组数据。将十字光标移动到坏点上，点击左健即可，数据点的颜色便由黑色转为紫色，如果再次点击该点，则又不会移除出该组数据了。退出按Q或Esc。图4 含有部分坏点的数据组。已经由“移除坏点”操作执行过。Splice large data set 接合大的数据组-该操作允许您从一组完整的数据组中选择一部分进行反演(由于数据太大一次不能完全处理)。选择完毕该操作后，电阻率数据点将以剖面形式表现出来。您可以用箭头键选择数据组中的某些部分，按键的使用说明在屏幕上有详细介绍。被选择的数据会打上紫色的小圆点或十字标记，剩下的数据仍是黑色。在显示屏幕的顶端，被选择的最左边和最右边有黄色的竖线。如果下层的数据点过多您可以选择奇数的甚至同一层的点。您可以用上下箭头键来控制左边水平的黄色标志，或用左右箭头键控制您所需要的层数，然后按D。程序允许读入的最大电极数达15000，通过该操作您就能选择着数据中的一部分来进行反演了(这部分数据最大可以包括500个电极，800个数据点)。完整的数据组就可以通过连续地反演片断数据最终得到反演。在您选择完毕需要反演的片断数据后，需要进行“坏点剔除”操作。一般推荐您一次性处理完整个数据组，因为多数情况下这样会增加RAM出错率和增加硬盘空间。Reverse pseudosection反转视点祖率剖面图-该操作能使剖面图左右调换水平反转。这在处理不同方向平行测线时很有帮助。Change location of first electrode 更改第一个电极的位置-该操作允许您更改测线上第一个电极的位置，此举是为了画图的方便，这样一来重叠的测线就有相应于电极相同的x位置了。Edit data file 编辑数据文件-当您选择了该操作，文本编辑器就会被打开(默认为记事本) ，要回到RES2DINV时您首先得关闭文本编辑器。Run another program 运行其它程序-该操作允许您运行其它操作，他的主要目的是防止程序未被安装，那么Windows开始菜单中将没有程序的纪录和操作。Choose font选择字体-您可以在绘制剖面图时更改字体类型，默认字体是Arial，另外的选择是系统字体。默认的Arial字体在绘制剖面图的任何情况下都适用，甚至在800*600的图形方式中也适用；系统字体通常都是黑体，所以在出图的时候用比较好。这里推荐您在使用系统字体时使用1024*768或者更高的图形方式。Restore colours 恢复色彩方案- 该操作可以恢复默认的色彩方案。9程序设置的更改该程序有一套为阻尼系数和其他变量预先确定好的设置，它能够满足大多数情况下数据的设置。当然，某些情况下，您可以通过更改参数来控制反演过程，从而获得更好的反演结果。当选择了“Change Settings更改设置”操作时，会出现下列菜单：将鼠标移到合适的位置然后点击便可以进行更改。弹出的对话框将提供您需要的信息，然后依据情况输入即可。INVERSION DAMPING PARAMETERS反演阻尼参数方程(1)中阻尼系数u的更改操作。Damping factors阻尼系数-在该操作中您可以设置方程(1)中阻尼系数的初始值，也是最小值。如果数据大小差距太大就应当选择相对大的阻尼系数(如0.3)，如果情况刚好相反，择选较小的阻尼系数(0.1)。反演子程序会在每次反复后大致的降低阻尼系数。尽管如此，最小的阻尼系数还需要限定以确保反演过程的稳定性，最小阻尼系数值通常是初始值的1/15。Change of damping factor with depth 随深度改变阻尼系数-由于电阻率方法的影响随着深的阻尼减小，那么最小二乘法中的阻尼系数通常随着深度和层数的增大而增大。这样做的目的是稳定反演的过程。一般来说，层数每增加一层，阻尼系数增加为原来的1.05倍，但是您可以随意更改。如果下层部分电阻率值出现了不正常的振动则应该选取较大的阻尼系数，这样可以有助于抑制振动。您也可以选择系统会随着深度自动调大阻尼系数的选项，这样做的好处是避免分层的厚度小于默认值，例如，如果您将电极距减小到原来一半为了产生较小的模块。Optimise damping factor完善阻尼系数- 如果您选择了该操作，程序会自动寻找最合适的阻尼系数，这样就能在每次反演时产生很小的RMS出错率。通过完善阻尼系数，系统所需要的反演次数也能显著减小，但是每次反演的时间将会变长。对于中小型数据组来说此举能明显减少反演时间；对于数据点数大于1000的超大型数据组来说，花在每次反演上的时间将会显著增加。使用该操作时要同最低出RMS错率一样，不会总是最好的，尤其对于振荡很严重的数据尤为如此。实际上，通过完善阻尼系数来改善反演结果，对于大多数数据来说都是微乎其微的。Limit range of model resistivity 限定电阻率的范围-当您选择了这项操作时，将会弹出下面的对话框： 该操作允许您限定电阻率值的范围，反演子程序将会给出。在上面的例子中，电阻率上限为平均电阻率模型的20倍，下限是0.05倍。程序应用的是“软性”限制，它允许实际的电阻率模型值在一定程度上超出该限制。然而，该操作会避免极小或极大的电阻率模型值的出现，使用者同样可以选择运用在第一次反演中获得的反演模型。Vertical to horizontal flatness filter ratio 垂直和水平面滤过率 您可以选择垂直面和水平面阻尼系数(fz,fx)的滤过率。默认情况下，两者使用一个相同的阻尼系数。然而，如果剖面图变形垂直方向拉长，您可以更改程序中的模块使之在垂直方向同样伸长，这就需要在水平面上选择较高的滤过率(例如2.0)，如果水平方向拉长了，选择较小的值(比如0.5)。MESH PARAMETERS栅格参数这一系列操作可以改变模型子程序有限差分和有限元的栅格大小。Finite mesh grid size有限栅格大小 您可以用模型子程序选择栅格，在临近的电极间加上2或4个节点。电极距之间有4个节点，计算出来的视点祖率将会比较正确(尤其是对差距较大的数据组来说)。当然，电脑处理的时间和所需的内存会相应增加，如果电极数大于90个时，默认情况下程序会在电极距之间设置2个节点。Use finite-element method 运用有限元法-该程序允许您使用两种方法，有限差分和有限元来计算视电阻率值。默认情况下，程序会使用有限差分法，因为如果不包含地形的话数据处理会比较快；如果包含地形，默认选择是有限元法。Mesh refinement 网格精细化- 该操作允许您在运用有限差分法和有限元法中使用更加精细的网格。运用精细的网格能使视电阻率计算值更加准确，这也会增加计算时间和内存值。如果电阻率差别大于20:1，使用精细的网格会得到比较好的结果。在上层为高电阻率，下层为低电阻率时候，这样做会有显著作用。 INVERSION PROGRESS反演程序下列操作控制了反演过程中子程序的反演路径。Line search 线路搜寻- 反演程序通过求解公式(1)决定模型参数的变量。通常情况下改变矢量d会得到RMS出错率很低的模型。如果RMS出错率升高，您有两种选择。一种是运用四次差补法运行线路搜寻，找出最合适的阶数来改变电阻率模块。程序会试图减少RMS出错率，但是仍然会陷入局部极小中。第二种是忽略这种增长，期盼下次反演会得到较小的出错率。这能帮助您跳出局部极小，但是会得到很大的出错率。第三种方法是每次反演中都运用线路搜寻。有时候反演前的估算也很有必要，如果这能减少反演次数并将出错率降低到可接受的水平。点击适当的图标来选择特殊的设置，该设置仅仅影响反演的前三次。通常在头两次中出错率已经有大幅改变，这时程序总是展开线路搜寻来找出最合适的阶数进一步减小RMS出错率。Percentage change for line search 线路搜寻变化百分比 线路搜寻方法可以估算视电阻率出错率的期望变化。如果期望变化值很小，就没有必要运行线路搜寻了，通常用0.1和1.0%之间的值。Convergence limit收敛极限 该设置限制两次反演中RMS出错律相对变化的下限。默认情况下，采用的值是5%。在该程序中使用的是RMS出错律相对变化值而不是绝对值，这是为了适应不同数据组的不同噪音值。RMS convergence limit. RMS收敛极限-该操作设置了视电阻率数据中RMS出错率的下限，当模块产生小于该极限的出错率时就会自动停止，一般该数值介于2%和5%之间，视数据质量而定。Number of iterations 反演次数- 该操作允许您设定反演次数的最大值，默认情况是5，对大多数数据组来说这已经足够了。当反演次数达到该最大值时，将会弹出问话框，您需要决定是否继续反演程序。一般不会超过10次。Model resistivity values check 模型电阻率值核对- 如果一次反演中模型电阻率值变得太大(大于最大视电阻率值的20倍)或太小(小于最小视电阻率值的1/20)，程序将会提示警告，您可以消除该警告。DATA/DISPLAY SELECTION数据/显示选择反演过程中处理数据文件预处理和部分显示的二级操作。Cutoff limit for borehole resistance readings 钻孔电阻的截止限幅- 在钻孔测量中，某些电极产生的极化可能导致极低的电压值。这可能会导致读入的信号相对干扰来说很微弱。为了滤过这些电压干扰，程序会估计每单位输入电流电压的大小，这将会由数据组中配置的电极来完成。如果估算的电压值小于某个下限，那么将被拒绝读入，通常与极化电压(通常是最大电压)比较。例如，如果您选了0.001，这意味着小于1000分之一最大电压值的配置将不会被读入。通常用的范围是0.008到0.0007。该程序也可以输入电阻值，通过电阻值(好于视电阻率值)进行反演，这种情况下截止限幅就不需要了，详情参见附录I。Option for contour intervals 等高间隔的操作- 默认情况下程序在剖面图和模型截面使用对数等高间隔，当在主菜单“反演”操作中显示结果的时候。对大多数数据组来说这是最好的选择，当然您可以按照意愿选择使用线性或自定义等高间隔。Show pseudosections during inversion 反演过程中显示剖面图 - 您可以选择在数据反演过程中显示剖面图或者是模型RMS值。除非您的显卡Windows驱动特别慢，否则最好显示片断。最后，建议您下载新版本的Windows驱动。Save inversion parameters保存反演参数- 该操作将反演参数保存在RES2DINV.IVP文件中。Read inversion parameters读取反演参数- 该操作将在RES2DINV.IVP文件中的反演参数保存读取并应用在程序中。RES2DINV_NEW.IVP 就是一个例子，该文件中包含更多的反演参数。这些文件同样可以应用在“批量模型”操作中。新的“批量模型”格式文件请参考附录G。10反演操作该程序用来反演您由“文件”操作读入的数据组。您可以通过反演模型来显示模块的排列，也可以改变控制反演程序的某些参数。选择该操作将会出现下列菜单：Least-squares inversion 最小二乘法反演 该操作会启动最小二乘法反演程序。您需要回答保存了结果的输出数据文件的名称，如果您当时选择了等高间距为自定义操作那么还需要输入等高间距。如果要停止反演只需按下Q键，然后稍等片刻。 INVERSION METHODS反演方法下列操作允许您选择反演方法的类型Include of model resistivity values 包含滤波的模型电阻率值- 用在公式(1)中的最小二乘法采用了对模型中混乱矢量d的平滑约束，而不是直接对模型电阻率值进行约束。通常，这样会产生平滑变化的电阻率值模型。有时，特别是十分吵杂的数据组，直接对模型电阻率值进行约束反而会得到较好的结果。最小二乘法给出结果的公式为：(JTJ+F) d=JTg Fr （2）其中r是包含了模型电阻率值对数的矢量。然而，相同的阻尼系数通常产生有较大RMS出错率的式电阻率模型，这一修改会使模型显示出较为平滑的电阻率值。Use combined inversion method 综合运用反演方法 该操作旨在非常情况下的应用，这时模块的灵敏度被变化剧烈的电阻率值极大的失真。某些情况下，如低阻体上的测量，电流路径被或多或少的失真，某些地下的情况就不会被反映出来，反演模型也会呈现较低的数据灵敏度。这么做可能会导致低阻体下部的明显失真。通过综合Marquardt 和Occam反演方法，某些情况下的失真将能被消除。该操作应该在万不得已的情况下再使用！该方法在解决紧凑结构的模型中似乎能得到较好的结果， 该模型中模块的宽度和厚度都显著的小于深度，例如洞穴和矿体，其尺寸都不及延伸的深度。理论上说，只使用Marquardt一种方法就足够了，但是有事实证明该方法在数据噪音比较大时会不太稳定，尤其是模型使用大量模型参数的时候。Choose logarithm of apparent resistivity 选择视电阻率的对数值 反演程序运行时会默认使用视电阻率的对数值作为数据参数。多数情况下都会得到最好的结果，有些时候存在负的或者0时电阻率时就不一定了。该操作能使得视电阻率值自动变化适应这种情况。Jacobian matrix calculation雅克比矩阵计算 公式(1)中的雅克比矩阵有3种解法。最快的一种就是用准牛顿法估算雅克比矩阵，该方法是野外操作时笔记本电脑的最佳选择。最精确但最费时的方法是每次反演都重新计算雅克比矩阵，这就需要较快的电脑，至少32兆的内存和64兆的硬盘空间。第三种方法就是，仅在头两次反演中计算雅克比矩阵，接下来的用准牛顿更新法反演。最大的变化通常发生在反演的头几次里。所以很多情况下计算的次数决定了速度和精度之间的最佳组合。默认情况下程序会选择有限次的计算操作，使用者可以在菜单中进行更改。准牛顿操作能够看到瞬时结果，尤其是在野外测量过程中用笔记本电脑操作时，在终期模型中，最好还是在有很多内存和硬盘空间的台式电脑上使用有限次的重算比较快。有些地区电阻率变化范围很大，最大视电阻率值是最小的10倍，这种情况下用重算雅克比矩阵的产生的有边界模型阴影会比用准牛顿法产生的尖锐。Type of optimisation method 最优化方法的类型 该操作中，您有两种选择来求解最小二乘法公式(1)，当选择了该操作时，将会呈现下列对话框：默认情况下，程序会选择“标准的高斯-牛顿”最小二乘法，尤其是对数据量和(或)模块很小的时候(小于千数量级的)，会得到最小二乘法公式精准的求解。对于数据量和(或)模块较大时候(大于2000)求解所花费的时间将是反演中较费时的部分。为了减少费时，另外可供的选择最小二乘公式的近似求解即“不完全高斯-牛顿”方法。您可以设置求解的精度。大多数情况下，精度设置成0.5%(例如，上面对话框中的收敛极限是0.005)时得到的结果与“标准的高斯-牛顿”法所得结果近似。如果设置的精度是0.1%，所得结果会更接近“标准的高斯-牛顿”法所得结果，但耗时更长。对于超大数据组和模型(通常大于10000的数据点和模块)，“不完全高斯-牛顿”法中的“数据压缩”操作将供您选择，这将极大的节约您的电脑内存需求。对于测线距离很长的数据点(大于2000电极)，您可以选择“间隔的反演”操作，这会很大程度上减少反演时间节约内存，例如，一个有着7500个电极的水下数据组通过该操作减少到了10(3.2G电脑花费了101分钟)。该方法将整个数据组和模型同时转化，产生出连续的没有接痕的模型。MODEL DISCRETIZATION 模型离散化这些操作可以使您修改程序分离剖面的过程，被分割成的小单元将被用在反演模型中。Display model blocks 显示模块- 该操作将会显示模块和数据点的分布。数据点会根据排列，分散在测线剖面的中部。程序的最大层数是24，如果您选择每层厚度增加10%，但是最底层模块在底层数据点的上面的话，就应该改成每层厚度增加25%。Change thickness of layers 改变层的厚度 在该操作中，您可以选择随着深度的增加，每层厚度增加10%或25%。如果数据的层数较小(8或者更小)，就选择10%，相反如果数据层数很大，选择25%会更好。在该操作中，您也可以使得模块数量多与数据点的数目。程序通常采用的模型，其厚度较最深层不超过最大视深度。为了使模型的厚度范围更广，您可以通过改变参数实现，如，从1.0到1.3可以使深度范围增加30%。Modify depths to layers 改变层的深度 该操作使您可以改变反演模型中层的深度。您可以调节深度，这样有些边界就可以与已知的钻孔或其他资料相一致了。Use extended model 运用伸长了的模型 该操作延伸了测线边缘的模块单元。(图5c) Allow number of model blocks to exceed datum points 允许模块数量多于数据点的数量 默认情况下，程序会试图调整模块的位置和大小使之不超过数据点的数量。这是大于50个电极采集的大中型数据组的最佳选择，尤其是电极距较大的数据点就更稀疏。有时候，较下层的模块宽度比较上层的大。但是对于小型数据，这会允许模块数量超过数据点的数目。这样产生的所有内部模块有相同的宽度，这与最小电极距相当(图5b)。 Make sure model blocks have same widths确认模块有相同的宽度 图5b中显示的模块在边缘处较宽，该操作会确认所有的模型单元都有相同的宽度也与单个电极距相对应。图5 不同方法将剖面分割成矩形小块。模型由以下方法获得(a)默认的运算法则(b)允许模块的数量多于数据点数目(c)伸长到测线边缘的模块(d)为均一的地下模型赋予电阻率值Reduce effect of side blocks减小侧面模块的影响 该操作会影响位于侧面和底面模块的雅克比矩阵计算值。对于处在侧面的模块，一般来说所有的小栅格和模块加起来刚好达到栅格的边缘。这对比较内部模块和侧面模块有着至关重要的作用。有时候，特别是反演正在运行的时候，该做法会导致侧面模块异常的高阻或低阻。该操作不考虑小栅格对测线限制外侧面模块雅克比矩阵的影响。Change width of blocks 改变模块的宽度 该操作允许您改变程序使之在全部层都采用比电极距宽的模块。Use model refinement 精确化模块 详情请参考附录P。Type of cross-borehole model 钻孔模型的种类 在钻孔资料反演中，有两种类型供您选择。标准模型是地面和钻孔中模块的直径相同。另外一种是采用尺寸只有标准模块一半的模型。(图20 附录I)MODEL SENSITIVITY OPTIONS模型灵敏度操作Display blocks sensitivity 显示模块灵敏度 该操作会显示应用在反演模型中的模块的灵敏度。灵敏度值是模块电阻率值信息量多少的一个反映，灵敏度值越高，模块的电阻率值就越可靠。总的来说，靠近地表面的模块有着较高的灵敏度，因为灵敏度函数在靠近电极处有着很大的值。位于侧面和底面的模块灵敏度也较高，这是因为他们的尺寸比较大，一直延伸到有限差分和有限元栅格的边缘。如果您没有进行该操作就直接运行了反演程序，程序会在最后一次反演中才运用雅克比矩阵。否则，程序将对均一的地下模型进行雅克比矩阵计算。 Display subsurface sensitivity 显示地下灵敏度- 该操作会显示地下相同尺寸模块的灵敏度。这基本上消除了模块尺寸改变而产生的影响，所以清晰地显示出了地下不同深度和位置的灵敏度。Normalise sensitivity values 灵敏度值规格化 默认情况下计算所得的灵敏度值为灵敏度的平均值。在该操作中，您可以选择不将灵敏度值规格化。Generate model blocks 生成模块 该操作通过采用模型的灵敏度值来生成模块。详情请参考附录L中的描述。IP OPTIONS激发极化法的操作Type of IP inversion method 激发极化反演方法的类型 反演电阻率和激发极化法的综合数据，您有两种选择。第一，同时反演，第二，电阻率数据反演完毕后再反演激发极化数据。IP damping factor 激发极化的阻尼系数 相对于电阻率的反演来说激发极化的阻尼系数要小一些。如果阻尼系数选择的是1.0那么两种数据都将采用该系数。通常情况下采用的数值是0.010.25。还有一种方法就是让系统自动计算阻尼系数。Batch mode 批次处理模式 该操作中，您可以自动的反演一系列数据。输入文件的名称，其他信息都由文件得来。需要强调的是，在进行反演之前您需要先用 “数据编辑”操作剔除坏点。当您选择了批次处理子操作后首先要知道文件的名称。下面的例子RESIS.BTH就运用了批次处理模式反演了3个数据组。该文件的格式如下：测线1- 一系列数据组等待处理。测线2到16- 这包括了下面格式中第一个数据文件的信息。用在RESIS.BTH 中相应的数值也裂了出来以阐明原因。信息的类型 RESIS.BTH 中的数值 标题 数据文件1输入的文件名 RATHCRO.DAT输出的文件名 RATHCRO.INV初始阻尼系数 0.15最小阻尼系数 0.03使用线路搜寻操作 总是 收敛极限 5.0线路搜索百分比 0.4反复次数 6垂直/水平面滤过滤 1.00模型层厚度增加率 10有限差分栅格的尺寸 4包含滤波的模型电阻率 否减小地形数据点的数量 是运行地形校正 是线性趋势移动的类型 终端-终端雅克比矩阵的计算类型 有限次的重算 如果您不想运行地形校正，只需键入“否”在适当的位置。为了移动线性的最小二乘法或平均趋势，键入线性或平均在文件里就行了。即使数据组不包含地形数据，您仍然需要输入地形处理信息。虽然在上例中的地形处理信息可能会被系统忽略，您还是应该输入一些数据在适当的位置，否则程序将不能按照正常的顺序读入数据了。其他的关于雅克比矩阵的操作的类型是“准牛顿”和“重新计算”。程序事实上会核查首字母，所以您得确保第一列文本的正确性。其它需要处理文件的信息按照相同的格式输入。请参考实例文件RESIS.BTH。文件RESIS_NEW.BTH.则是包含了更多反演参数的拓展的批次文件。利用IVP文件由RES2DINV 程序产生的新的“批次处理”文件格式，详情参考附录G。如果使用者不需要处理包含了反演参数的文件的话，进行反演操作会更简单。 11地形模型如果测线上有明显的地形起伏变化，而且知道沿着测线水平和垂直的测点坐标的话那么地形的变化将会对结果产生的影响就能够解决。当程序读入带有地形数据的文件时候(请参考数据文件操作部分的数据格式)，将会自动的选择有限元将地形数据融入模型栅格中。这样一来地形模型在数据反演中将会自动运行。当您选择了“地形操作”时，将会显示下列菜单：Display topography 显示地形 该操作简单的划分了地形，如图6。 图6 Rathcroghan mound 处的地形线性趋势移除Select type of trend removal 选择趋势移除的类型 - 您可以选择移动平均的升高高度，最小二乘线性趋势或者连接首尾两个地形数据点的直线。如果沿测线的地面除了几个点外总体较平整，那么用该操作减去某一电极位置的高度。如果测线在坡面上，选择最小二乘或终端-终端中的任意一种作为线性趋势。图6现实的地形移动的就是终端-终端直线趋势。Type of topographic modelling地形建模的类型 选择了该操作，将弹出下面的对话框，其中有3种不同的地形建模方法。Distorted finite-element grid with uniform distortion有相同扭曲度的有限元栅格：该方法以及接下来的两种方法采用了扭曲的有限元栅格，这样一来栅格表面的节点就能与实际的地形对应起来了。这样得到的结果比通常情况下为均一地下模型采用的有限元方法矫正系数法更加精确。后者通常会由于近地表较大的电阻率变化而产生扭曲。在该操作中，地表下的节点产生与表面的节点相同的变形。Distorted finite-element grid with damped distortion扭曲等幅减小的有限元栅格：该操作中，越深层的节点产生的变形较上越层小，例如，地形产的影响随深度越来越小。如果地形的变幅比最深层模块的厚度小的话，该操作是最佳的选择。控制影响深度的阻尼系数(图7)可由使用者修改。S-C transformation with distorted finite-element grid .扭曲有限元的S-C转化：该方法运用施瓦兹-克里斯多夫转换法计算表层下的扭曲程度。地形的变幅相对较大时候最好选择该方法，因为这使得模型看上去更自然。这种情况下，减幅的地形方法有可能会在地形曲线上升区域之下产生异常的厚层。有时候，地形的变化十分剧烈，施瓦兹-克里斯多夫转换法器的作用就不大了。如果真的遇上这种情况，只需要在尖峰附近增加一些地形数据点就行了。a)没有地形的模块排列b)有相同扭曲度的栅格排列c)有着适当减幅的栅格排列d)有着较大减幅的栅格排列e)通过施瓦兹-克里斯多夫转换后的模块排列图7将地形融入二维电祖率模型的不同方法。(a)没有地形的二维电祖率反演示意图。有限元栅格在水平方向相邻两电极距之间有4个节点。靠近表面的层被栅格线垂直分割。由扭曲栅格组成的模型与实际的地形比较贴近。(b)地表下的节点在垂直方向变化量与地表节点的一致(c)变形随着深度逐渐减小，或者(d)随着深度急剧减小(e) 由施瓦兹-克里斯多夫转换法获得的模块。12显示反演结果您可以在该阶段实现很多操作，读入数据文件或由反演产生的输出文件，显示测量或计算所得的视电阻率剖面图和模型部分。在该操作中您可以为视电阻率剖面和模块部分的绘图要求来修改等高间距，改变图形竖向的深度范围，等等。您也可以改变程序的颜色方案，如果您之前就已经在主菜单中读入数据文件或者使用过反演操作，那么程序会首先使用最后一次的颜色方案。在主菜单上选择完毕该操作后，程序将转换到显示视电阻率剖面和模型的窗口。要回到主菜单，您首先得从目前窗口退出。下图为操作菜单：“文件”下拉菜单的显示如下：Read data file with inversion results 读入带有反演结果的数据文件 您可以读入由反演程序生成的或者输入的数据。Save data in XYZ format 以XYZ格式存储数据 - 您可以将反演结果存储到硬盘空间中，用Geosoft软件所用的格式。该软件是GEOSOFT公司单独出售的程序。该程序能使您更加准确地应用等值线技术。Save data in SURFER format 以SURFER 格式存储数据 该操作将数据和模型以SURFER形式存储起来。详情请参考附录N。Model output in LUND format 以LUND 形式输出模型 这是由ABEM生产的在LUND 图像系统中运用的一种数据格式。您可以用MODSEC程序将电阻率模型值存入.RHO和.RMS文件中。Save contour values 保存等值线值 该操作保存等值线值用来绘制模型和拟剖面图。点击“显示图形”操作，将会出现下列菜单： Display data and model sections 显示数据和模型 - 选择该操作将在屏幕上绘制模型和拟剖面图。Include topography in model display 在图形中显示地形 对于地形模型已经运用的反演结果，您可以通过计算真实的深度和地表模块的位置将地形融入模型中。图8显示了包含地形的模型。野外数据由Campus Geopulse电阻率成像系统采集获得。图8 Rathcroghan mound所得的视电阻率剖面图。地形已经融入了模型值之中。这两种操作，都需要输入反演的次数。当图形显示出后，您可以通过按PgDn显示下一次反演的结果。同样，按下PgUp显示上一次反演的结果。Choose resistivity or IP display 选择电阻率法或者激发激化法 如果数据组包含IP数据，程序将允许您选择两者中的一种来显示。您也可以同时显示二者。Type of pole-dipole display 单极-偶极-该操作只与单极-偶极的“正向”“反向”检测方向有关(参见附录A)。这里您可以选择显示由“正向”或“反向”的测量方法所获得的式电阻率值。“改变显示设置”的操作使您能够改变控制显示电阻率剖面或模型截面的参数。当选择了该操作时，将会出现下列下拉菜单：Default colour scheme 默认色彩方案 该操作会重设色彩方案使之回归到默认值。Customise colour scheme 自定义色彩方案- 该操作允许使用使用者更改截面的色彩。Read customise colour scheme 读取自定义色彩方案 您可以通过读取早先已经存储的文件来更改色彩方案。Number of sections to display 显示截面的个数 您可以选择在屏幕上显示1，2或3个截面 。默认情况是3个(他们分别是原始数据，计算视电阻率拟剖面和模型截面)。Apparent resistivity difference 视电阻率的差异 您可以选择显示计算视电阻率拟剖面图本身，或者与计算视电阻率和原始电阻率对数值有些差异的电阻率值，该差异用百分比表示。Vertical display scaling factor 垂直缩放比例系数 该操作允许您只改变垂直方向的缩放比例而水平方向不变。例如，在显示中垂直方向拉长。方便使用的值是2.0,1.5和1.0。您如果输入0.0，程序会自动采用默认的缩放比例以符合显示屏。Horizontal plotting scale 水平比例尺 该操作允许您更改水平比例，变化幅度为每电极距若干像素。该操作在把不同测线和电极数的结果用相同的比例表现出来时，最为实用。Show locations of datum points 显示数据点的位置 默认情况下数据点(模块的中间)的位置在彩色拟剖面中以白点显示。您可以用该操作选择不显示。Resistivity or conductivity display 显示电阻率或电导率 电阻率拟剖面和模型截面通常被显示。然而，您也可以用电导率显示截面(电阻率的倒数)，这种情况在水文地质中比较常用。Display pseudodepth values 显示视深度数值-对于视电阻率拟断面图来说，您可以在纵坐标上显示视深度值，或者显示电极距或者n值。Colour/Black-Whit