吕玉增-电阻率极化率25维正反演及地-井方位IP三维人机交互解释1

1、 2010 Guilin University of Technology吕玉增吕玉增桂林理工大学桂林理工大学中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）2010.12 2010 Guilin University of Technology 直流激电正反演研究现状 应用中的热点问题 直流激电2.5维正反演软件介绍 地井方位激电数据的人机交互解释软件介绍汇报提纲 2010 Guilin University of Technology一 直流激电正反演研究现状国外上世纪国外上世纪70、80年代基本完成了相关的研究年代基本完成了相关的研究已经完成一维、二维和三维正反演系统研究已经完成一维、二维和三维

2、正反演系统研究2.5维、三维反演基本成熟，已达到应用阶段维、三维反演基本成熟，已达到应用阶段复杂地形等条件下三维正反演及其应用复杂地形等条件下三维正反演及其应用井中、坑道等不同环境工作方法、解释和应用井中、坑道等不同环境工作方法、解释和应用坑道超前探测等方面研究坑道超前探测等方面研究l 研究现状研究现状l 目前研究热点目前研究热点 2010 Guilin University of Technology二 应用中的热点问题l 中梯数据的反演问题l 常规对称四极测深数据反演问题l 直流激电深部找矿问题l 观测（测线、测点）问题等 2010 Guilin University of Technol

3、ogy中梯数据的反演（1）激电中梯扫面数据激电中梯扫面数据3D IP Ps 改正改正 效率效率 2010 Guilin University of Technology中梯数据的反演（1）激电中梯（不对称四极）剖面数据激电中梯（不对称四极）剖面数据2D（2.5D）问题）问题可以是任意组合：可以是任意组合： A1-B1，A1-B2，A2-B1，A2-B2， 观测电极的任意组合观测电极的任意组合 数据量大，信息量更丰富数据量大，信息量更丰富 2010 Guilin University of Technology常规对称四极测深数据反演问题（2） 1. 极距的变化（高密度均匀间隔）极距的变化（高密

4、度均匀间隔） （对称四极近似对数等间隔）（对称四极近似对数等间隔） 2010 Guilin University of Technology常规对称四极测深数据反演问题（2） 2. 网格的剖分网格的剖分依照高密度数据等网格剖分反演：一个测点，观测依照高密度数据等网格剖分反演：一个测点，观测10个极距的对称四极个极距的对称四极2.5维反演相当于维反演相当于40个电极的高密度数据反演，如果有个电极的高密度数据反演，如果有10几，几十个测点的对称四极数据反演计算时间太长，几，几十个测点的对称四极数据反演计算时间太长，不实用；不实用； 2010 Guilin University of Technol

5、ogy常规对称四极测深数据反演问题（2） 2. 网格的剖分（不对称网格剖分网格的剖分（不对称网格剖分+插值技术）插值技术）以以10个对称四极测点，每个测点个对称四极测点，每个测点10个极距计，等网格剖分水平方向需要个极距计，等网格剖分水平方向需要10410400个个用以上方法剖分，仅需要用以上方法剖分，仅需要20+10=30个个 2010 Guilin University of Technology激电深部勘探问题（3） 1. 地面激电深度勘探？（地面激电深度勘探？（直流激电是几何测深，地面物探工作要想勘探深直流激电是几何测深，地面物探工作要想勘探深度大势必增大供电极距。度大势必增大供电极距

6、。） 2. 开展井中、坑道激电等地下物探勘查应该是深部勘查的一个开展井中、坑道激电等地下物探勘查应该是深部勘查的一个方向方向地井地井井地井地井井井井 2010 Guilin University of Technology 观测（测线、测点）问题（4）测线测线二维构造二维构造 1. 测线问题测线问题 2010 Guilin University of Technology 观测（测线、测点）问题（4） 2. 测点问题测点问题不够灵活仪器设备、软件解释等限制不够灵活仪器设备、软件解释等限制 不等间隔网格剖分技术不等间隔网格剖分技术变不规则剖分为规则剖分变不规则剖分为规则剖分 不等间隔剖分技术插值

7、技术不等间隔剖分技术插值技术 2D 3D 任意任意3D不规则网观测和解释不规则网观测和解释 2010 Guilin University of Technology三 直流激电2.5维正反演软件介绍 正反演软件是在桂林理工大学阮百尧教授开发的电阻率/极化率数据2.5维正反演程序的基础上研制开发的。2.5D正演软件适合于目前高密度电法和常规对称四极等不同装置下、任意复杂地形和2.5维地电体的正演模拟。2.5D反演软件适用于目前高密度电法、常规对称四极等不同装置的直流激电、双频仪等的实测数据（视电阻率和视极化率）反演解释。也适用于水平地形和起伏地形下的数据解释，且不需要对地形影响进行校正。 正演算

8、法采用有线单元法，三角单元剖分、电位和电导率连续变化等先进技术，正演精度高。反演采用了约束最小二乘最优化反演算法，加入了最光滑、最简单模型、背景电性参数等约束条件，舍得反演效果能更接近实际情况。syx123（a）区域剖分示意图（b)三角单元示意图 2010 Guilin University of Technology三 直流激电2.5维正反演软件介绍0)()(ouu, )(2)(AIv.)(,0),cos(0221122211121,nunununuuuurnrnunuooS 1. 2.5D正演算法正演算法 2010 Guilin University of Technology异常电位的边

9、值问题异常电位的边值问题 付氏变换将点源二维变为波数域中的二维如果地下介质的电性分布有走向，取走向方向为z,对电位在z方向进行傅立叶变换,cos),(),(0kzdzzyxvkyxV对若干个k，解出波数域中点电源总电位V，用傅氏反变换，可以求出主剖面上的三维空间中的v。傅氏反变换的公式是：51),(),(iiikyxVgzyxv 2010 Guilin University of Technology异常电位的边值问题异常电位的边值问题 波数域中异常电位的微分方程, )()(22ooUkUUkU,2)(oookrIKU.)(,0),cos()()(0221122211121,1,nUnUnUn

10、UUUUnrkrKkrkKnUnUoooS 2010 Guilin University of Technology异常电位的边值问题异常电位的边值问题 傅氏反变换的kI和gi （徐世浙，1998） 1 2 3 4 5kI0.002680.024190.096210.339911.26051gi0.005650.024060.078490.274091.09590 2010 Guilin University of Technology异常电位的变分问题异常电位的变分问题 波数域中异常电位的微分方程, )()(22ooUkUUkU,2)(oookrIKU.)(,0),cos()()(02211

11、22211121,1,nUnUnUnUUUUnrkrKkrkKnUnUoooS 2010 Guilin University of Technology异常电位的变分问题异常电位的变分问题 微分方程转变为变分问题 0)(),cos()()(),cos()()(2121)(21)(1212222UFdUUnrkrKkrkKUnrkrKkrkKdUUkUUUkUUFooooo 2010 Guilin University of Technology有限元法解变分问题syx123（a）区域剖分示意图（b)三角单元示意图0UKKU解线性方程组得节点上波数域异常电位 2010 Guilin Univer

12、sity of Technology异常电位的变分问题异常电位的变分问题 波数域中异常电位的微分方程, )()(22ooUkUUkU,2)(oookrIKU.)(,0),cos()()(0221122211121,1,nUnUnUnUUUUnrkrKkrkKnUnUoooS 2010 Guilin University of Technology付氏逆变换加上正常电位，可得总电位v。按观测方式计算视电阻率。 51),(),(iiikyxVgzyxv 由上述方法计算不同波数时各节点上的波数域异常电位值，然后用下式付氏反变换得各节点空间域异常电位。 2010 Guilin University o

13、f Technology2.5D正演模拟软件介绍 2010 Guilin University of Technology2.5D正演模拟软件介绍102030405060708090100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250Distance(m)模 型 一 二 极 法 (AM)正 演 结 果-40-30-20-10AM/2/m-40-30-20-1034567891011122030405060708090100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 2

14、30 240 250Distance(m)模 型 一 偶 极 -偶 极 (ABMN)正 演 结 果-40-30-20-10oo/2/m-40-30-20-10oo/2/m11.21.522.5457101215182030405060708090100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250Distance(m)模 型 一 正 三 极 (AMN)正 演 结 果-80-69-58-47-36-25-14AO/2/m-80-70-60-50-40-30-20-10AO/2/m11.21.522.545710121518

15、202030405060708090100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250Distance(m)模 型 一 对 称 四 极 (AMNB)正 演 结 果-80-70-60-50-40-30-20-10AB/2/m-80-70-60-50-40-30-20-10AB/2/m11.21.522.54571012151820 2010 Guilin University of Technology2.5D反演软件介绍 2010 Guilin University of Technology2.5D反演软件介绍 20

16、10 Guilin University of Technology2.5D反演软件介绍 2010 Guilin University of Technology2.5D反演软件介绍 2010 Guilin University of Technology2030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240 x/m2030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240-40-30-20-10(OO/2)/m-40-30-20-1002468101214161

17、82022242628302.5D反演软件介绍2030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240 x/m2030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240-60-50-40-30-20-100Altitude/m-60-50-40-30-20-10001.52.54691215202530405070902030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240 x/m2030405060

18、708090100110120130140150160170180190200210220230240-60-50-40-30-20-100Altitude/m-60-50-40-30-20-1000.20.71.21.72.22.73.23.74.24.75.22030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240 x/m2030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240-40-30-20-10(OO/2)/m-40-30-20-100123456710

19、2030405060708090100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250Distance(m)模 型 一 断 面 图-80-70-60-50-40-30-20-10010Altitude(m)-80-70-60-50-40-30-20-10010Altitude(m)偶极偶极-偶极偶极 2010 Guilin University of Technology2.5D反演软件介绍AMN三极三极20406080100120140160180200220240 x/m204060801001201401601802

20、00220240-80-60-40-20AO/m-80-60-40-2002468101214161820222426283020406080100120140160180200220240 x/m20406080100120140160180200220240-80-60-40-20AO/m-80-60-40-2000.511.522.533.544.555.5620406080100120140160180200220240260 x/m20406080100120140160180200220240260-60-40-200Altitude/m-60-40-20001.52.546912152025304050709020406080100120140160180200220240260 x/m204060801001