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物探与化探, 2019, 43(2): 351-358 doi: 10.11720/wtyht.2019.1144

方法研究·信息处理·仪器研制

高密度电阻率法比值参数基于阻尼最小二乘反演

刘成功1, 金胜1,2, 魏文博1,2, 景建恩1, 叶高峰1, 尹曜田1

1. 中国地质大学(北京) 地球物理与信息技术学院,北京 100083

2. 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京 100083

The least squares inversion of high-density resistivity method ratio parameter based on smooth constraint

LIU Cheng-Gong1, JIN Sheng1,2, WEI Wen-Bo1,2, JING Jian-En1, YE Gao-Feng1, YIN Yao-Tian1

1. School of Geophysics and Information Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China

2. Key Laboratory of Underground Information Detection Technology and Instruments, Ministry of Education, Beijing 100083,China

责任编辑: 沈效群

收稿日期: 2018-04-3   修回日期: 2018-09-1   网络出版日期: 2019-04-20

基金资助: 国家重点研发计划课题“华南岩石圈三维结构与深部过程”.  2016YFC0600201

Received: 2018-04-3   Revised: 2018-09-1   Online: 2019-04-20

作者简介 About authors

刘成功(1992-),男,中国地质大学(北京)硕士生,主要研究方向为电法勘探和电磁探测技术。 。

摘要

三电位电极系中装置的探测精度和数据处理方法的研究一直是地球物理工作者研究的一个热点,同时也存在很大的争议。利用正演模拟结果讨论了岩溶地区几种可能存在的地质条件下三种装置的探测精度,发现β装置和γ装置的探测效果明显优于α装置;然后利用正演计算得到的数据合成比值参数(T),对合成数据T进行最小二乘反演,发现T值反演结果和视电阻率反演结果一致,并在噪声影响较大的区域,T值反演结果优于T值等值线图,可作为判断异常体特征的一个依据,也可验证视电阻率的反演结果,弥补由于噪声对某种单一装置探测效果的影响。以义马某地的水文地质勘察为例,T值最小二乘反演结果表明,在含水低阻区域T值也呈现小值异常,且显示的异常体边界准确,结构特征明显。利用T值反演对数据处理具有重要的意义,应予以重视。

关键词： 三电位电极系 ; 正演 ; 最小二乘反演 ; 比值参数反演 ; 水文地质勘察

Abstract

The detection accuracy of the array and the study of data processing methods about the three-potential observation system always constitute a hot spot for geophysicists, and there are also many controversies. In this paper, forward modeling results are used to discuss the detecting accuracy of three devices under several possible geological conditions in karst area. It is found that β array and γ array are significantly more precise than wenner α array; then, the ratio parameter (T) is composed of forward’s result. With least-squares inversion on the data of T, the authors found that the result of T’s least-squares inversion is consistent with the inverse result of apparent resistivity, and the result of inversion result is better than the T contour map in an area where the noise is large. For the result of the T’s least-squares inversion, it can be used as a basis for judging the anomalous body characteristics and the inverse result of apparent resistivity, and it can also be used to make up the effect of noise on a single device. Taking the hydrogeological survey of a certain place in Yima as an example, the authors found that the result of the T’ least-squares inversion in the low-water-resistance region is small, the abnormal bodies’ boundaries are accurate, and the structural features are obvious. It is shown that the result of the T least-squares inversion is very useful for data processing and interpretation, and therefore researchers should pay attention to it in future.

Keywords： three-potential electrode system ; forward modeling ; least square inversion ; ratio parameter’s inversion ; hydrogeological survey

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本文引用格式

刘成功, 金胜, 魏文博, 景建恩, 叶高峰, 尹曜田. 高密度电阻率法比值参数基于阻尼最小二乘反演. 物探与化探[J], 2019, 43(2): 351-358 doi:10.11720/wtyht.2019.1144

LIU Cheng-Gong, JIN Sheng, WEI Wen-Bo, JING Jian-En, YE Gao-Feng, YIN Yao-Tian. The least squares inversion of high-density resistivity method ratio parameter based on smooth constraint. Geophysical and Geochemical Exploration[J], 2019, 43(2): 351-358 doi:10.11720/wtyht.2019.1144

0 引言

高密度电阻率法以电阻率差异为基础,通过研究有源电流场在地下半空间的分布规律来解决地质问题[1,2]。随着近些年的发展,探测装置不断增多,仪器精度逐渐提高[3,4],已成为工程地质勘察、水环境监测、浅层矿产勘查、考古等领域较为有效、便捷的方法之一[5,6,7,8]。三电位电极系装置(α装置、β装置和γ装置)是目前使用最广泛的方法之一,国内王兴泰等[9]对三电位电机系装置的研究较早,并提出了比值的数据处理手段,拓宽了数据处理的手段。但对三种装置的探测精度一直争论不一。雷宛认为温纳α装置相比β装置和γ装置在地形起伏地区适应性强,探测效果较好[10];阮百尧[11]、罗延钟[12]和M.H.Loke等[13]认为,探测低阻异常体时运用偶极—偶极装置较好;而郑冰等[14]则认为温纳γ装置优于α装置和β装置。为了探究岩溶地区的三种装置的探测精度,根据岩溶地区的实际地质特征,建立适当的地电模型,通过模型的正演计算,讨论三种装置在岩溶地区的探测精度,并根据正演计算的结果合成比值参数。

根据高密度电阻率法的理论可知,比值参数的定义为β装置和γ装置视电阻率的比值[9],实际反映了两种装置电位差的比值,和倾子的特征类似。根据大地电磁测深理论可知,视倾子异常可以反映地电构造的水平非均匀性,能很好地反映异常体的位置、规模等边界特征[15,16]。如果在高密度电法中比值参数也能压制干扰,反映异常体的边界特征,对高密度电法勘探具有重要意义。

尽管比值参数提出较早,但在以往的工作中不太重视,仅作为一个辅助参数使用[17]。原因在于仪器的信噪比差,计算得到的T值误差较大。随着数字电子技术的发展和仪器灵敏度的提高,现代高密度电法野外工作可以获得质量较高的电场信号,得到准确的电位差[3],比值参数的应用和研究也越来越多[18]。汤洪志等开发了WGMD-1型高密度电阻率测量系统比值参数软件[19];杨润海、郭秀军等人的研究表明,比值参数不仅能突出低阻地质异常,且具有一定的复合异常分解能力, 也能将异常结构直观的以比值参数的形式表现出来[20,21]。但以往他们的研究都是基于比值参数等值线图开展的,由电法勘探理论可知,高密度电阻率法实测的视电阻率值反映的并不是地下该位置处的真实电阻率值[22],因此,计算得到的比值参数并不是该位置的真实T值。此时,再利用比值参数绘制等值线图,对反演结果进行辅助解释,解释成果的可靠性也大大较低。本文利用正演计算合成的比值参数做阻尼最小二乘反演,通过反演结果验证比值参数在地下的真实分布特征以及与异常体的分布关系。

1 基本原理

所谓三电位观测系统就是将温纳α装置、β装置和γ装置按一定方式组合后构成的一种测量系统,通过一次布极,可得到三种装置的观测数据[1]。图1为观测装置观测系统装置示意。

图1

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图1   温纳α、β、γ装置电极排列示意

Fig.1   Schematic diagram of the arrangement of the electrodes of the Winner α, β, γ devices


通过对高密度电法公式的推导,得到比值参数(T)的表达式:

ρsβ=6πaΔuβI,ρsγ=3πaΔuγI,T(i)=ρsβ(i)/ρsγ(i)=2ΔuβΔuγ。

式中: ρsβ、 ρsγ为β装置和γ装置的视电阻率,Δuβ、Δuγ为β装置和γ装置测得的电位差,T为比值参数,I为供电电流,i为第i个观测点。

通过上式可知,比值参数是两种装置电位差的比值的二倍,当地下无异常体时,T值恒为1;当存在异常体时,T值改变,特征十分明显,尤其在管线探测中,在反映管线地电结构的分布形态方面,比值参数远比相应装置的视电阻率断面图清晰和明确。

高密度电法反演的目的是利用实测的视电阻率还原地下真实电性异常体的特征。T值反演利用光滑约束最小二乘反演方法可以计算每一体元的比值参数,通过不断的迭代和拟合使得计算的比值参数理论值与实测视电阻率计算得到的比值参数之残差达到最小,得到真实的比值参数模型。

阻尼最小二乘的公式为

(JTJ+λCTC)P=JTg。

式中:J是偏导数雅可比矩阵,JT是J的转置,λ是阻尼因子,g是计算的比值参数理论值(T)与实测视电阻率值计算得到的比值参数(T’)之差的矢量矩阵,P是模型参数的校正矢量矩阵。二维光滑滤波系数C可保持模型参数在其值连续变化时有一定的光滑度。

2 模型正演计算

在参考了李美梅、王恩德等[23,24]正演模拟的基础上,根据岩溶地区的电性特征,构建了一个电阻率为100 Ω·m的均匀半空间模型。模型中有2个异常体,其中,低阻模型中2个异常体为含水溶洞,电阻率为10 Ω·m,高阻模型中为不含水溶洞,电阻率为1 000 Ω·m。为了更好地模拟野外采集环境,在理论模型的响应中加入一定的高斯误差[25],设置阻尼系数大小为 0.15(根据黄真萍等[26]的研究,在噪声较小时,采用0.15的阻尼因子反演效果较好),采用最小二乘法对电阻率模型进行反演计算(图2、图3)。对比这两种简单地质模型的结果可知,比值参数的反演剖面对简单地质体的探测效果很好。

图2

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图2   低阻模型剖面及参数断面

a—模型断面;b—α装置电阻率断面;c—β装置电阻率断面;d—γ装置电阻率断面;e—比值参数(T)拟断面;f—比值参数(T)反演断面

Fig.2   Low-resistance model profile and parametric profile

a—low-resistance geological model section; b—sectional view of resistivity of the alpha device; c—sectional view of the resistivity of the beta device;d—sectional view of the resistivity of the gamma device; e— ratio parameter (T) pseudo sectional view; f—ratio parameter (T) sectional view


图3

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图3   高阻模型剖面及参数断面

a—模型断面; b—α装置电阻率断面; c—β装置电阻率断面;d—γ装置电阻率断面;e—比值参数(T)拟断面;f—比值参数(T)反演断面

Fig.3   High-resistance model profile and parametric profile

a—high-resistance geological model section;b—sectional view of resistivity of the alpha device;c—sectional view of the resistivity of the beta device;d—sectional view of the resistivity of the gamma device ;e—ratio parameter (T) pseudo sectional view;f—ratio parameter (T) sectional view


为了更真实地反映野外真实的地质条件,探究比值参数反演结果的使用效果,在上述两种简单的地质模型的基础之上,构造了一个同时包含高阻和低阻异常体的复杂地质模型(图4)。

图4

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图4   复杂模型剖面及参数断面

a—模型断面;b—α装置电阻率断面;c—β装置电阻率断面;d—γ装置电阻率断面;e—比值参数(T)拟断面; f—比值参数(T)反演断面

Fig.4   Complex model profile and parameter profile

a—complex electrical geological model section; b—sectional view of resistivity of the alpha device;c—sectional view of the resistivity of the beta device; d—sectional view of the resistivity of the gamma device;e—ratio parameter (T) pseudo sectional view; f—ratio parameter (T) sectional view


根据对低阻异常体和高阻异常体数值正演模拟的结果可知,高密度电法对浅表异常体的反映特别灵敏,因此,该方法非常适用于水文地质勘察和岩溶区域的工程地质勘察。对比三种装置的反演结果得到:①偶极装置和微分装置数据反演的背景电阻率受到的影响较小,异常体的位置也比较准确,因此,计算得到的比值参数的精度也较高。②温纳装置对电阻率的垂向变化比较敏感,一般用来探测水平层状目标体。另外,温纳装置的装置系数相比于β装置和γ装置是最小的,因而在同样情况下可观测到较强的信号,可以在电磁噪声较大的地方使用。③β装置高灵敏度区域出现在发射偶极和接收偶极下方,并且装置的灵敏度等值线几乎是垂直变化的,用来探测向下有一定延伸的目标体比较明显。④γ装置相比其他两种装置,观测的电信号是最大的,对电性异常体的相应也很灵敏。正演结果表明,该装置对模型的探测效果较好。

根据模型生成的β装置和γ装置的数据合成比值参数(T),利用合成数据画出比值参数等值线图,利用最小二乘法对T值进行反演。通过对比发现,比值参数和倾子有相似的特征,在无背景电阻率的情况下,倾子反演结果仅能还原目标体的大小、形状和位置,但不能反应围岩和异常体的电阻率特征[19]。因此,T值反演也能很好地圈定异常体的太小、形状和位置;同时,比值参数等值线图圈闭的异常边界模糊,不易于对异常体进行分辨,容易造成误判,利用比值参数反演异常范围更精确, 把比值参数(T)反演结果作为电阻率反演的辅助解释,可得到更多有用的信息,使处理结果更加准确和多元化。值得注意的是,比值参数本身就是一个无量纲的数,因此,在数据处理和使用过程中,应避免对参数做过度的解释。比值参数异常能明显反应异常体位置和形态特征,为工程勘察提供资料和依据。

3 工程实例分析

义马位于渑池向斜的核部,主要由中生界、新生界地层组成。地层内断裂构造发育,但含水性不强。含水层中新近系泥灰岩呈不连续分布,以角度不整合接触方式覆盖于下伏地层之上,溶洞溶隙相对发育,富水性中等,厚0~50.8 m,第四系沙卵、砾石层孔隙潜水含水层富水性为弱到中等,其余含水层均富水性较弱。义马水文地质为简单到中等类型,属新安水文地质单元,岩层富水性微弱,地下水资源比较贫乏。在义马某灰岩地区,地表为厚层卵砾石层覆盖地区,地表常见岩石裸露,水资源稀少,严重影响居民生活和工业的发展。为了探究当地的地下水资源赋存特征,水文地质工作者在当地布设了几条高密度测线,采用温纳α、β、γ装置进行联合探测。对实测数据进行适当地编辑后运用最小二乘法反演,得到电阻率断面图。利用采集的实测数据计算比值参数,绘制比值参数拟断面图,并对比值参数进行最小二乘反演,得到比值参数断面图。

根据以上三种装置的电阻率反演结果可知,在地表0~20 m深度范围内,存在一层高阻区域,推测其为卵砾石层覆盖区。在地下20~40 m深度,灰岩内部沿测线方向存在一条串珠状的低阻异常区,结合当地的水文地质特征,推测低阻异常区域为含水的溶洞,溶洞周围为岩溶破碎带或岩溶裂隙,导致整体电阻率都较低。对比图5的反演结果发现:温纳装置和偶极装置的探测效果较好;由于微分装置易受噪声的影响,部分区域异常特征较弱,并且比值参数等值线图异常特征模糊,根据等值线图也无法做出准确判断。但是,对比图5e发现,比值参数(T)最小二乘的反演结果也呈现串珠状的小值异常,和电阻率反演结果的变化一致。因此,比值参数的反演结果能准确圈闭出地下异常体的位置,使用效果明显优于比值参数等值线图。

图5

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图5   实测剖面参数断面

a—α装置电阻率断面;b—β装置电阻率断面;c—γ装置电阻率断面图;d—比值参数(T)拟断面; e—比值参数(T)反演断面

Fig.5   Sectional view of measured section parameters

a—sectional view of resistivity of the alpha device; b—sectional view of the resistivity of the beta device;c—sectional view of the resistivity of the gamma device; d—ratio parameter (T) pseudo sectional view; e—ratio parameter (T) sectional view


综上可知,使用比值参数(T)最小二乘的反演结果比等值线图的异常更加直观明显,尤其在噪声干扰较大时,比值参数(T)最小二乘反演的优势将更明显。同时,T值最小二乘反演的反演结果还可以作为验证电阻率反演结果准确度的一个参考依据。比值参数反演结果与钻探结果的契合度较高,在今后实际工作中应对其应用予以重视。

4 结论

1)在岩溶地区电性差异明显,正演结果和实测资料的结果都表明β装置的探测效果较好,在实际野外工作中应予以重视。

2)比值参数(T)最小二乘的反演结果与电阻率异常一致,可以作为验证电阻率反演结果的一个参考依据。

当前,三维高密度电法勘探在实际工程应用中还不够成熟,且成本较高,提高二维勘探成果的准确度是当前研究的重点。在实际工作中,增加资料处理方法,使处理结果更加丰富和多元化;在成果解释之前,要充分搜集当地的地质、水文,钻探、地球化学、前期物探等资料,结合其他方法的成果进行解释,则勘查的准确度将得到很大提升。

致谢:本研究得到了国家重点研发计划课题《华南岩石圈三维结构与深部过程》(编号:2016YFC0600201)的资助,在此表示感谢。同时,感谢两位审稿专家提出的宝贵意见,以及编辑部门的不懈努力。

The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。

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文中从电极排列、反演处理方法、仪器等几个方面 ,介绍了高密度电法的发展 ,说明了所有电极排列方式是从对称四极、单极偶极和单极单极发展而来。在反演方法软件方面 ,介绍了基于圆滑约束最小二乘法及计算机反演快速计算程序。同时 ,提出供电时间、极化补偿和电极转换开关是高密度电法仪器发展的关键技术。文中列举了高密度电法在多个领域的应用简况 ,最后提出了高密度电法在今后发展的趋势为高密度激发极化法、三维高密度电阻率法。

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[J]. 地球物理学报, 2011,54(4):1106-1113.

DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2011.04.026      URL     Magsci     [本文引用: 1]

在对倾子响应和共轭梯度算法深入分析的基础上,我们实现了倾子资料三维共轭梯度反演算法.基于倾子资料的三维共轭梯度反演研究,探讨了利用倾子资料进行三维反演定量解释的方法.通过对理论模型合成数据进行反演试算,验证了所实现的倾子资料三维共轭梯度反演算法的有效性和稳定性.该反演算法可用于对大地电磁测深和地磁测深(地震地磁台站进行的三分量地磁观测)所整理出的倾子资料进行三维定量反演,获得地下三维模型的电阻率结构.

Lin C H, Tan H D, Tong T .

Study on three-dimensional conjugate gradient inversion of dumper data

[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2011,54(4):1106-1113.

Magsci     [本文引用: 1]

胡文宝, 苏朱刘, 陈清礼 , 等.

倾子资料的特征及应用

[J]. 石油地球物理勘探, 1997,32(2):202-212.

URL     Magsci     [本文引用: 1]

本文系统地研究了大地电磁测深(MT)资料中倾子多数的特征。研究结果表明:倾子异常主要反映了地电构造的水平非均匀性;倾子异常的幅值不仅与水平非均匀界面两边介质电导率的对比度有关。还与上覆层的电导率和厚度以及观测频率有关;利用倾于异常的频率特征。可以定量地解释出垂直断面的上覆层厚度。在倾子资料解释方法上,可采用图象处理中的模板相关匹配技术。以理想模型的响应为样板,对野外实测资料进行匹配。可以较准确地解释出垂直断面的位置和埋深以及电阻车的分布情况等。文中对一条测线的野外实测倾子资料进行了处理和解释,在没有参考任何其它地质信息的情况下,解释结果能很好地反映该测线的地质构造特征,分辨率和可信度均较常规解释方法要高。

Hu W B, Su Z L, Chen Q L , et al.

Characteristics and application of dumping data

[J]. Petroleum Geophysical Exploration, 1997,32(2):202-212.

Magsci     [本文引用: 1]

江玉乐, 康万福, 张楠 , 等.

高密度电法在岩溶勘察中的应用

[J]. 成都理工大学学报:自然科学版, 2007,34(4):452-455.

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2007.04.013      URL     [本文引用: 1]

随着高速公路建设的快速发展,岩溶作为一种典型的不良地质现象在施工建设中的危害越来越明显.该文简要介绍了高密度电阻率法所基于的静电场理论和工作特点,应用该方法在某高速公路建设中的岩溶勘察进行了探测,获得了测区部位的视电阻率二维成像图;通过对视电阻率二维成像图异常形态、高低阻等特征的分析,推断出地下岩溶、溶洞的分布范围、大小和埋深.经钻探资料证实,推断结果与实际情况相吻合.

Jiang Y L, Kang W F, Zhang N , et al.

Application of high-density electrical method in karst exploration

[J]. Journal of Chengdu University of Technology:Natural Science Edition, 2007,34(4):452-455.

[本文引用: 1]

蔡斌 .

高密度电法模拟研究与工程应用

[D]. 吉林:吉林大学, 2011.

[本文引用: 1]

Cai B .

High-density electrical simulation research and engineering application

[D]. Jilin: Jilin University, 2011.

[本文引用: 1]

汤洪志, 易峰, 何门贵 , 等.

WGMD -1 型高密度电阻率测量系统比值参数软件的开发与应用

[J]. 华东地质学院学报, 2000,23(3):242-247.

DOI:10.3969/j.issn.1674-3504.2000.03.012      URL     [本文引用: 2]

高密度电阻率法测量中的比值视参数是近几年发展起来的高密度电阻率处理与解释参数，它们具有 更好的横向、纵向分辨率以及抑制干扰等作用，介绍了适合于ＷＧＭＤ－１型高密度电阻率法测量系统的幽会参数软件的编制及其在工程勘测中的应用实例，实践证 明，这是一组质量高，误差小，方便实用的组合参数，可广泛的用于工程勘测中。

Tang H Z, Yi F, He M G , et al.

Development and application of ratio parameter software for WGMD-1 high-density resistivity measurement system

[J]. Journal of East China Geological Institute, 2000,23(3):242-247.

[本文引用: 2]

杨润海, 赵晋明, 王彬 , 等.

比值参数在高密度电法中的应用

[J]. 地震研究, 2003,26(2):197-200.

DOI:10.3969/j.issn.1000-0666.2003.02.014      URL     [本文引用: 1]

探讨了比值参数在高密度电阻率法中的应用;根据工程实例说明比值参数在压制局部干扰和邻近异常分离中有良好效果;将比值参数断面与电阻率反演断面比较研究,能取得较好的异常解释效果.

Yang R H, Zhao J M, Wang B , et al.

Application of ratio parameter in high-density electrical method

[J]. Journal of Seismological Research, 2003,26(2):197-200.

[本文引用: 1]

郭秀军, 王兴泰 .

用高密度电阻率法进行空洞探测的几个问题

[J]. 物探与化探, 2001,25(4):306-315.

DOI:10.3969/j.issn.1000-8918.2001.04.011      URL     Magsci     [本文引用: 1]

<p>通过大量的正演计算,重点阐明了利用高密度电阻率法进行洞室探测的前提、不同采集装置异常形态特征及判别方式、对相邻洞体的分辨能力和提高洞室探测定量解释精度的方法,明确了该项技术在洞室探测应用中的模糊点,提高了该项技术的应用效果。</p>

Guo X J, Wang X T .

Some problems in the application of high density resistivity method to cavity exploration

[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2001,25(4):306-315.

Magsci     [本文引用: 1]

李金铭 . 地电场与电法勘探[M]. 北京: 地质出版社, 2005.

[本文引用: 1]

Li J M .

Geoelectric field and electrical method exploration

[M]. Beijing: Geological publishing house, 2005.

[本文引用: 1]

李美梅 .

高密度电阻率法正反演研究及其应用

[D].北京:中国地质大学(北京), 2014.

[本文引用: 1]

Li M M .

Research on the forward and inversion of high-density resistivity method and its application

[D]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2014.

[本文引用: 1]

王恩德, 门业凯, 张忠杰 , 等.

基于高密度电阻率法的铁矿山采空区数值模拟

[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2013,34(7):1022-1026.

URL     [本文引用: 1]

应用高密度电阻率法,以鞍山—本溪地区铁矿山主要岩矿体电阻率值的实测结果为基本参数,选用适合现场作业的温纳和偶极两种装置,并根据现场地质情况建立简单地质条件、围岩存在和复杂地质条件三种空区探测模型;详细分析了不同地质条件下的地电场分布规律和空区异常反映特征.结果表明,不等电性地质体的存在影响了空区异常的反映,空区异常在复杂地质条件下往往以次级异常或弱异常的形式显示.应用该模型对鞍山—本溪地区铁矿山空区探测结果进行解译,准确地推测了多处空区,证明了该模型在铁矿山采空区探测中的有效性.

Wang E D, Men Y K, Zhang Z J , et al.

Numerical simulation of goaf in iron mine based on high-density resistivity method

[J]. Journal of Northeastern University:Natural Science, 2013,34(7):1022-1026.

[本文引用: 1]

Feng D S, Dai Q W, Xiao B .

Contrast between 2D inversion and 3D inversion based on 2D high-density resistivity data

[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014,24:224-232.

DOI:10.1016/S1003-6326(14)63051-X      URL     [本文引用: 1]

The 2D data processing adopted by the high-density resistivity method regards the geological structures as two degrees, which makes the results of the 2D data inversion only an approximate interpretation; the accuracy and effect can not meet the precise requirement of the inversion. Two typical models of the geological bodies were designed, and forward calculation was carried out using finite element method. The forward-modeled profiles were obtained. 1% Gaussian random error was added in the forward models and then 2D and 3D inversions using a high-density resistivity method were undertaken to realistically simulate field data and analyze the sensitivity of the 2D and 3D inversion algorithms to noise. Contrast between the 2D and 3D inversion results of least squares inversion shows that two inversion results of high-density resistivity method all can basically reflect the spatial position of an anomalous body. However, the 3D inversion can more effectively eliminate the influence of interference from Gaussian random error and better reflect the distribution of resistivity in the anomalous bodies. Overall, the 3D inversion was better than 2D inversion in terms of embodying anomalous body positions, morphology and resistivity properties.

黄真萍, 胡晓娟, 孙艳坤 .

三维高密度电法正反演模拟阻尼系数最优设置研究

[J]. 路基工程, 2014,( 1):5-10.

DOI:10.13379/j.issn.1003-8825.2014.01.02      URL     [本文引用: 1]

根据高密度电法的基本原理以及三维高密度电法的正演和反演理论,建立了三种典型模型进行正演模拟,再通过设置不同的阻尼系数对每种模型进行反演,分析反演结果并比较其优缺点,得出不同模型阻尼系数的选取对反演效果的影响规律。结果表明,通过选择最佳阻尼系数,既可减少反演计算收敛的迭代时间,又提高了反演分辨率和精度,从而得到更加精确的工程地质结构资料。

Huang Z P, Hu X J, Sun Y K .

Study on optimal setting of simulated damping coefficient for forward and inverse of 3D high-density electrical method

[J]. Subgrade Engineering, 2014,( 1):5-10.

[本文引用: 1]

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