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目前MT资料的反演在快速准确的数值模拟及高精确反演方法上还很难取得很好的突破,对反演中解的稳定性及多解性等问题处理仍不理想,而且大多限于反演出平滑的地电模型。如何得到稳定的反演结果和更清晰的地质体分界面等问题仍然是当前MT反演研究的一个重点方面。由于各种反演方法都有优点与缺陷,于是我们考虑通过将两种MT反演方法进行结合来研究MT资料的反演问题。
本文在前人研究的基础上基于S.Constable等提出的OCCAM反演求解光滑模型和Catherine de Groot-Hedlin提出的SBI(Sharp Boundary Inversion)反演求解尖锐边界模型的思想,结合最小梯度支撑泛函,构建了新的反演目标函数,并对求目标函数极小的方法进行了优化,实现了OCCAM与SBI结合的MT二维反演。
本文主要的研究内容如下:
(1)使用矩阵网格剖分的有限单元法进行大地电磁场正演模拟,得到的结果精度可以满足反演计算的要求。
(2)采用互易定理以及有限单元法计算灵敏度矩阵。其基本思想是根据源点与接收点可以互换的原理,将源点放到MT的测点处,做一次正演计算就可以求得测点上主场对研究区所有单元的偏导数,而辅助场偏导数的计算方法也可采取相同的原理。
(3)针对OCCAM反演以及SBI反演各自的优点和不足,在目标函数中加上进行光滑模型反演的最光滑泛函以及进行尖锐边界反演的最小梯度支撑泛函,使反演结果可以在避免引入虚假构造的情况下将光滑模型反演中电性突变边界不能很好得到表现的问题克服了。同时,在最小梯度支撑泛函中加入了斜对角方向的模型参数梯度,从而改善对斜边的刻画,并且新反演方法适用于TE、TM两种极化模式的反演。
(4)使用改进的非线性共轭梯度法求目标函数的极小值,并在迭代的过程中,不断修正正则化因子,从而有效地解决了迭代的发散问题,保证了反演的稳定性和收敛速度。
(5)对方法进行了编程,通过多个模型实验,并与已发表的其他反演方法的结果进行比较,证明了该方法是正确有效的。同时对江苏下扬子和广东徐闻地区MT实测资料进行了处理,表明了该方法的适用性和效果。