基于MPI的复电阻率法二维正反演并行算法研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:huanghoubin101
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复电阻率法作为电法勘探的重要分支方法之一,已经在固体矿产、水文地质、环境监测、工程地质、油气资源等领域得到应用,是一种非常有前景的方法。相对其它电法方法,复电阻率法同时反演多参数,通过对比组合解释提供了更丰富的地电信息。当前,关于既考虑电磁效应又考虑激电效应的复电阻率法研究是一大热点话题。本文完成了基于MPI并行的复电阻率法二维数据空间OCCAM反演研究。正演方面,本文基于二次场算法,从麦克斯韦方程组出发,利用有限单元法,同时引入Cole-Cole模型,推导得到满足的正演矩阵方程,正演矩阵方程中系数矩阵采取按行压缩的方式存储降低内存需要。对于方程组的求解,通过两种不同方法的试算,在精度满足要求的情况下,选择速度较快的超松弛迭代双共轭梯度法。通过模型算例的计算,将计算结果与Kerry Key公开的一维、二维程序进行对比验证,证明了本文完成的正演程序是正确的。反演方面,采用数据空间OCCAM法,通过引入伴随方程法推导得到雅克比矩阵,用多排列电场数据同时反演Cole-Cole模型四个参数。在反演中,通过对不同模型参数加入界限约束和不同模型参数的拉格朗日因子选取不同,降低了反演的多解性同时增加了反演的稳定性。考虑到计算速度的问题,引入MPI并行计算,针对多个发射源多个频率的正演问题,完成了基于发射源并行的正演并行程序,而针对单个发射源多个频率的正演问题,完成了基于频率并行的正演并行程序,通过理论模型计算验证了正演并行程序的准确性,同时通过统计时间数据分析其并行效率。针对多个发射源多个频率的反演问题,实现了基于发射源并行的反演并行程序,通过理论模型的计算验证了反演并行程序的正确性,统计其时间数据,分析其并行效率。通过对正反演并行程序的计算得出,运用MPI并行在很大程度上提高了其运算速度,加速比随着参与并行计算的进程数增多而增大,但并行效率降低。
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