2DRES电法软件使用说明书(中文版)ok(2)

2019-04-22 19:27

边界在拟断面图上部用黄色垂直线表示。程序可以读入包括15000个电极的数据文件,使用本选项可以选择进行反演的数据段(64MB内存的计算机最多运行650个电极、6500个数据点),整个资料便可以分段完成反演。选取了欲反演的子数据段后,应选取“删除坏点”选项检查坏数据点。通常,建议一次反演整个资料,在大多情况下,这可以很容易地用增加计算机内存或硬盘自由空间的方法解决。

剖面反向:本菜单项可左右倒转拟断面图。

首电极号:本菜单项允许变更剖面线上首电极的编号,这主要时为了跟计算机中设计的测线x坐标一致。

编辑数据:本选项将启动WINDOWS自带的记事本(notepad.exe)作编辑器。 运行其他程序:本菜单能够调用WINDOWS系统上的其他程序。 选择字体:系统默认字体是Arial字体,可选其他字体。 保存颜色:保存正在使用的色标参数。 3)“设置”菜单

程序内部预置了一套适用于多数资料的阻尼系数和其他变量,但是,在某些情况下,对控制反演过程的参数进行修改可能会得到更好的结果。“设置”菜单如下:

阻尼系数:在本选项中,可以设置阻尼系数的初始值以及最小阻尼系数。如果资料噪音很大,宜选择相对大一些的阻尼系数(如0.3)。如果资料噪音很小,宜选择较小的阻尼系数(如0.1)。反演子程序将在每一次迭代之后逐渐减小阻尼系数。必须设置最小阻尼系数以稳定反演过程,最小阻尼系数通常设置为初始阻尼系数的1/15。

阻尼深度系数:因为电阻率法的分辨率随着深度增加而呈指数下降,为了稳定反演过程,在最小二乘法反演中使用的阻尼系数通常随层增加,一般每层的增加系数为1.2。如果模型底层的电阻率出现不自然的振荡,改用较大的系数值可以抑制振荡。

优化阻尼系数:如果选择本选项,程序将试图找出最小二乘法方程中的最佳阻尼系数,借助于优化阻尼系数,能明显减少程序收敛所需要的迭代次数,但是每一次迭代所需的时间将要增加。对于中小型数据,本选项将使反演所需的总体时间明显减少。由于每次迭代都需要求解最小二乘方程,对于超过1000个数据的大型数据,尤其但数据资料噪音很大时,每次迭代所需要的时间明显增加。实际上,对于大多数据资料,优化阻尼系数并不能带来很明显的结果改善。

模型电阻率上下限:在某些情况下需要控制模型电阻率值的上下限以避免它的值过大或过小。 垂向/水平滤波比:本菜单项可以选择垂向平滑滤波(fz)与水平平滑滤波(fx)的阻尼系数比。默认二者的阻尼系数相等,但是,如果拟断面图上的异常沿垂向延长,可以选取较高的垂向/水平平滑滤波比值(如2.0),以迫使程序反演出的模型沿垂向拉长;反之,对于水平反向延伸的异常,宜取较小值(如0.5)。

钻孔子块附加阻尼:在某些情况下,临近钻孔的模型子块会出现很剧烈的电阻率变化。对这些子块使用较大的阻尼系数可以降低它们的变化量。

单位电极距的节点数:可以选择相邻电极之间的网格为2或4个节点,该网格由正演程序所使用。每个电极有4个节点时,计算出的视电阻率值将要精确得多(特别是电阻率差异很大时),但是,所需的计算时间也相应增多。当数据涉及到的电极数大于90时,程序默认使用2节点选项。

使用有限元法:程序允许使用有限差分或有限元法计算模型的视电阻率值。如果资料不包含地形,程序默认使用有限差分法,它速度较快,如果资料包含地形,默认使用有限元法。

精细网格:本选项允许在有限差分或有限元法中使用较细的网格(垂向)划分。这两种方法在细网格划分下计算出的视电阻率值精确度更高。但是对计算机硬件要求也随之增高。在介质电阻率差异大于20:1时,使用细网格能得到较好的效果,在低阻层位于高阻层之下时,本选项特别适用。

线性搜索:反演程序借助了解阻尼约束最小二乘法方程来修改模型参数,通常,参数修改矢量d将减小模型的均方误差。在均方误差增加的情况下,面临三种选择,一种是使用四次插值执行线性搜索去寻找改变模型块电阻率的最佳步长以降低均方误差,但是可能会被陷在局部极小值中,另一种是不理会这次误差增大,而寄希望于下一次迭代会产生较小的均方误差。这可能会跳过局部极小,但是也可能会导致误差的进一步增大;第三中选择是在每一次迭代执行线性搜索。这通常会得到最佳步长,但是在每一次迭代中需要至少进行一次提前计算。如果能减少用于使均方误差降低到可接受水平所需的迭代次数,在某些情况下,这些额外的提前计算是值得的。本设置仅仅从第三次迭代开始起作用,这是由于头两次迭代的均方误差变化一般较大,程序试图寻找最佳步长以进一步降低均方误差时,总是执行线性搜索。

线性搜索误差:线性搜索法通常能估算出下次迭代后视电阻率均方误差的变化量,如果这个变化量太小,则计算模型参数变化矢量最佳步长的线性搜索就不值得再进行下去,通常该值为0.1~1.0%。

收敛极限:设置两次迭代均方误差相对变化率的最低限,默认为5%。当两次迭代的均方误差变化小于收敛极限时,便可以认为迭代已经收敛。程序使用均方误差的相对变化而不是绝对均方误差值来适应具有不同噪音水平的资料。

均方误差收敛极限:当RMS误差百分比值低于该值时,反演即会停止,常取2~5。

迭代次数:本选项允许用户设置反演程序的最高迭代次数。默认设置次数为5次,对于大多数资料而言已足够。当反演达到最高限制次数时,程序会询问用户是否再增加迭代次数。通常不需要进行10次以上的迭代。 检查模型电阻率值:反演迭代过程中,如果模型电阻率值变得过高(大于视电阻率最大值20倍)或过低(低于视电阻率最小值1/20),程序将示警。本选项允许关闭示警。 等值线间隔:程序在显示视电阻率拟断面和电阻率模型时,默认使用对数等值线间隔。这在大多数情况下是适宜的。但是,也可以使用线性间隔或自定义等值线间隔。

反演时显示拟断面图:在反演过程中,可以选择同时显示拟断面图或仅仅显示模型的均方误差值。除非计算机速度特慢,建议在反演过程中显示断面图。

保存反演参数:将本次设置参数保存在硬盘上。 读取反演参数:读取以前设置好的反演参数。 4)“反演”菜单

最小二乘反演:使用最小二乘反演所读取的数据,反演前会提示是否保存将得到的反演结果。 圆滑约束:程序默认对最小二乘法的模型修改矢量进行圆滑约束。在数据噪声非常大的情况下,也对模型电阻率进行圆滑约束可能会得到更好的反演结果。在阻尼系数相同时,直接圆滑模型电阻率反演模型的视电阻率均方误差通常较大。但是它能保证使反演成果模型的电阻率呈平稳变化。

使用组合反演:在某些情况下,例如在良导体上方进行测量时,电流线将被扭曲,致使地下的某些部分电流很小,反演模型中的相应部位数据灵敏度很低。这将导致在低阻体下方产生严重畸变。使用脊回归和圆滑约组合反演法,可以在某种程度上降低这种畸变。

使用robust反演:在有锐利的边界时可使用这种方法,robust约束对噪音反应不灵敏,但是会使视电阻率的RMS误差增大。

对数视电阻率值:缺省时,使用对数电阻率值作为反演时的数据参数,对于大多情况这时适用的,除了某些情况下视电阻率值为零或负数时。

计算雅克比矩阵:在本程序中,有三种计算最小二乘法方程种雅克比矩阵J的方法,最快的方法是使用准牛顿法估算雅克比矩阵,常用于野外快速计算。最准确但最慢的方法是在每一次迭代时计算雅克比矩阵,但这要求有较好的计算机配置。在介质电阻率差异很大(视电阻率最大值为

最小值10倍以上)时,此方法反演出的模型边界要清晰得多;第三种方法基于雅克比矩阵通常仅在头几次迭代种变化最大的现实,仅仅在前两次迭代中重新计算雅克比矩阵。而在后续的迭代则使用准牛顿更新法。在多数情况下,第三种方法给出了在速度和精度之间的最佳折衷。

最优化方法:计算最小二乘方程时有两种方法可供选择。默认时,选择使用“标准高斯牛顿”最小二乘法,特别是当数据的模型单元小于1000时,可以得到最小二乘法的精确结果;如果当模型单元数目大于2000,则计算最小二乘方程的时间就会增加,在反演时占很大一部分。为了减少反演时间,可用“不完全标准高斯牛顿”最小二乘方法,设置绝对精确度,对大部分数据,值为0.5%(就是上图中的0.005),所得结果,跟使用“标准高斯牛顿”方法精度差不多。当设置的值为0.1%时,所的结果跟使用“标准高斯牛顿”方法精度很相近,但这需要很长的反演时间。当数据或模型单元数目很大时,通常超过1000时,可使用“非标准高斯牛顿”最小二乘方法中的数据压缩,这能明显减少反演时间。当数据量非常大(电极数超过2000),选择稀疏反演项,可降低计算机的运行时间和内存要求。

显示模型子块:选项可显示模型子块和数据点的分布。程序最大可显示的模型层为24层,如果选择以10%的层厚增加,当最下一层要超过最底排的数据点时,可以选择以25%的层厚增加,可能就使最下一层和数据点刚好在同一深度上。

修改层厚:在本菜单项中,可以选择模型中下层比相邻上层的层厚增加率为10%或25%。 如果数据层数很少(小于或等于8层),宜选择10%选项;如果有很多稀疏数据层,选择25%选项可能会好一些。也可以选择用户自定义模型,指定第一层厚度和相邻下一层的厚度增加系数。第一层的厚度以第一层的实际厚度与单位电极距的比值给出。例如,值0.5表示第一层的实际厚度是测线上相邻电极距的一半。第一层厚度的可接受值为0.3~0.9。从第二层往下,每一层的厚度都比上一层大,增大的厚度由层厚递增系数决定。例如,值1.05表示层厚比上一层增加5%。厚度增加系数的可接受值为1.00~1.35。如果厚度增加系数值选用1.00,则所有各层的厚度相同,也使得各模块有相同的宽度。在这种情况下,你可能也会设置允许模型子块数超过数据点数。

修改层深度:这个选项允许改变反演模型层的深度,使模型的某些边界与钻孔或其他资料的已知深度一致。

使用扩展模型:在默认情况下程序安排的模型子块仅排满在含有数据点的区域。本选项可以使模型子块排满至测线的边缘。本选项仅可用于在近测线边缘具有相对较高模型灵敏度的偶极-偶极、单极-偶极、和单极-单极排列,不可用于温纳及温纳-施伦贝谢尔等排列。

模型子块数目限制:在默认情况下,程序按模型子块的数目不超过数据点数目的原则安排模型子块的位置和尺寸。这对于50根电极以上的大中型资料而言,特别是在较大电极距、数据点分布比较稀疏时比较合适。这时,下层模型子块的宽度可能大于上层模型子块的宽度,但是,对于小型数据,允许模型子块数超过数据点数可能效果更好。该选项使各层的所有模型子块具有相同的宽度,并等于最小电极距。

子块具有相同宽度:如果允许模型子块数目多于数据点数,你也可以指定所有模型子块具有相同宽度,这可以避免宽的模型子块位于边侧,特别是对于越下面的层。

降低边缘影响:在反演模型中,两边和底部的模型子块延伸至有限差分或有限元网格的边缘,因此,这些子块对反演过程的影响要相对大于处于模型内部的子块。特别对于那些有较高噪音的数据,可能会在模型左下角或右下角出现不正常的极高或极低的电阻率值,本选项可以降低这种效应。本选项常用于温纳和温纳-施伦贝谢尔排列,建议不要用于偶极-偶极和单极-偶极排列。

修改模型子块宽度:本选项适用于相邻数据点的电极距远远小于排列设置中使用的电极距的移动式勘测系统数据,这种勘测常常产生数千个电极位。对于这种数据排列,你可以将子块宽度设置为 2倍或多倍正常电极距,这同时也有益于消除这种反演模型中常见的连锁反应。不过本选项只适用于当使用了扩展模型选项后模型层部分超出测量线边界时的情况。

精细模型:默认情况下,程序将模型子块宽度设为等于单位电极距。如果地表电阻率变化较


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