瞬变电磁模拟退火法一维反演研究

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  [摘 要]瞬变电磁一维反演现在多是采用将非线性问题线性化的反演方法,大多不是全局收敛算法,对初始值要求较高,而完全非线性的模拟退火算法它是一种全局的收敛算法,可以任意给初始值,最后却能得到较好的反演结果,因此本文针对瞬变电磁模拟退火法一维反演进行研究
  [关键词]瞬变电磁;模拟退火;非线性反演;
  中图分类号:TP727 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)38-0291-01
  0前言
  地球物理反演实际是在模型空间中不断地搜索模型参数,使目标函数逐步达到全局极值的过程。传统的地球物理反演方法包括线性方法和非线性问题线性化方,而用线性化反演方法求解时强烈的依赖于初始模型,若初始模型选择的好,可以得到真实解,否则就得到错误的解。初始模型的选择显然需要对模型参数的先验了解,若先验信息丰富,则初始模型可以选择的好,否则就难以选择。所以有必要在地球物理反演中发展非线性反演方法,来更好的解决地球物理中遇到的反问题。模拟退火是一种完全非线性反演方法,它的收敛条件不依赖于初始条件,是一种全局的搜索算法。模拟退火反演算法与传统的线性反演方法相比该方法具有:不依赖初始模型的选择、能寻找全局最小点而不陷入局部极小、在反演过程中不用计算雅克比偏导数矩阵等优点。
  1模拟退火算法原理
  模拟退火算法是基于MonteCarlo迭代求解策略的一种随机寻优算法,其出发点是基于固體的物理退火过程与组合优化之间的相似性,模拟退火算法由某一较高初始温度开始,利用具有概率突跳特性的Metropolis抽样策略在解空间中进行随机搜索,伴随温度的不断下降,重复抽样过程,最终得到问题的全局最优解。
  模拟退火的基本步骤:
  (1)初始化:初始温度T(充分大),初始解状态S(是算法迭代的起点),每个T值的迭代次数L。
  (2)对k=1,……,L做第(3)至第6步。
  (3)产生新解 。
  (4)计算增量 ,其中C(S)为评价函数
  (5)若 则接受 作为新的当前解,否则以概率 接受 作为新的当前解。
  (6)如果满足终止条件则输出当前解作为最优解,结束抽样。
  (7)T逐渐减少,且 ,然后转第2步。
  2瞬变电磁模拟退火法反演
  瞬变电磁一维反演时,反演模型的建立有两种策略,一种是划分多个层,且固定各层厚度,反演时只反演各层电阻率,这就要求划分的层数要足够多,以至于能保证反演的精度;一种是反演时固定模型层数,反演各层的电阻率和厚度。本文采用第二种策略。
  4结论
  模拟退火算法是一种不依赖初始模型的选择、能寻找全局最小点而不陷入局部极小的全空间搜索算法。对于本文所设计的H型模型,模拟退火法反演效果较好,而且不依赖初始模型的选择。但是模拟退火法必须进行大量的正演模拟和反演计算,且其搜索效率会随着向最优解靠拢而逐渐的降低,使它在实际应用中受到一定限制,之后可以研究模拟退火法与其他线性方法的结合使用,来加快收敛速度,减少计算时间,使其能更好的应用于实际生产中。
  参考文献
  [1]姚姚.地球物理反演基本理论与应用方法[M].北京:中国地质大学出版社,2002.
  [2]师学明,王家映.模拟退火法[J].工程地球物理学报,2007,4(3):165~174.
  [3]王山山,李青仁,管叶君.约束模拟退火反演[J].石油地球物理勘探,1995,30(1):27~36.
  作者简介
  刘金鹏(1992.02)男,河南省漯河市人,硕士,专业:地球探测与信息技术。
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