地球物理正反演统一程序框架及应用

摘要

正演与反演是地球物理研究的两个重要环节,研究工作运用面向对象方法对正演与反演进行了系统分析,完成了基于有限单元法正演与正则化非线性反演的地球物理正反演统一程序框架.统一程序框架对正演与反演的基本功能进行了划分,将区域离散、有限单元法单元刚度矩阵生成、线性方程求解、非线性优化、正则化因子的选择、稳定因子的设计等基本操作定义为底层;而将具体的正演计算问题(如直流电阻率问题、大地电磁问题等）定义为中间层;将具体的反问题定义为最高层,也就是应用层.这种划分可以实现底层功能的重用，提高程序开发的效率，方便升级与维护，应用统一程序框架大大简化了正演与反演程序开发的过程。通过分析地球物理正演与反演的特点，建立了以有限单元正演、正则化反演为基础的地球物理正演与反演统一程序框架。统一框架，将地球物理正演与反演问题分成三个层次，将区域离散、有限单元法单元刚度矩阵生成、线性方程求解、非线性优化、正则化因子的选择、稳定因子的设计等基本操作定义为底层，提高了程序开发速度与代码的重用性，同进方便代码的升级。应用统一程序框架进行了实测数据反演应用，取得了较好的效果。