基于ModEM的大地电磁三维反演可视化工具包开发及应用

摘要

随着计算机软硬件水平的提高与三维反演理论的不断发展，大地电磁三维反演算法的实用化研究已成为研究热点。ModEM是一套应用于一系列电磁地球物理数据集三维反演的并行模块化反演系统，但该系统缺少配套的辅助工具包而不利于用户使用。据此，本文开展基于ModEM的大地电磁三维反演可视化工具包开发及其应用的研究。　　本文首先介绍三维NLCG反演方法的基本原理，并对基于三维NLCG反演算法的模块化三维反演并行软件ModEM基本原理及组织架构作了阐述，ModEM由通用反演层、接口层、数值计算层等三个层级组成，主要实现大地电磁数据集三维反演功能。然后采用Python语言编写与ModEM软件配套的工具包程序，包含数据分析模块、输入文件模块、结果成图模块等三个功能模块，实现了显示测点位置分布图，响应参数成图，拟合误差分析，生成ModEM所需的输入文件（数据文件、初始模型文件、控制文件、协方差文件），以及对反演结果多种形式可视化成图与保存功能，并对参数设置与文件格式进行说明及给出相应示例。最后利用自开发的ModEM工具包结合ModEM反演软件对江西省圳头地热田音频大地电磁测深数据进行三维反演，揭示了区域内地热资源赋存状态及不同方向断裂的交互关系，并对区域地热资源初步评价，验证了ModEM工具包的可靠性与实用性。

目录

声明

1 引 言

1.1研究目的及意义

1.2大地电磁测深反演研究现状

1.3研究内容及章节安排

1.4论文创新点

2 三维NLCG反演基本理论

2.1目标函数及其梯度计算

2.2线搜索

2.3预处理矩阵

2.4 NLCG反演流程

2.5本章小结

3 ModEM软件介绍

3.1数据空间与模型空间

3.2第一层：通用反演层

3.3第二层：接口层

3.4第三层：数值计算层

3.5本章小结

4 基于Python语言的三维反演工具包开发

4.1开发平台概述

4.2工具包功能实现

4.3本章小结

5 地热勘查音频大地电磁实测数据三维反演

5.1区域地质背景

5.2区域电性特征

5.3数据采集与处理

5.4资料解释

5.5本章小结

6 结论与建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献