非线性反演

摘要： 应用瑞雷面波频散曲线反演地下介质的横波速度剖面是面波勘探的重要步骤之一。传统线性反演方法已不能满足物探工程的要求,非线性的反演方法成为研究热点。文中将基于粒子群优化算法和蚁群优化算法的非线性混合优化算法应用于瑞雷面波频散曲线反演,获得横波速度剖面。该算法利用信息素引导机制更新粒子的早期位置,充分结合了粒子群优化算法对全局最优解的引导策略和蚁群优化算法的局部搜索能力,克服了粒子群算法在群体处于平衡状态时粒子群更新停滞不前和蚁群算法对多极值函数求解时收敛早熟的缺点。通过对多种理论模型频散曲线的反演,检验了该算法的有效性和稳定性;与单独的蚁群算法、粒子群算法反演结果的对比验证了该算法的优越性;实测数据反演结果检验了算法的实用性。

摘要： 为了解决人工鱼群算法在瑞雷波频散曲线反演工作中收敛速度缓慢和易陷入局部极值等问题,笔者分析了经典人工鱼群算法的缺陷。借鉴遗传算法引入生存和竞争机制,并改进了视野和步长以及觅食行为机制。使用理论和实测瑞雷波数据研究了改进人工鱼群算法在近地表横波速度反演中的有效性和适用性。实验结果表明其可有效地运用于瑞雷波频散曲线反演中,具有简单高效、对初始参数要求低和不易陷入局部极值的优点。

摘要： 利用NECESSArray宽频带地震台阵记录的P波三重震相波形资料,采用遗传算法,对千岛俯冲板块内部及附近410-km间断面的结构进行了非线性反演.其中,选取了发生在俯冲带的发震时刻为2009年10月10日21时24分(GMT时间)震级为Mw5.9的地震;其三重震相的射线回折点处射线路径的方向与俯冲板块的走向大致一致,克服了间断面在俯冲板块内部沿俯冲方向起伏剧烈、不易识别的困难,设计以震中为顶点、方位角范围分别为275°?280°、269°?274°、264°?266°的北、中、南三个扇形区域,用于研究410-km间断面逐渐靠近俯冲板块直至处在其中的起伏情况;"先对齐、后反演"的具体计算方案极大地减小了浅部结构不确定性对反演结果的影响;同时,整体归一化策略充分利用了台阵的振幅信息,有效地加强了对深部结构的约束.反演结果显示,"410-km间断面"在北区抬升了10?20 km,在中区抬升了20?30 km,在南区抬升了60?70 km,与橄榄石-瓦兹利石平衡态相变界面的矿物物理学预测结果一致;其波速跃变在北区为10％,在中区为10％,在南区为7％.扣除了前人在层析成像显示的地震源区及目标区速度异常的影响后,约4％的波速跃变可能由橄榄石-瓦兹利石的相变所产生,与IASP91模型的速度跃变值相当.目前的研究结果表明俯冲带内部似乎不存在大量的亚稳态橄榄石.基于更多资料并对波形细节进行拟合,可望刻画俯冲板块内部410-km间断面的精细结构,给出关于这一问题的确定性回答.

摘要： 针对防空导弹拦截临近空间目标时制导控制回路发散较早的问题,从工程应用的角度对天线罩误差斜率影响进行分析,提出对有效导航比的修正,并在制导律设计中引入已知的控制回路时间常数信息,采用非线性反演方法求得该制导规律。仿真结果表明,该制导律既能有效抑制天线罩误差斜率的影响,确保系统的有效导航比,同时又能减小系统动力学的等效时间常数,推迟导弹视线角速度的发散时刻,从而提高导弹的制导精度。

摘要： 针对防空导弹拦截临近空间目标时制导控制回路发散较早的问题,从工程应用的角度对天线罩误差斜率影响进行分析,提出对有效导航比的修正,并在制导律设计中引入已知的控制回路时间常数信息,采用非线性反演方法求得该制导规律.仿真结果表明,该制导律既能有效抑制天线罩误差斜率的影响,确保系统的有效导航比,同时又能减小系统动力学的等效时间常数,推迟导弹视线角速度的发散时刻,从而提高导弹的制导精度.

摘要： 中强度(M6—7)地震可以对人类社会基础设施和生命财产造成威胁,并且其发震频率要远高于M8+地震.从震源物理的角度来说,此类地震的发震断层的几何形态和破裂过程往往较为复杂.因此,准确地确定此类地震的震源参数对地震防治和了解震源物理都具有重大意义.作为承接地震单点源解和有限破裂模型的桥梁,地震多点源解可以为有限破裂模型反演提供可靠的断层几何,并有效地帮助约束破裂的时空演化过程.本文基于马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)非线性反演算法,将一种多点源波形反演方法的适用范围从近震距离推广到了区域距离,并验证了利用余/前震(或历史地震)对地震波传播路径进行校正的有效性.我们将改进后的方法应用于具有代表性的2016 MW7.1 熊本地震的研究中.结果发现,利用一个MW6.0和一个MW5.4的前震,可以对半径100 km范围内强震记录和 1000 km内的宽频带记录进行有效的路径校正,筛选出现有速度模型所适用的地震台和震相,并且可以确定波形拟合中高质量 Pnl波和面波所能利用的频率上限,即高达 0.3 Hz(Pnl)和 0.2 Hz(面波).研究结果还显示区域宽频带数据反演的结果和强震+高频 GPS数据结果有高度的一致性,验证了将该方法推广到区域数据反演的可行性.对熊本MW 7.1 主震的反演结果显示,在反演所用的频段,我们需要至少四个子事件来表示该地震的运动学过程.第一个MW 6.7 子事件发生在地下 12 km深的 Hinagu断层上,并具有高倾角的纯走滑位错解;第二(MW 6.7)和第三个(MW 6.7)子事件的深度均为7 km,其走向和Futagawa断层一致并有一定的正断滑移成分;最后一个子事件(MW 6.6)最浅(1～2 km),也具有最强(滑动角＝－137°)的正断滑移成分.这些子事件揭示了发震层的厚度随着主震向东北方向的破裂传播距离增加而变薄,并且其深度随着破裂位置靠近 Aso火山而变得越浅.当使用离断层最近的0701 高频 GPS台站时,五点源反演可以分辨出在破裂最后阶段沿一个次级断层的传播,我们认为该断层分叉现象有可能对地震的停止起到了关键性的作用.

摘要： 利用瑞雷波频散曲线反演地下介质的横波速度是一种有效可靠的地球物理方法,且已被广泛应用于近地表地质调查和勘测。传统线性反演方法已不能满足日益复杂的目标或任务的需求,而非线性反演方法因其反演速度快、原理直观易懂而倍受关注。非线性反演方法中的人工神经网络具有自组织、自学习能力、联想记忆能力、高度容错性和抗干扰性,对不同反演问题能(通过相应网络训练后)反演出相应的目标参数。鉴于此,引入BP人工神经网络对地震面波进行反演,通过网络设计、训练和学习,求得最优解而不是精确解,以此避免了其他非线性反演方法易陷入局部极小值的问题。通过选取BP神经网络对多种典型地质模型在无噪和含噪情形下得到的频散曲线分别进行反演,并对比反演结果与真实数据,验证了此方法反演频散曲线的有效性和稳定性。最后,对实际数据进行反演,并与其他方法反演结果进行对比、分析,检验了该反演方法的实用性。

摘要： 为了提高大地电磁二维反演精度,提出一种基于卷积神经网络的大地电磁反演方法.具体实现步骤如下:首先,对不同模型进行二维正演构建样本数据集;其次,将视电阻率和相位数据作为双通道网络输入,与其对应的地电模型参数作为输出搭建卷积神经网络框架,并对该网络进行监督学习与调参,从而获取最佳反演网络排列及超参数;最后,利用已训练好的网络对未知地电模型进行反演.通过理论模型检验的方法探讨大地电磁TM模式下多种地电模型体的卷积神经网络反演成像效果,并讨论输入分量和模型体深度对反演效果的影响.研究结果表明:本文提出的反演方法能对地电模型实现精准定位与成像,"聚焦"效果比最小二乘反演的优;同时,视电阻率和相位联合反演结果优于单一参量反演结果,浅部模型体的反演结果比深部模型体的优,并且联合反演的均方误差是单一反演的30％～50％.实测结果验证了所提出方法的有效性.

摘要： 地球物理反演普遍存在非线性和不适定性问题，若采用线性方法反演很难得到其真值，而基于非线性理论的反演方法更适合研究高度非均质的复杂隐蔽性油气藏。基于地质统计特征约束的非线性反演应用贝叶斯理论，利用地质统计分析得到测井资料中的高频信息，目标函数中加入测井数据的平滑模型约束，可以加入低频趋势，因此可以克服子波的带限性质引起的频率缺失问题，提高反演结果的分辨率。研究地震数据与地层模型参数之间的关系，由模型参数的变差函数及井数据建立，先验信息，不受地震数据的约束，可以有效描述空间数据之间的变化特征和空间相关性。应用贝叶斯理论框架进行地质统计特征约束的非线性反演，对后验概率密度进行抽样可以得到反演问题的解。利用地质统计分析得到测井资料中的高频信息，目标函数中加入测井数据的平滑模型约束，可以加入低频趋势，可以克服子波的带限性质引起的频率缺失问题，有效的提高反演结果的分辨率。此外，地球物理反演中普遍存在的非线性和不适定问题，因此非线性反演方法更符合实际地质模型。

摘要： 地震反演是岩性和隐蔽油气储层勘探的关键技术,其技术方法众多,且各具特点。模型约束非线性反演具有良好的垂向分辨能力,井分布均匀且资料齐全时反演精度高；当井距过大或井资料较少时,砂体横向展布受已知井约束,反演效果较差。概率密度函数求取的测井随机约束反演是基于地震的波阻抗反演,其纵向分辨率接近地震分辨率,其优点为不完全受井约束。根据岩性地震勘探资料解释的需求和具体地质特征,运用基于模型约束非线性反演反演来预测小层单砂体,运用测井随机约束电阻率反演进行砂岩厚度预测,取得了较好的储层预测效果。

摘要： 由于界面形状和速度分布有很强的耦合作用,在反演时对于一方的近似会影响另一方的效果.只有把两种参数同时反演,才可能得到更为可靠的结果.与水平反射层反射相比,当地层界面弯曲时,由于射线振幅受到聚焦和焦散的作用而产生强烈的变化.因此对于界面起伏形状特征,振幅信息较走时信息具有更强的灵敏度,所以在使用走时反演时包含振幅信息可以更精确的得到描述层状介质的界面形状结构的参数和层内的速度分布.本文介绍了基于模型的介质界面形状和弹性参数振幅的非线性反演。

摘要： 浅海中,海洋环境参数尤其是海底声参数的获取对声场建模以及水声设备性能的评估有着重要的作用.同直接测量的方法相比,利用声学方法反演可以快速、低成本地获取试验海区海底声参数,因此受到了越来越多的关注.其中,以贝叶斯反演为代表的非线性反演方法发展尤为迅速.

摘要： 异常地层压力是含油气盆地普遍存在的一种现象,特别是在烃源岩区和油气局部富集带.地层异常压力预测对油气勘探开发有着重要的影响,随着越来越多的复杂成因的异常压力油气藏的勘探开发,异常地层压力的预测越来越受到石油勘探开发界的重视.常规的地震资料压力预测主要使用地震层速度与压力异常相关计算模型,首先建立正常压实地层的速度变化趋势曲线,然后利用地层孔隙压力与速度异常的关系来预测地层异常压力.本文基于勘探区声波测井资料和地震资料,首先开展异常地层高压低频声波响应特征分析,特别是不同尺度声波速度对异常高压的敏感性;在此基础上利用精细地震速度进行异常地层压力井-震资料非线性联合反演.

摘要： 本文主要研究一维可控源音频大地电磁法(简称CSAMT）非线性反演方法，尝试采用实数编码的遗传算法与模拟退火算法结合进行反演，即遗传模拟退火法，该方法了两者在全局搜索和局部搜索上的各自优势。在遗传算法的交叉和变异过程中加入模拟退火以增强其局部搜索速度和范围。

摘要： 提出了基于复变量求导法的弹塑性边界元参数识别的一种新方法。针对非线性参数反演过程中，灵敏度计算困难的问题，利用复变量求导法，把隐式函数的求导过程转化为函数值的计算，进而高精度地计算出参数灵敏度。相对于常规的基于有限差分法的灵敏度数值计算方法，该方法更为有效。基于边界元法和复变量求导法，对弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角进行了反演。数值算例表明，所提出的方法对单一参数和耦合参数的非线性反演问题均有效可靠。

摘要： 本研究收集的1987-2003年间青藏高原及邻区的152个天然地震(7.0≥M≥5.0,M为震级)的700多条长周期面波记录,来源于中国数字地震台网(CDSN)、世界数字地震台网(GSN)、中国数字地震台网中心(CCDSN)和印度的部分台站.对这些记录用频时分析技术提取瑞利面波基阶群速度的频散,并进行筛选、簇平均处理,得到400多条周期在8-150秒之间的较高质量的面波频散曲线,它们的大圆路径较好地覆盖了该研究区域.基于这些面波频散曲线,采用经改进后的面波频散反演方法进行反演以获取青藏高原及其邻区(24°-40°N,80°N-110°E)地壳上地幔三维S波速度结构.

摘要： 本文针对ID大地电磁反演问题，直接对比了线性化和非线性不确定估计:为了达到这个目的，我们对两种反演方法都采用了最新方法、技术。在反演中，由于模型的合理参数化一般情况下是未知的，因此考虑了两种常用的参数化方法(欠参数化和超参数化)。对理论模型和大地电磁法的COPRODl实测数据进行了反演，并对比了非线性和线性化反演结果。在有些例子中，它们的反演结果相差比较大，对于低电导率薄层，线性化反演不敏感，且线性化反演不能解决多峰PPD的反演问题。

摘要： 本文针对ID大地电磁反演问题，直接对比了线性化和非线性不确定估计:为了达到这个目的，我们对两种反演方法都采用了最新方法、技术。在反演中，由于模型的合理参数化一般情况下是未知的，因此考虑了两种常用的参数化方法(欠参数化和超参数化)。对理论模型和大地电磁法的COPRODl实测数据进行了反演，并对比了非线性和线性化反演结果。在有些例子中，它们的反演结果相差比较大，对于低电导率薄层，线性化反演不敏感，且线性化反演不能解决多峰PPD的反演问题。

摘要： 本文公开了一种非线性直接叠前地震泊松阻抗反演的计算机实现的方法，以及实现该方法的系统，用于使用非线性直接叠前地震泊松阻抗反演来计算弹性属性的最终模型。在勘测区域的各个入射点处的各个入射角下得到用户输入和地球模型数据。然后计算各种模型以用于岩性识别和流体鉴定，并用于初步地震勘探和储层表征。因此，由于它们对多孔介质的储层有局限性，埋藏深度、压实度和上覆压力的变化会导致这些模型需要进一步优化。通过系统计算机来执行使用非线性直接叠前地震模型的进一步优化，产生了弹性属性的最终模型。这一模型可应用于岩性识别和流体鉴定，识别油气勘探中的潜在目标，并估算非常规页岩气应用中的甜点。

摘要： 本发明首先利用测井数据正演分析确定频段划分原则，然后基于划分原则对实际数据进行分频处理，将其变换为不同频段对应的角道集数据，然后将这些角道集数据作为输入进行分频联合反演，并合理提升高频地震信息的权重，将最终的反演结果与基于原始角道集数据的反演结果对比可以发现，本发明提出的方法能够进一步有效的提升反演结果的分辨率，提升反演结果对薄层的刻画能力。

摘要： 在第一步骤中，为多个流体动力学输入参数中的每一个选择定义的范围值。使用选择的范围值和正演模型生成仿真地形结果。生成详细地震解释以表示特定地震特征或观测地形。对计算的失配值进行最小化，失配值表示仿真地形结果与详细地震解释之间的距离。生成估计的优化砂率和优化的流体动力学输入参数。在第二步骤中，使用遗传算法来确定估计的优化砂率中的每个粒度的比例。使用根据从井数据提取的厚度和孔隙度数据计算的失配值以及由正演模型生成的仿真结果生成不同粒度的优化组分。生成优化的流体动力学输入参数和不同粒度的优化组分。

摘要： 本发明公开了一种基于卫星遥感图像的深海强非线性内波振幅反演方法，其方法包括从卫星遥感图像提取内波最亮点与最暗点间距，根据卫星观测内波位置的连续温盐剖面，获得与连续温盐剖面等价的有效两层模型。利用深水强非线性内波模型，得到对应两层模型的稳态波解，包括上层流速。计算上层流速梯度，得到其最大值与最小值间距和内波振幅的数学关系表达式。将卫星观测内波最亮点与最暗点间距代入数学关系表达式获得内波振幅。本实施例中，通过卫星遥感图像来获取内孤立波，不用再额外派出观测船只，大大提高了对海洋内孤立波的数据采集效率，节省了大量的人力物力成本。

摘要： 本发明公开了一种局部海域扰动重力数据反演高分辨率海底地形非线性方法，包括步骤：一、获取局部海域南北测线和东西测线海洋扰动重力数据和水深数据；二、建立局部海域南北测线和东西测线观测方程组；三、采用最小二乘拟合方法求解局部海域南北测线和东西测线观测方程组中的非线性相关系数；四、获取局部海域扰动重力与海底地形之间的非线性相关参数；五、反演局部海域对应的格网海深数据。本发明通过在局部区域进行南北向和东西向船载重力水深测量获取两条相互垂直的重力、水深序列测线，利用这两条测线进而拟合得到南北向和东西向非线性相关函数参数，之后利用这些参数结合卫星测高重力数据反演相应区域的海底地形。

摘要： 本发明公开了一种非线性应力场的数值反演方法，包括：选定研究范围，构建三维地质模型；将三维地质模型的边界面离散成多个面元，对每个面元赋值非线性变化系数，生成模型边界面的非线性变化系数；根据地应力实测值确定对研究区域影响较大的应力分量作为对模型施加的线性边界条件；对线性边界条件进行非线性系数调整，得到非线性边界条件；根据非线性边界条件，确定预设工况下实测点的应力分量计算值；根据应力分量实测值和应力分量计算值，利用线性叠加原理和最小二乘法，确定各个预设工况的回归系数；根据非线性边界条件和回归系数，基于数值计算模型，生成非线性地应力场。实现了非线性应力边界的加载，从而确定最优非线性地应力场。

摘要： 本发明公开了一种基于非线性收敛因子海鸥算法的瞬变电磁反演方法，所述方法包括：将现场探测得到的地下介质的感应电压随时间变化的关系曲线中的数据作为实测数据，将预先设置的地下介质电阻率和深度作为海鸥种群的初始位置，将实测数据与海鸥种群的最优位置正演得到的电压数据基于L1范数构建目标函数，执行基于非线性收敛因子海鸥算法，目标函数值最小或者达到迭代次数时，得到最终的深度和电阻率即为反演结果，采用采用上述电磁反演方法对对不同地电模型分别进行多次反演计算，取平均值作为地电模型的反演结果值，将反演结果与该地电模型的参数进行对比来评价反演方法的有效性；本发明的优点在于：精度高，对异常地质体深度敏感。

摘要： 一种基于非线性热像反演的相位缺陷检测装置和方法，特点在于通过测量热像面的强度信息，使用基于非线性反演的重构算法，重构出待测样品的振幅和相位信息。相对于传统的基于线性传输的检测方法，由于非线性光克尔效应可以将样品缺陷的弱相位信息转化成热像面处的强振幅信息，同时非线性光克尔效应对中高频信息响应更加良好，因此本发明的优势在于有更高的信号对比度，更高的分辨率以及更高的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于EConvNet‑C算法的视电阻率非线性反演方法及系统，包括：通过高密度电法测量得到设定填埋场渗滤液水位的视电阻率数据；将所述视电阻率数据输入到训练好的EConvNet‑C渗滤液水位识别模型中，得到反演后的填埋场电阻率数据。本发明将多层感知机和EConvNet‑T相融合的EConvNet‑C渗滤液水位识别模型，多层感知机能够将不可定义的电势空间变换到低分辨率特征图像空间，从而实现携带渗滤液信息的电势差分数据到真实电阻率的非线性反演；为后期开展垃圾填埋场的污染治理和土壤修复提供指导。

摘要： 本发明涉及一种泥质含量、孔隙度及流体模量的非线性反演方法和系统，方法包括以下步骤：以泥质含量、孔隙度及流体模量直接表征反射系数及弹性阻抗表达式；利用叠前地震数据预测弹性阻抗数据体，进而根据弹性阻抗表达式，进行非线性反演预测泥质含量、孔隙度和流体模量。与现有技术相比，本发明不仅直接表征泥质含量、孔隙度及流体模量对于地震波反射特征的影响，还能够利用地震数据估测弹性阻抗、进而开展弹性阻抗非线性反演直接估测储层的泥质含量、孔隙度及流体特征，为更加可靠的油气储层泥质含量、孔隙度及流体类型预测提供方法支撑。