[发明专利]一种电法勘探激电模型参数的提取方法

权利要求书

1.一种电法勘探激电模型参数的提取方法，其特征在于，利用相对相位谱 和振幅谱来提取Cole-Cole模型参数，通过对单个Cole-Cole模型相对相位谱和 振幅谱的提取得到所需激电效应模型参数；

利用相对相位谱和振幅谱提取Cole-Cole模型参数的方法是：结合随机统计 算法MCMC法与确定性算法中的最小二乘法，从相对相位谱及振幅谱中提取 Cole-Cole模型参数；其中所采用的MCMC法使用Metropolis-Hasting算法，通 过多元高斯分布方法来产生和分析Metropolis-Hasting马可夫链并得到最终提 取结果；

通过对单个Cole-Cole模型相对相位谱和振幅谱的提取得到所需激电效应模 型参数的步骤是：

1)用所给Cole-Cole模型计算出相对相位谱及振幅谱理论值或直接使用仪器 中已测得的实测值作为模型提取的数据；选定待求的Cole-Cole模型参数，根据 以下提取模型公式(5)、(6)、(7)、(9)建立待求模型参数与相对相位 谱及振幅谱观测数据间的理论关系：

所述公式(5)、(6)、(7)中：

R1=1+(ωτ)ccosπc2I1=(ωτ)csinπc2]]>R2=1+(kωτ)ccosπc2I2=(kωτ)csinπc2]]>

R12+I12=1+2(ωτ)ccosπc2+(ωτ)2c]]>R22+I22=1+2(kωτ)ccosπc2+(kωτ)2c]]>

I12-R12=(ωτ)2c(sin2πc2-cos2πc2)-1-2(ωτ)ccosπc2]]>

I22-R22=(kωτ)2c(sin2πc2-cos2πc2)-1-2(kωτ)ccosπc2]]>

∂R1∂c=(ωτ)c[ln(ωτ)·cosπc2-π2sinπc2]]]>

∂R2∂c=kωτc[ln(kωτ)·cosπc2-π2sinπc2]]]>

∂I1∂c=(ωτ)c[ln(ωτ)·sinπc2+π2cosπc2]]]>

∂I2∂c=(kωτ)c[ln(kωτ)·sinπc2+π2cosπc2]]]>

∂R1∂τ=cτ(ωτ)ccosπc2]]>∂R2∂τ=cτ(kωτ)ccosπc2]]>

∂I1∂τ=cτ(ωτ)csinπc2]]>∂I2∂τ=cτ(kωτ)csinπc2]]>

∂A(ω)∂ρ0=[1+2(1-m)(ωτ)ccosπc2+(1-m)2(ωτ)2c1+2(ωτ)ccosπc2+(ωτ)2c]1/2---(9)]]>

根据提取问题的实际要求和先验信息，选定模型理论值与观测值之间的误 差限，误差上限为测量数据的误差；

2)使用传统最小二乘法在原有相对相位谱和振幅谱模型的基础上建立最小 二乘模型即最小平方和模型，并按步骤1)中给定的标准提供有关的参数设置， 采用步骤1)中所给出的相对相位谱和振幅谱数据，根据待求参数的范围任设一 组参数初值，依据相对相位谱提取基本公式用最小二乘法计算出模型在初值附 近的局部最优解；

所述参数初值的设置方法为：电阻率初值为测量数据中振幅谱最低频率对 应的电阻率，频率相关系数初值为0.2-0.5，极化率初值为用振幅谱定义的最大 频散率，时间常数初值为相对相位谱极值对应的频率的倒数；

3)使用随机性算法MCMC法：采用步骤2)中所计算的模型最优解作为MCMC 法提取的初值，根据采集数据或应用过程中的实际情况在MCMC法参数设置时给 出待测参数取值先验范围，并在计算机中按先验范围建立生成随机贝叶斯多重 参数模型，然后用MCMC法通过高斯分布方法来产生和分析Metropolis-Hasting 马可夫链，从而求得各未知参数在有效范围内的全局边缘后验概率密度函数； 根据步骤1)中所给定的可接受标准来检验生成模型并计算出提取精度；

所述待测参数取值先验范围为：电阻率先验范围为复电阻率振幅谱变化范 围，频率相关系数先验范围值为0.001-0.99，极化率先验范围为0.001-0.99， 时间常数先验范围为0.001-10000s；

4)检验模型：若提取结果所得精度未达到规定要求，此时以在步骤3)中 MCMC法提取的全局概率密度函数作为待求参数初值仍进行步骤3)，如此重复直 到提取精度满足要求；若提取精度达到要求则使用步骤2)中的最小二乘法以此 时的MCMC法提取的全局概率密度函数为初值，再一次进行提取从而获得实际意 义上的全局最优解；

5)待提取结果稳定后，最后对提取曲线和所给数据进行拟合并对结果进行 分析。