[发明专利]一种基于动态调整数据权重值的四维电阻率反演方法

说明书

本发明公开了一种基于动态调整数据权重值的四维电阻率反演方法，将采集过程得到的电阻/电位差/视电阻率构成数据集合，将采集的完整数据集均分为多份，对拆分后的小份数据进行重组，得到重组数据集；构造基于动态调整数据权重值的四维电阻率反演目标函数，选取合适的数据权重矩阵，求解模型参数增量向量，迭代反演后获得最终反演结果。

技术领域

本发明涉及一种基于动态调整数据权重值的四维电阻率反演方法。

背景技术

四维电阻率层析成像技术可以用来表征在地球表面发生的动态过程。该技术通过捕获与时间有关的电导率变化，来反演和解析所监测过程相关的空间属性变化。近年来，已经广泛的应用于环境监测，工程建设和水文地球物理研究等领域。然而获取和处理数据需要时间，对于瞬态变化的过程，采集的数据往往对应多个阶段的地下电阻率结构，复杂混乱的数据导致反演图像精度和分辨率下降。因此，提高反演质量是至关重要的。

电阻率CT的四维电阻率反演成像方法是用于监测的一种良好的地球物理手段。但在提高反演的质量和监测效率方面仍存在以下两个难题：

其一，传统的四维电阻率反演方法应用于监测过程时，通常需要等待一组或多组完整排列的数据采集完毕后再进行反演解译。现行的计算机或服务器计算效率已经得到大幅提高，采集数据的耗时大于反演计算耗时，反演计算快速的优势并没有得到最大程度的发挥，使结果解译存在较长的滞后性。

其二，被监测区域中，地下介质发生变化的时刻具有不确定性，特别是介质快速变化引起观测数据剧烈改变将影响反演的稳定性，一般方法很难利用最新观测数据含有的有效信息对瞬态异常做出响应。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于动态调整数据权重值的四维电阻率反演方法，本发明既能够减少反演过程中出现的假异常，又能提高在监测过程中捕获潜在的小规模瞬态事件的能力，可以较早的、更加准确的发现异常体的形态和定位。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于动态调整数据权重值的四维电阻率反演方法，包括以下步骤：

(1)将连续采集获取的电阻/电位差/视电阻率数据构成具有顺序时间序列的多组完整数据集合；

(2)将当前采集的全部数据均分为多份，对拆分后的小份数据进行重组，得到重组数据集；

(3)构造基于动态调整数据权重值的四维电阻率反演目标函数；

(4)通过数值模拟选取合适的数据权重矩阵，构造四维电阻率反演方程，求解模型参数增量向量，迭代反演后获得最终反演结果；

(5)采集1小份新数据后，重复步骤(2)～(4)。

所述步骤(1)中，对某区域进行监测，连续进行数据采集，使用某种特定的电极排列，如温纳装置、施伦贝尔装置、bipole-bipole(跨孔装置)或某几种装置的组合，对AB两点供电，测量MN的电位差，除以此时的供电电流，计算装置系数，即可获得电阻/电位差/视电阻率数据。

所述步骤(2)中，对拆分后的小份数据进行重组，将任意相邻的多份数据重新组合为新的完整数据集，称为重组数据集。

所述步骤(2)中，取全部重组数据集用于反演，用DR^k(k＝1,2,...,Nk)表示，则新的数据集合为DR＝(DR¹,DR²,…,DR^Nk)^T，Nk表示用于同时反演的重组数据集的个数。

所述步骤(3)中，目标函数如下所示：

Φ＝||e^TW_d^TW_de||²+λψ+αΓ