[发明专利]基于数据动态控制时间光滑约束的四维电阻率反演方法

说明书

本发明公开了一种基于数据动态控制时间光滑约束的四维电阻率反演方法，将采集过程得到的电阻构成数据集合，定义采集一组完整数据集用时和一次反演解译所需时间；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；定义数据响应因子，构造动态调整时间光滑度的四维电阻率反演的目标函数；根据数据响应因子，选取合适的时间光滑因子，构造动态调整时间光滑度的四维电阻率反演方程，求解模型参数增量向量，迭代反演后，求得最终反演结果。

技术领域

本发明涉及一种基于数据动态控制时间光滑约束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，是一种精细化监测的好手段。

目前的监测系统，可以通过安装永久性的现场传感器和遥测技术，远程启动和控制数据采集，高度自动化的对数据传输和处理。与人工重复测量和手动控制永久性设施相比，可以显著的提高时间分辨率。而自动化处理和反演需要测量数据集具有一致性和完整性，故仪器一方面考虑了测量数据与特定数据集相关的固有关系，例如电极排列；另一方面提供了时间推移处理的框架和后续数据集之间相互依赖的分析。它为四维电阻率层析成像技术提供了一个先决条件，可以使用以前收集的数据来自动地改进获取和解释新数据。因此优化采集方案和协调连续数据集之间的依赖关系是未来的一个发展重点。

目前，电法监测的研究取得了一定的效果，但仍存在以下关键问题，尚未解决：

①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，一般而言，监测过程中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。

②现有的电法监测通常是在时间维度上，建立连续数据集之间的相互依赖关系。这些时间正则化和空间正则化结合的技术，减少了反演伪像产生，但时间正则化可能会使一个模型的时间域过于平稳，不利于发现瞬时变化。被监测区域地质条件往往是复杂的，地下过程是快速多变的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于数据动态控制时间光滑约束的四维电阻率反演方法，本发明更加高效的利用反演计算快速的优势，进一步提高监测质量和捕获潜在的小规模瞬态事件的能力。通过改进了观测数据的提取方式，以及根据观测数据的变化大小来调整时间域上的光滑度，大大减少了反演过程中的假异常，提高捕获潜在的小规模瞬态事件的能力，可以更早的、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：

一种基于数据动态控制时间光滑约束的四维电阻率反演方法，包括以下步骤：

(1)将采集过程得到的电阻构成数据集合，定义采集一组完整数据集用时和一次反演解译所需时间；

(2)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；

(3)定义数据响应因子，构造动态调整时间光滑度的四维电阻率反演的目标函数；

(4)根据数据响应因子，选取合适的时间光滑因子，构造动态调整时间光滑度的四维电阻率反演方程，求解模型参数增量向量，迭代反演后，求得最终反演结果。

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，即可获得电阻数据。

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。