[发明专利]基于廊带数据约束的大地电磁剖面三维结构化反演方法

权利要求书

1.基于廊带数据约束的大地电磁剖面三维结构化反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取大地电磁的二、三维电性剖面，确定目标异常体，分析二、三维电性剖面中沿剖面测线方向的异常体深度与横向分布情况，具体包括：

S11选取测线方向横向距离最大的异常体作为刻画廊带范围的目标异常体，目标异常体的长即x为剖面方向、宽即y为垂直于剖面方向、高即z为深度方向；

S12基于有限差分三维正演算法对目标异常体进行三维正演计算，得到第一正演结果；

S13使用相同正演空间、网格、频率参数进行均匀背景电阻率下的三维正演计算，得到第二正演结果；

S14第一正演结果减去第二正演结果，得到处理后数据，即目标异常体分布情况；

S2：根据目标异常体的分布情况，计算目标异常体的影响范围；

在步骤S2中，具体包括：

S21根据处理后数据，对不同分量的电阻率、相位，进行剖面方向x和垂直于剖面方向y作x-y等值平面图，平面每点数据由所有频率方向数据进行累加求和得到，分析正演异常体对不同分量的x、y方向平面展布特征及影响程度；

S22绘制垂直于剖面方向y的异常体影响曲线图，由于异常体变化数据都集中于相近频段，在获取每一条y轴剖面的变化值时采取相同频段数据进行相减求平均值，再对所有频段数据求平均值，得到所有剖面的影响值，绘制所有分量的变化曲线；

S23重复步骤S21-S22，获取目标异常体在不同电阻率值下的通用影响范围规律；

S3：基于目标异常体的影响范围，确定廊带区域的范围及加设廊带辅助测点的位置与数量；通过廊带辅助测点采集的数据，进行三维结构化反演，得到大地电磁剖面三维反演结果，具体步骤包括：

对廊带区域进行多区块测点划分，每个区块单独进行三维反演，获得每个区块的三维反演结构，再拼接获得基于廊带数据约束的剖面三维结构化反演结果。

2.根据权利要求1所述的反演方法，其特征在于，在步骤S12的三维正演计算中，频率范围与所述二、三维电性剖面数据的采集频段一致；

网格为规则矩形网格剖分，网格间隔满足正演目标异常体其占间隔3个及以上，横向扩展网格以1.5的几何增长因子扩展15个，垂向网格按首层厚度以几何增长因子1.5设置35个；

首层厚度计算公式为：

其中，h为首层厚度，ρ_top为首层电阻率值，f_high为最高频率；

正演目标结合实际地质资料，进行合理假设；具体的，设置正演目标为立方体，目标异常体的长x、宽y、高z均为步骤S11中获取的最大横向距离。

3.根据权利要求2所述的反演方法，其特征在于，在步骤S12中，进行三维正演计算使用的正演方程组包括：

其中，网格单元(i,j,k)的网格编号为i、j、k，Δx_i、Δy_j、Δz_k分别表示该网格单元在三个方向上的长度，Δx_i-1、Δy_j-1、Δz_k-1分别表示该网格单元的上一单元在三个方向上的长度；σ_i,j,k表示网格单元(i,j,k)的真实电导率，为网格单元节点处电导率在x方向上的缩放反变换，为网格单元节点处电导率在y方向上的缩放反变换，为网格单元节点处电导率在z方向上的缩放反变换。

4.根据权利要求1所述的反演方法，其特征在于，在步骤S3中，采用L-BFGS三维反演算法对数据进行剖面三维反演。

5.根据权利要求1所述的反演方法，其特征在于，在步骤S3中，具体包括：

S31：确定进剖面三维结构化反演分段区块大小；

区块面积决定反演成像精度，区块面积越小，其反演成像结果对深部结构约束越弱，而对浅部成像结构细节增强，根据需求测试后进行区块大小确定；

S32：进行反演区块设计及剖面三维结构化反演；

设置反演区块间隔为区块剖面方向x大小的1/2，确保区块之间的重叠；完成区块设计后，进行单个区块的L-BFGS三维反演，反演网格设置保持一致，获得各区块反演结果；

S33：剖面三维结构化反演结果处理；

处理重合区域反演结果，步骤S32得到的各区块反演结果为不同区块的单独三维反演结果，该数据需要对重合区域进行拼接处理；对重合位置的多个反演结果取不同权重因子计算累加，得到该位置的反演电阻率结果，权重因子的设置原则为区块中间获取的反演结果占比最大，其他位置的权重因子与其与所在反演区块边界距离成正比，其计算公式为：

其中，b为拼接反演结果，a_i为单区块反演结果，n为测量区域重叠次数，w_i为权重因子；

完成上述拼接处理，获得基于廊带数据约束的剖面三维结构化反演结果。