[发明专利]基于可变网格的隧道直流电阻率自适应反演方法及系统

说明书

本发明公开一种基于可变网格的隧道直流电阻率自适应反演方法及系统，包括：根据构建的隧道直流电阻率正反演模型，得到理论观测数据；构建隧道直流电阻率的自适应反演目标函数，根据理论观测数据与实际观测数据的比较结果，采用自适应反演目标函数得到新模型参数；对反演区域进行网格划分，根据模型参数变化量和模型梯度因子确定异常体区域和异常体边界区域，并对异常体区域及异常体边界区域进行网格加密；在网格加密后更新反演区域，根据新模型参数和模型参数转换矩阵更新隧道直流电阻率正反演模型，直至达到反演迭代结束条件，并以此得到更新后的反演区域的隧道直流电阻率分布图像。提高隧道前方含水构造的成像与定位精度。

技术领域

本发明涉及超前预报探水技术领域，特别是涉及一种基于可变网格的隧道直流电阻率自适应反演方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

隧道直流电阻率法是一种有效的超前预报探水方法，但是由于位场的体积效应以及反演的多解性，隧道直流电阻率法对含水构造的成像和识别有待于进一步提高。

据发明人了解，目前，隧道直流电阻率仍存在以下关键问题尚未解决：

1、固定反演网格模式下，反演结果对反演网格依赖性大，并不能保证真实异常体区域边界与模型网格剖分边界重合，反演模型的对比度较小，地质解释相对比较困难，隧道直流电阻率反演无法对异常体边界做出精确刻画。

2、反演多解性强、位场具有体积效应，在确保隧道直流电阻率反演效率的同时，应进一步提高对异常体边界的刻画效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于可变网格的隧道直流电阻率自适应反演方法及系统，引入自适应反演思想，在异常体及其边界区域进行不同程度的网格自适应加密，降低了反演对模型正则化约束的依赖性，提高隧道前方含水构造的成像与定位精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于可变网格的隧道直流电阻率自适应反演方法，包括：

根据构建的隧道直流电阻率正反演模型，得到理论观测数据；

构建隧道直流电阻率的自适应反演目标函数，根据理论观测数据与实际观测数据的比较结果，采用自适应反演目标函数得到新模型参数；

对反演区域进行网格划分，根据模型参数变化量和模型梯度因子确定异常体区域和异常体边界区域，并对异常体区域及异常体边界区域进行网格加密；

在网格加密后更新反演区域，根据新模型参数和模型参数转换矩阵更新隧道直流电阻率正反演模型，直至达到反演迭代结束条件，并以此得到更新后的反演区域的隧道直流电阻率分布图像。

作为可选择的实施方式，自适应反演目标函数为：

其中，是实际观测数据Δd与理论观测数据的差值；为模型约束项；J为敏感度矩阵；λ为拉格朗日算子，m为模型参数。

作为可选择的实施方式，确定异常体区域的过程包括：确定反演区域中各网格单元的模型参数变化量，根据预设阈值确定初始异常体区域；根据初始异常体区域中各网格单元中心点与初始异常体区域中心点的距离，和模型参数变化量，构建异常体区域优化标准矩阵，以对进行初始异常体区域进行优化，得到异常体区域。

作为可选择的实施方式，异常体区域优化标准矩阵的元素为c_i，元素c_i表示为：

其中，α、β和λ分别为权重系数；d_i为各网格单元中心点与初始异常体区域中心点的距离，Smt_i为模型参数变化量。