GradSInv使用说明要点分析.doc

中间梯度电测深剖面反演软件 ( GranSINV 2.1 ) 使用说明 高建东 二〇一〇年十月 目 录 1 概述 1 1.1 硬件需求 1 1.2 软件特点 1 1.3 反演模型 1 1.4 反演计算方法 2 2 反演程序的使用 3 2.1 程序主菜单 3 2.2 数据文件操作和数据格式 3 2.3 数据编辑 8 2.4 参数设置 11 2.5 模型反演 32 2.6 地形改正 36 2.7 成果显示 40 2.8 退出程序 43 2.9 程序设置 43 3 附录 45 附录A：固定电阻率 45 附录B：稳健数据与模型反演 46  1 概述 GradSINV中间梯度电测深剖面反演软件可用于中梯测深、对称四极测深、轴向偶极－偶极测深等多种四极沿轴向直线排列的时域电测深剖面自动拟合反演。软件根据电测深实测拟断面的视电阻率和视极化率（视充电率、视幅频率、视相位角等）数据，自动反演计算出地电模型的“真电阻率”和“真极化率”。各种轴向排列的数据可以单独反演，也可以将各种不同类型的轴向排列数据合并在一起同时反演。GradSINV软件自动拟合反演基于圆滑约束最小二乘法原理，通过比较实测断面数据与地电模型正演理论值的差异，逐次修改模型单元的电阻率和极化率参数，使地电模型的正演理论值逐渐逼近实测值。反演软件使用了基于准牛顿最优化非线性最小二乘新算法，计算速度快且占用内存较少。程序采用VC++编制，运行环境为Windows XP操作系统， 本程序在具有2GB RAM的计算机上，可以一次处理16000个电极、52000个数据点的剖面，程序允许的模型层数最大可以达到40层。 1.1 硬件需求 本程序运行于使用WindowsXP操作系统的微机。 系统最低配置：奔腾以上CPU微机、256MB硬盘自由空间、256MB RAM、USB接口、800×600 SVGA以上的彩色图形系统。 系统建议配置：建议使用具有512MB以上RAM、1GB以上硬盘自由空间、1024×768或1280×1024像素大屏幕彩色显示器的计算机。系统内存及硬盘自由空间越大，程序一次所能处理的数据规模越大。 1.2 软件特点 1) 可以完成任意地形断面中任意形状二维模型四极排列的电测深剖面视电阻率及视极化率的反演计算，可以直接读取奔腾数控研究所WDJS-2W和WDJS-3激电仪的数据文件； 2) 可以选择使用有限差分法或有限元法，以满足对计算时间和计算精度的不同需求； 3) 具有多种地形模拟网络可供选择：可以选用均匀变形有限元网络、阻尼变形有限元网络或变形有限元S-C(Schwarz-Christoffel)变换网格； 4) 具有多种反演方法可供选择：可以单独选用快速的准牛顿最优化非线性最小二乘新算法或常规高斯－牛顿法，也可以混合使用高斯－牛顿法和准牛顿法； 5) 可以使用固定大小的模型单元或随深度增大而逐渐扩大截面积的变截面二维模型单元，便于在计算速度和计算精度之间实现较好的平衡； 6) 输入输出数据文件均采用文本字符格式，便于适应各种高密度电法数据采集仪器输出的不同格式数据；输出的成果图像还可以使用bmp图像文件格式和SURFER等值线文件格式。 7) 具有较强的坏点删除、数据裁剪、测线反向、数据编辑等预处理功能； 8) 可控制调节的参数多，便于提高反演计算效果。可以调节控制的参数主要有：阻尼系数、阻尼深度系数、自动优化阻尼系数、模型单元电阻率范围、垂向平滑滤波(fz)与水平平滑滤波(fx)的阻尼系数比、模型单元尺度、反演收敛极限、均方误差收敛极限、迭代次数等。 9) 数据容量大，可以处理万余根电极、数万个数据点的中间梯度电测深反演数据。 10）程序预设的迭代次数为5次。一般情况下，4～6次迭代便可以获得较好的结果。如果需要，可以继续进行迭代反演，程序允许的最大迭代最多可以达22次。 1.3 反演模型 本程序使用的反演模型采用矩形截面二维水平柱体叠加模型，反演模型示意图见插图1，适当选择模型单元的尺度和电阻率，就可以模拟现实的二维地电断面。模型单元的厚度及宽度可以在程序中设定，既可以使用等宽度、等厚度的子块单元模型，也可以使用变宽度、变厚度的子块单元模型。实际操作中可以从计算精度和计算耗时两方面平衡选择。根据在电法剖面在浅部及中部的分辨率较高、深部及边部分辨率低的特点，采用如下图所示的递增厚度模型和变宽度模型可以在基本保持计算精度的条件下，大幅度提高计算速度。程序允许设置的模型层数最多可达40层。 1.4 反演计算方法 正演计算采用有限元法或有限差分法。注重计算精度和作地形改正叠加计算时，可使用有限元法；作注重计算速度的粗略计算时，可使用有限差分法。 反演拟合计算采用的圆滑约束最小二乘法(deGroot-Hedlin and Constable 1