维大地电磁测：数据空间法.docVIP

三维大地电磁反演：数据空间法 摘要 目前，一种三维大地电磁最小模型反演算法已经提出，这种算法是奥卡姆反演方法的变种，其主要是思想是基于数据空间的反演算法。由于模型空间矩阵的计算时间相对较长，使得基于模型空间的奥卡姆法三维大地电磁反演并不实用。这些困难能够用基于数据空间的奥卡姆反演算法来解决，在这种方法中，矩阵维数依赖于数据空间的大小，而不是模型空间的取值。通过将模型空间转换到数据空间，从而使得奥卡姆方法能够在PC机上进行反演计算。为了减小计算时间，一种宽松的集中规则被用于计算灵敏度矩阵的迭代正演模型标准。这种规则使得计算时间压缩了70%，且不影响反演结果。通过模拟数据1引言 进行三维大地电磁反演的常规运算是对大地电磁方法的未来发展的需求，由于二维解释常常并不能解释复杂的地质区域中场数据集呈现的重要特征。近年来一些人在发展三维大地电磁反演算法做出努力，使用了合理的大范围趋近方法（例如：Mackie和Madden在1993年,Newman和Alumbaugh在2000年，Farquharon等在2002年）。这些方法已经能够去合理的恢复电导率变化，至少在理论数据的案例测试中得到验证。然而，三维大地电磁反演问题还远没有解决。高配置终端工作站或者并行计算机的需求依然阻碍三维程序运行的应用，计算机问题与实际数据的真实性影响着所有的设想方法。所以，提高实施三维反演算法的效率受到了高度的关注。 基于快速相似模型的规则有望提高效率，比如你拟线性或拟解析相似模型（Torress-Verdin和Habashy在1994年，Zhdanov和方在1996上半年，Tseng等在2003年）。因为这些相似性模型响应是正比于修改的电导率张量拟线性函数，是可能的简化反演方法（有如：Zhdanov和方在1996下半年，Zhdanov等在2000下半年）。依据被使用的简化程度，像这样的方法能够快速对地球结构成像。但是，这些相似性方法也有各自的局限性，比如，当电导率相对较小时效果最好，而且一般反演方法的真实性和准确性对所有问题都比较通用。尽管这些快速反演规则没有问题的求解，但这些基于电磁感应方程的所有解答方法依然有诸多用途。 在大部分的三维大地电磁反演方法采用了更多经典的反演接近方式中；有的是将函数和数据的误差与粗糙模型链接起来（像Parker在1994年），有的是将被用于计算的惩罚函数梯度最小化，适应模型规则，并用满足模型的趋近方式数字法解解决相关的正演问题。例如，Mackie(2002年在个性化交流中)已经将非线性共轭梯度方法向三维扩展（NLCG,Rodi和Mackie在2001年），在PC机组的信息通行界面（MPI）的辅助下，Newman和Alumbaugh(2000年)就向三维反演使用了类似的技术，不过在大量平行系统的帮助下，Sasaki(2001年)和Farquharson等人（2002年）就根据高斯-牛顿（GN）发展了三维反演方法。所有的这些规则能够成成模型空间反演，并于此研究优化维模型空间电导率的形成。 用模型空间方法，方程的数量和可使用内存（RAM）都强烈的依赖于模型组的大小。特别地，在模型空间中最直接最小接近惩罚函数（比如高斯-牛顿法）时要生成并解决组的常规线性方程。对于三维反演，的变大在关系到计算时间和特别的是可写入内存使得计算机不可能运行。关于解决这个困难的一种近似方法（即，Sssaki在2001年，Newman和Alumbaugh在2000年）是使用一种电导率变化的粗糙或原始方案，使得依然较小。但是正演的结果却强烈的依赖于模型方案的选择，除非地球结构有非常强的优先限制，否则这样的计算结果可能会误导我们。对于经过迭代的反演方法，比如共轭梯度（CG,Mackie和Madden在1993年）或者非线性共轭梯度（Newman和Alumbaugh在2000年）避免了过于严格的形式并为常规方程储存阶系数矩阵，而且这种方法能够容许更多一般的地质真实模型规则。这种一般的迭代趋近方法在只有为已有规则的最小三维反演结构的基础上实际计算规则而且较大时逐渐引起重视。 这篇文章里，我们引出一种新兴的数据空间三维大地电磁反演算法，并将惩罚函数的最小值在维数据空间中形成。并用数据空间方法趋近原始空间（即：部分范围空间在数据中没有影响）在输出时被取消，同时组常规方程被组方程取代。这样一来，所有计算的数量和需要的数组首要的依赖于独立数据的大小，这对三维地质仿真模型将远远小于。实际上数据空间方法被广泛的应用于反演地质问题（即：Parker在1994年）和其他的物理场（Egbert等在1994，Chua和bennett在2001年）。如果没有特殊的限制，数据空间趋近法不考虑共轭梯度法而考虑反演算法。我们准确认为这类趋近方法是在奥卡姆准则上的数据空间转化。原始的奥卡姆反演