重庆大学陈煌获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆大学申请的专利一种电导率分块连续变化大地电磁三维反演方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119623053B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411700804.2,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种电导率分块连续变化大地电磁三维反演方法是由陈煌;余年;张洪烨;孔文新设计研发完成,并于2024-11-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种电导率分块连续变化大地电磁三维反演方法在说明书摘要公布了:本发明涉及地球物理学领域,公开了一种电导率分块连续变化大地电磁三维反演方法,在目标函数中加入基于非结构四面体网格节点电导率的模型约束项,得到反演目标函数表达式;使单元与周围单元电导率变化量的范数最小,进行模型约束项求解,得到基于四面体网格节点电导率的模型约束项;对反演目标函数表达式进行梯度求解;求解出四种不同情况下刚度矩阵梯度中元素的具体表达式并对所有节点对应的刚度矩阵的梯度分量进行求解,进而实现大地电磁反演中对目标函数梯度的求解;本发明实现了三维地下介质反演时节点电导率模型的更新,极大减少反演过程中产生的未知数,提高解的唯一性,同时极大缩短反演过程需要的时间,获得更好的反演效果。
本发明授权一种电导率分块连续变化大地电磁三维反演方法在权利要求书中公布了:1.一种电导率分块连续变化大地电磁三维反演方法,其特征在于,所述方法包括: S1:引入Tikhonov正则化反演的思想,在目标函数中加入基于非结构四面体网格节点电导率的模型约束项,得到基于节点模型参数的反演目标函数表达式,包括数据拟合差项和三维模型约束项; S2:使单元与周围单元电导率变化量的范数最小,约束模型的光滑度,开展针对节点电阻率参数的模型约束项求解,得到基于四面体网格节点电导率的模型约束项; S3:通过所述基于四面体网格节点电导率的模型约束项进行直接构造三维网络模型,并计算得到三维网络模型节点处的三维模型约束项; S4:根据所述数据拟合差项和所述三维模型约束项对所述反演目标函数表达式进行梯度求解; S5:求解出四种不同情况下刚度矩阵梯度中每个元素的具体表达式,并对所有节点对应的刚度矩阵的梯度分量进行求解,进而实现大地电磁反演中对目标函数梯度的求解; 引入Tikhonov正则化反演的思想,在目标函数中加入基于非结构四面体网格节点电导率的模型约束项,得到基于节点模型参数的反演目标函数表达式为: 其中,上式中,为数据拟合差项,用来拟合观测数据;为模型约束项,提供模型的先验信息,使模型保持一定的光滑度;m=[m1,m2,…,mM]T为反演模型参数向量,即建立在四面体网格节点上的电导率模型参数向量;M为模型参数的数量,λ为正则化因子,用来平衡数据拟合项和模型约束项; 所述数据拟合差项的表达式如下: 其中d=[d1,d2,…,dN]T为观测数据向量,N为观测数据的大小,d为全张量阻抗数据或全张量阻抗数据、倾子矢量阻抗,Fm为正演响应,Wd为含有数据误差的N×N阶数据加权矩阵,它表示每个数据在反演过程中所占的权重,加入噪声为期望为0,标准差为εi的随机数,即高斯噪声; 数据加权矩阵写为Wd=diag{1ε1,1ε2,…,1εN},当标准差εi越大,它在数据加权矩阵中所占的权重就越小,而当标准差εi越小,则它在数据加权矩阵中所占的权重就越大,选择全张量阻抗响应作为观测数据,其中阻抗张量响应表达式为: 在式中,上标1,2代表两种极化方向; 所述使单元与周围单元电导率变化量的范数最小,约束模型的光滑度,开展针对节点电阻率参数的模型约束项求解,得到基于四面体网格节点电导率的模型约束项的步骤,包括: 在连续空间中,基于L2范数的模型约束项写为: 离散化后的模型约束项求解为: 其中,Cm是模型协方差矩阵,约束模型光滑度,Wm是模型加权矩阵; 所述通过所述基于四面体网格节点电导率的模型约束项进行直接构造三维网络模型,并计算得到三维网络模型节点处的三维模型约束项的步骤,包括: 获取一个节点处的模型参数,找到包含此节点的所有相邻的四面体单元; 通过所述四面体单元所有包含该节点处的所述模型参数,与线性插值基函数的梯度的乘积进行求和,获得每个所述四面体单元的模型约束项; 对该节点处所有相邻反演单元的模型约束项求和后,取平均值获得该节点的模型约束项基于单元节点电导率参数的所述模型约束项的表达式为: 其中,M为地下区域中四面体单元节点的个数,Vi为第i个底下四面体的体积,和分别为单元i的第j个节点的电导率参数和线性插值基函数的梯度,L2表示取向量的二范数。
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