基于動態(tài)輪廓模型的地面核磁共振反演方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于動態(tài)輪廓模型的地面核磁共振反演方法，其在SNMR層狀反演求解過程中，首先設(shè)定探測區(qū)域內(nèi)的含水層數(shù)，并初始化各層的厚度和含水量值；然后，將其劃分為MN個微元，使其滿足動態(tài)模型的矩陣方程；最后，對矩陣方程迭代求解，迭代過程中對各個含水層的厚度和含水量值進行動態(tài)調(diào)整，以搜索滿足矩陣方程的最優(yōu)解。整個求解過程，對探測區(qū)域內(nèi)含水量值的垂直分布圖的輪廓不斷地進行動態(tài)調(diào)整，故該方法稱為“動態(tài)輪廓模型”，并且設(shè)計了隨機梯度下降法(SGD)求解該模型；本發(fā)明具有收斂速度快、反演結(jié)果精度高而且穩(wěn)定，其性能優(yōu)于正則化方法，能夠?qū)崿F(xiàn)了對SNMR反演問題的高精度求解。
【專利說明】基于動態(tài)輪廓模型的地面核磁共振反演方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地面核磁共振(SurfaceNuclear Magnetic Resonance,簡稱 SNMR)領(lǐng)域，具體涉及一種基于動態(tài)輪廓模型的地面核磁共振反演方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地面核磁共振(SurfaceNuclear Magnetic Resonance,簡稱 SNMR)技術(shù)是目前世界上唯一的一種直接找水的物探方法，該項技術(shù)已在探測地下水、考古、地下水污染檢測等領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用。
[0003]近年來，隨著專家和學(xué)者們的逐漸深入研究，SNMR技術(shù)得到了進一步的完善。反演計算含水率是該技術(shù)研究過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而反演結(jié)果的準(zhǔn)確度和反演過程的運算效率是衡量反演算法性能的關(guān)鍵指標(biāo)。其中，一維正反演理論較為成熟，已經(jīng)相繼刊登出多種有效算法，如:改進的模擬退火算法反演，提高了現(xiàn)有反演算法的穩(wěn)定度和收斂速度；QT反演算法，利用各個激發(fā)脈沖矩對應(yīng)的全部采樣點數(shù)據(jù)進行反演，充分挖掘了接收信號信息，在一定程度上提高了反演精度，但是，由于接收信號呈現(xiàn)近似指數(shù)衰減，晚期信號信噪比很低，該方法只適用于高信噪比環(huán)境；后來也有學(xué)者采用了積分門技術(shù)接收信號，提高了各個采樣點數(shù)據(jù)的精度，并進行全衰減反演，是對QT反演的一種改進。
[0004]SNMR技術(shù)在二維反演方面，Boucher、Girard和Legchenko等研究了在二維剖面方向上EO-q曲線隨地下含水構(gòu)造的變化趨勢，但他們只對二維反演做了定性研究，沒有給出具體的二維反演公式。Legchenko等對三維反演做了一定的研究,雖然能在三維空間反演出模型的含水構(gòu)造，但是由于在三 維空間設(shè)定的網(wǎng)格尺寸較大，只能粗略的估計出地下含水構(gòu)造，其反演分辨率有待提高。由于二維、三維反演算法存在運算量大、待求解變量數(shù)多、非線性等問題，目前世界上唯一商業(yè)版反演軟件NUMISPLUS仍采用一維反演。
[0005]地面核磁共振反演能抽象為一個求解病態(tài)矩陣方程的問題，現(xiàn)有的文獻中多采用正則化方法對其進行求解，但是，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)正則化方法以及在其基礎(chǔ)上的改進方法存在兩方面的不足，分別是:正則化參數(shù)選取困難；將反演問題的近似解強制添加光滑性約束，弱化了相鄰地質(zhì)層之間含水量的差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于動態(tài)輪廓模型的地面核磁共振反演方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)對地面核磁共振反演問題的高精度求解。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種基于動態(tài)輪廓模型的地面核磁共振反演方法，包括如下步驟:
[0009]步驟1，建立的地面核磁共振反演的動態(tài)輪廓模型，即
[0010]An = E ①
[0011]式中，A為核函數(shù)矩陣；n為待求解的含水量向量，/ιΛΑ f MnS模型中

V' / 9含水層的微兀數(shù)；E為地面核磁共振信號初始振幅值向量，
【權(quán)利要求】
1.基于動態(tài)輪廓模型的地面核磁共振反演方法，其特征是包括如下步驟: 步驟1，建立的地面核磁共振反演的動態(tài)輪廓模型，即 An = E ① 式中，A為核函數(shù)矩陣；n為待求解的含水量向量
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于動態(tài)輪廓模型的地面核磁共振反演方法，其特征是，所述步驟4中，各層的厚度和含水量值的移動權(quán)重wh和Wn采用變步長搜索，即各層的厚度的移動權(quán)重Wh為wh = (1-VNmax) Awh ⑥ 式中，Nmax為最大迭代次數(shù)，N1為當(dāng)前迭代次數(shù)，Δ wh為厚度的固定步長。 各層的含水量的移動權(quán)重Wn為 Wn = (1-VNmax) Awn ⑦ 式中，Nmax為最大迭代次數(shù)，N1為當(dāng)前迭代次數(shù)，Δ wn為含水量的固定步長。
【文檔編號】G01V3/32GK104008249SQ201410252330
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】王國富, 葉金才, 張法全, 張海如, 韋秦明, 龐成, 王猛 申請人:桂林電子科技大學(xué)