基于MPI的航空瞬变电磁一维正反演

【类型】学位论文

【作者】陈辉 

【关键词】 航空瞬变电磁 正演 反演 频时转换 MPI

【摘要】我国疆域辽阔,地大物博,拥有丰富的资源,但是这些资源大多位于沼泽、沙漠、山地等地形复杂区域。这些区域环境恶劣,给地面电磁法勘探带来了很大的困难。即使在地形较为平坦的地区进行勘探,地面电磁法的效率也较低,很难实现大面积勘探。自从20世纪50年代,航空电磁法获得应用开始,几十年来已经在矿产资源勘查、地下水调查、地质填图等领域获得了广泛的应用。由于航空电磁法的工作方式为空中激发且空中接收,以及其具有较低成本、勘探效率高、可大面积勘探等特点,使得该方法可以克服地面电磁法在复杂地形区域难以施工的困难。和频率域航空电磁法相比,时间域航空电磁法具有较大的勘探深度以及较好的横向分辨率,所以时间域航空电磁法已经称为复杂地形区域勘查的有效工具之一。本文在国家863重大项目“航空地球物理勘查技术与装备”的课题“直升机吊舱式时间域航空电磁勘查系统实用化研究”和地调项目“航空电磁数据处理研究”的支持下,对一维航空瞬变电磁正反演及其并行计算方法进行了研究和分析。具体来说,本文研究内容主要包括以下几个方面:(1)本文从麦克斯韦方程组出发,推导了层状半空间中心回线的正演响应计算公式,并编程实现了一维正演模拟方法。在一维正演方法中,对频时转换问题做了深入分析并对正、余弦变换和G-S变换这三种频时转换对正演响应的影响进行详细的讨论。(2)本文应用阻尼最小二乘法实现了对航空瞬变电磁数据的反演。对反演过程中的阻尼因子选择、雅克比矩阵计算和质量控制指标的设定做了一定的分析,并讨论了典型三层和四层地电模型的反演结果。(3)本文实现了基于MPI(Message Passing Interface)的航空瞬变电磁一维正演和反演方法。首先验证了并行计算的正确性,接着对比了串行和并行计算的耗时问题,最后讨论了不同的多核CPU和不同的进程数情况下并行计算的加速比和并行效率问题。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】成都理工大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】陆从德，杜兴忠

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