一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法与流程

本发明涉及数据处理，特别是一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法。

背景技术：

1、物探技术主要通过物理方法开展地球空间介质探测。因其探测结果具有连续性，可以大大提高工作效率，并降低成本，在煤、石油、金属等各种矿体资源探查、环境污染调查以及工程稳定性预报等方面应用广泛。物探技术通过测量目标物理场的空间和时间变化，并对大量的测量数据进行反演分析来推断目标体的介质分布。反演过程中常利用正则化方法，引入模型粗糙度来求解反演模型最优解。在探测目标区域无先验信息条件下，整个反演模型粗糙度默认设置为相同值，反演结果表现为光滑的模型。然而，大多数探测目标多为非均质体，因此相同的模型粗糙度会反演结果出现偏差。通常探测目标非均质性越强，这种缺陷越明显。因此，如何利用先验结构信息配置一个合理的模型粗糙度，进而提高物探数据反演的准确性是急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供了一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法。

2、为达到上述目的本发明采用的技术方案为：

3、本发明第一方面公开了一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，包括以下步骤：

4、s1：根据边界两侧的介质信息量化正则化项的评价系数；

5、s2：根据先验结构边界信息，判断结构边界类型；

6、s3：根据不同结构类型，制定结构全约束评价系数配置组合；

7、s4：对特殊结构边界的评价系数配置校准；

8、s5：结构全约束组装与格式标准化，形成包含先验结构全束配置的正则化项。

9、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述正则化项计算公式为：

10、；

11、式中，为正则化项；为正则化全局系数；为模型物理属性矩阵；

12、为模型初始物理属性矩阵；为矩阵转置；分别为元网格水平方向、竖直方向、第一类对角线方向和第二类对角线方向的平滑矩阵；

13、分别为单元网格水平方向、竖直方向、第一类对角线方向和第二类对角线方向的正则化项的评价系数，评价系数赋值类型分为1、三种，其中的值小于1，为了削减单元间的关联程度，的值大于1，为了增加单元间的关联程度，评价系数赋值1是为了保持常规的单元间的关联程度。

14、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，的计算公式为：的计算公式为：，其中为同一物理场下边界两侧的介质的物理场特征值中的大值，其中为同一物理场下边界两侧的介质的物理场特征值中的小值，为校正系数，其值范围：。

15、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述判断结构边界类型，具体包括：

16、根据结构边界走向与其经过单元网格在水平方向、竖直方向、第一类对角线方向和第二类对角线方向的逼近程度判断其结构边界类型；其中，所述结构边界类型分水平边界、竖直边界、第一类倾斜边界和第二类倾斜边界四种边界类型。

17、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述判断结构边界类型，还包括：

18、根据不同尺寸的单元网格，定义第二类对角线方向与水平方向的夹角为、第一类对角线方向与水平方向的夹角为，第一类对角线方向与竖直方向的夹角为；先验结构边界走向与竖直方向的夹角定义为；

19、当时，则该先验结构边界为水平边界；

20、当时，则该先验结构边界为竖直边界；

21、当时，则该先验结构边界为第一类倾斜边界；

22、当时，则该先验结构边界为第二类倾斜边界。

23、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，在所述制定结构全约束评价系数配置组合中，结构全约束评价系数配置原则为：对于结构化网格二维模型，定义结构边界上的单元为结构单元，每个结构单元应与其相邻的8个单元之间进行正则化约束处理，只对与结构单元相关的正则化参数配置特殊的评价系数；赋给边界同侧的结构单元评价系数，增强结构方向上的关联；赋给跨结构边界的结构单元评价系数，减弱结构方向上的关联；在结构单元与非结构单元之间设置评价系数值为1，保持正常关联。

24、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，在制定结构全约束评价系数配置组合中，对于四类结构边界类型，采用四种不同的评价系数组合配置：

25、对于水平边界，由于其结构边界两侧各有一层结构单元层，因此完成该结构单元与其相邻的8个单元之间正则化约束处理的工作需要按所述结构全约束评价系数配置原则对水平边界上层结构单元和下层的结构单元分别施加一层评价系数配置；

26、对于竖直边界，由于其结构边界两侧各有一层结构单元层，因此完成该结构单元与其相邻的8个单元之间正则化约束处理的工作需要按所述结构全约束评价系数配置原则对竖直边界左侧结构单元和右的结构单元分别施加一层评价系数配置；

27、对于第一类倾斜边界，由于其结构边界两侧各有两层结构单元层，因此完成该结构单元与其相邻的8个单元之间正则化约束处理的工作需要按所述结构全约束评价系数配置原则对第一类倾斜边界左上方结构单元和右下方结构单元分别施加两层评价系数配置；

28、对于第二类倾斜边界，由于其结构边界两侧各有两层结构单元层，因此完成该结构单元与其相邻的8个单元之间正则化约束处理的工作需要按所述结构全约束评价系数配置原则对第一类倾斜边界右上方结构单元和左下方结构单元分别施加两层评价系数配置。

29、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，对特殊结构边界的评价系数配置校准，具体为：对于不属于四类常规结构边界类型的复合边界区域，需要按所述结构全约束评价系数配置原则，对特殊结构单元按具体的复合边界组合情况特殊处理。

30、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，结构全约束组装与格式标准化，形成包含先验结构全束配置的正则化项，具体为：

31、根据先验结构边界完成的评价系数配置，按反演模型的单元网格维度并按照公式：

32、中的格式标准重组，最后将依次带入上式，形成包含先验结构全约束配置的正则化项。

33、本发明解决了背景技术中存在的技术缺陷，本发明具备以下有益效果：首先根据边界两侧的介质信息量化正则化项的评价系数；然后依托先验结构信息，判断结构边界类型；根据不同结构类型，制定结构全约束评价系数配置组合；对特殊结构边界的评价系数配置进行校准；最后对结构全约束组装与格式标准化，形成包含先验结构全约束配置的正则化项。本发明提出了用先验结构信息提取结构全约束的方法，并将其带入物探数据反演中，以此来提高物探数据反演的准确性。

技术特征：

1.一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，所述正则化项计算公式为：

3.根据权利要求2所述的一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，的计算公式为：，的计算公式为：，其中为同一物理场下边界两侧的介质的物理场特征值中的大值，其中为同一物理场下边界两侧的介质的物理场特征值中的小值，为校正系数，其值范围：。

4.根据权利要求1所述的一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，所述判断结构边界类型，具体包括：

5.根据权利要求4所述的一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，所述判断结构边界类型，还包括：

6.根据权利要求1所述的一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，在所述制定结构全约束评价系数配置组合中，结构全约束评价系数配置原则为：对于结构化网格二维模型，定义结构边界上的单元为结构单元，每个结构单元应与其相邻的8个单元之间进行正则化约束处理，只对与结构单元相关的正则化参数配置特殊的评价系数；赋给边界同侧的结构单元评价系数，增强结构方向上的关联；赋给跨结构边界的结构单元评价系数，减弱结构方向上的关联；在结构单元与非结构单元之间设置评价系数值为1，保持正常关联。

7.根据权利要求6所述的一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，在制定结构全约束评价系数配置组合中，对于四类结构边界类型，采用四种不同的评价系数组合配置：

8.根据权利要求6所述的一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，对特殊结构边界的评价系数配置校准，具体为：对于不属于四类常规结构边界类型的复合边界区域，需要按所述结构全约束评价系数配置原则，对特殊结构单元按具体的复合边界组合情况特殊处理。

9.根据权利要求6所述的一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，其特征在于，结构全约束组装与格式标准化，形成包含先验结构全束配置的正则化项，具体为：

技术总结
本发明公开了一种物探数据正则化反演中先验边界结构全约束配置方法，首先根据边界两侧的介质信息量化正则化项的评价系数；然后依托先验结构信息，判断结构边界类型；根据不同结构类型，制定结构全约束评价系数配置组合；对特殊结构边界的评价系数配置进行校准；最后对结构全约束组装与格式标准化，形成包含先验结构全约束配置的正则化项，本发明提出了用先验结构信息提取结构全约束的方法，并将其带入物探数据反演中，以此来提高物探数据反演的准确性。

技术研发人员：马新民,张家铭,毛德强,郭丽莉,李书鹏,马敏,韦云霄
受保护的技术使用者：北京建工环境修复股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14