[01037383]电磁地球物理勘探理论与应用

该项目课题组在时间域和频率域电磁测深数据的二、三维数值模拟及反演成像方面开展了系统研究，开发出基于有限单元法的三维正反演算法，研制了可视化实用软件，公开发表了277篇论文，2500余次被引用，其中33篇论文被SCI收录、17篇被EI收录，该课题组取得了一批有重要理论和应用价值的研究成果。其主要贡献有：⑴针对自然界中地下岩矿石由于矿石成分、温度和湿度等都是连续变化，从而岩石的极化率、电导率也是连续变化的情况，创造性地发展了求电导率分块连续变化时的三维有限元数值模拟方法，使软件的实用性较国内外现有方法有了明显的提高；⑵通过采用四面体双网格系统，用大网格反演、小网格正演，使数值模拟和反演方法能模拟和直接反演起伏地形下各种地质构造的电阻率/激发极化异常，比国内现有的仅能模拟和反演水平大地下地质构造的电阻率/激发极化异常前进了一大步；⑶利用互换定理，实现了在有限元正演过程中完成偏导数矩阵计算，使极化率正演计算和电阻率反演的精度和速度与现有的常规差分方法相比大大提高。利用体积因子作为先验信息，解决了三维电阻率反演中的病态问题，减少了反演的多解性；⑷提出了一种考虑地面影响且电阻率在纵向(井轴)和径向上均呈分块均匀变化的测井二维有限元数值模拟法；⑸研究了三维近似快速反演方法、以及二维反演程序对三维数据的近似解释的精度；⑹提出了求解多个有限元方程组的循环Krylov子空间算法，采用非精确的Gauss-Newton最优化方法，实现了电阻率/激发极化数据的三维快速反演。⑺建立了人工源和大地电磁测深三维地形问题电磁场边界面积分方程，同时考虑磁场方程和电场方程，使最后形成的线性方程组具有明显的对角占优特征，可用SSOR方法求解；⑻完善了人工源和大地电磁测深三维地形问题电磁场的边界元计算方法，编制出了三维地形上人工源电磁场和大地电磁场的边界元计算程序。该程序所需内存少，计算速度快，能在个人计算机(PC)上运算；⑼时间域电磁场正演中，库仑规范下的连续矢量势-标量势不仅消除了直接求解的伪解现象，而且可以灵活地处理地面以上的空气介质。同时简化了不连续边界条件的处理，奠定了基于节点型有限元的误差控制理论与自适应求解技术的应用，避免了基于直接法运用自适应有限元时所需的边界不连续性处理。