基于地質(zhì)雷達的電阻抗非線性反演.pdf

1、地質(zhì)雷達技術(shù)可用于地下目標的探測已有較長的歷史，廣泛應(yīng)用于地下目標體、地下結(jié)構(gòu)及構(gòu)造的勘察領(lǐng)域。以往對雷達資料的處理以定性解釋為主，如果要使雷達技術(shù)在工程勘探中得到更深入的應(yīng)用，需要開展對雷達資料的定量解釋，其中地質(zhì)雷達資料的電阻抗反演是雷達資料定量解釋的主要手段，在雷達勘探中占有重要的位置。 正演是實現(xiàn)反演的基礎(chǔ)，目前采用的正演算法主要是基于電磁波方程或褶積模型。本文使用褶積模型算法對三層介質(zhì)、單管、雙管等模型進行數(shù)值模擬，獲

2、得了相應(yīng)的地質(zhì)雷達剖面圖。通過數(shù)值模擬結(jié)果可以看出，雷達波子波頻率和介質(zhì)構(gòu)造位置對模擬結(jié)果影響比較大。 通過褶積模型建立了基于地質(zhì)雷達資料的電阻抗反演目標函數(shù)，以獲得地下地質(zhì)體的電阻抗模型。由于電阻抗反演目標函數(shù)是一種嚴重非線性函數(shù)，為此，需要使用全局尋優(yōu)類算法求解目標函數(shù)的極小值。本文使用樣板搜索法(PatternSearch)求解這種非線性目標函數(shù)，通過判斷失配函數(shù)的下降方向能更直接有效地使目標函數(shù)值迅速向極小方向延伸，并且

3、結(jié)果快速收斂于全局最優(yōu)解。理論模型試算可以發(fā)現(xiàn)，選擇適當(dāng)?shù)氖湛s因子和終止準則因子可以加快收斂速度和改善反演效果。這表明了Pattern Search是一種很有效的反演方法，能夠廣泛地應(yīng)用于直接求極值點的數(shù)值計算。此外，由于反演問題是病態(tài)的，即反演結(jié)果的非唯一性和不穩(wěn)定性。因此，在反演中需要引入約束信息，以克服反演的不適定性。 通過理論模型試算和實際資料的反演驗證了該算法的應(yīng)用效果。理論模型試算結(jié)果表明，反演結(jié)果不依賴初始模型的選