19669.核磁共振地下水探測理論及反演研究

1、密級桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目核磁共振地下水探測理論及反演研究（英文）ResearchonTheyInversionfMagenticResonanceSoundingUndergroundWaterDetection研究生學(xué)號:102021243研究生姓名:武紅欣指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):王國富教授申請學(xué)位門類:工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)名稱科、專業(yè)名稱:信號與信息處理提交論文日期:2013年4月論文答辯日期:2013年6月

2、摘要I摘要核磁共振(MagicResonanceSoundingMRS)地下水探測技術(shù)是目前唯一一種直接探測地下水的方法，以其高分辨力、高效性和無損性等優(yōu)點被應(yīng)用于地下淡水資源的尋找、地下水污染監(jiān)測及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中。本文主要圍繞MRS信號正反演技術(shù)展開研究。近年來雖然MRS正反演理論得到快速發(fā)展，但是由于MRS信號本身比較微弱(nV級)，加上求解含水量的系數(shù)矩陣是病態(tài)的，造成求解的含水量不精確。為提高MRS地下水探測技術(shù)的準確度，

3、本文對MRS正反演理論進行了深入研究，主要的工作為：(1)為高效的提取特征參數(shù)，本文在研究MRS勘探地下水原理的基礎(chǔ)上，對MRS地下水探測的特征參數(shù)進行了分析，并采用基于最小二乘法的非線性擬合法提取MRS地下水探測數(shù)據(jù)的特征參數(shù)，結(jié)果與法國NUMIS系統(tǒng)提取的參數(shù)一致。(2)正演是反演的基礎(chǔ)。本文從正演的數(shù)學(xué)模型入手，推導(dǎo)簡化模型下MRS正演計算公式，計算均勻半空間內(nèi)單個和多個含水層模型的MRS響應(yīng)，并依次從導(dǎo)電性、含水層參數(shù)(含水量，

4、含水層深度，含水層厚度)和平均衰減時間三個方面對影響MRS響應(yīng)的因素進行詳細分析，得到以下結(jié)論：含水層上方覆有小于100m??良導(dǎo)層時，大地電阻率值對初始振幅0()Eq影響較大；含水層的含水量、深度、厚度的增大，都會引起初始振幅0()Eq的幅度明顯變大，且深度越大需要激發(fā)脈沖矩也越大；平均衰減時間2T越大，越有利于探測MRS信號。(3)本文中MRS反演主要求解含水量，由方程?0An=E可求得。但是由于A是病態(tài)的，通常采用奇異值分解方法(

5、SVD)、截斷奇異值分解方法(TSVD)以及Tikhonov正則化等方法求解。由于采用奇異值分解(SVD)求解的反演結(jié)果不穩(wěn)定且出現(xiàn)負數(shù)解，而采用基于共軛梯度的Tikhonov正則化反演結(jié)果雖然穩(wěn)定，但是過于依賴初始模型，容易陷入局部最優(yōu)，難以獲得全局最優(yōu)。針對這些問題，本文提出了改進的模擬原子躍遷算法(RSATA)，該算法是一種結(jié)合正則化的隨機搜索算法，不依賴初始模型。它將原問題轉(zhuǎn)化為一個帶非負約束的最小二乘問題，先用SVD法獲得局部