基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法
【专利摘要】本发明公开一种基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法，其在SNMR层状反演求解过程中，首先设定探测区域内的含水层数，并初始化各层的厚度和含水量值；然后，将其划分为MN个微元，使其满足动态模型的矩阵方程；最后，对矩阵方程迭代求解，迭代过程中对各个含水层的厚度和含水量值进行动态调整，以搜索满足矩阵方程的最优解。整个求解过程，对探测区域内含水量值的垂直分布图的轮廓不断地进行动态调整，故该方法称为“动态轮廓模型”，并且设计了随机梯度下降法(SGD)求解该模型；本发明具有收敛速度快、反演结果精度高而且稳定，其性能优于正则化方法，能够实现了对SNMR反演问题的高精度求解。
【专利说明】基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地面核磁共振(SurfaceNuclear Magnetic Resonance,简称 SNMR)领域，具体涉及一种基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法。
【背景技术】
[0002]地面核磁共振(SurfaceNuclear Magnetic Resonance,简称 SNMR)技术是目前世界上唯一的一种直接找水的物探方法，该项技术已在探测地下水、考古、地下水污染检测等领域得到了一定的应用。
[0003]近年来，随着专家和学者们的逐渐深入研究，SNMR技术得到了进一步的完善。反演计算含水率是该技术研究过程中的关键环节，而反演结果的准确度和反演过程的运算效率是衡量反演算法性能的关键指标。其中，一维正反演理论较为成熟，已经相继刊登出多种有效算法，如:改进的模拟退火算法反演，提高了现有反演算法的稳定度和收敛速度；QT反演算法，利用各个激发脉冲矩对应的全部采样点数据进行反演，充分挖掘了接收信号信息，在一定程度上提高了反演精度，但是，由于接收信号呈现近似指数衰减，晚期信号信噪比很低，该方法只适用于高信噪比环境；后来也有学者采用了积分门技术接收信号，提高了各个采样点数据的精度，并进行全衰减反演，是对QT反演的一种改进。
[0004]SNMR技术在二维反演方面，Boucher、Girard和Legchenko等研究了在二维剖面方向上EO-q曲线随地下含水构造的变化趋势，但他们只对二维反演做了定性研究，没有给出具体的二维反演公式。Legchenko等对三维反演做了一定的研究,虽然能在三维空间反演出模型的含水构造，但是由于在三 维空间设定的网格尺寸较大，只能粗略的估计出地下含水构造，其反演分辨率有待提高。由于二维、三维反演算法存在运算量大、待求解变量数多、非线性等问题，目前世界上唯一商业版反演软件NUMISPLUS仍采用一维反演。
[0005]地面核磁共振反演能抽象为一个求解病态矩阵方程的问题，现有的文献中多采用正则化方法对其进行求解，但是，现有的标准正则化方法以及在其基础上的改进方法存在两方面的不足，分别是:正则化参数选取困难；将反演问题的近似解强制添加光滑性约束，弱化了相邻地质层之间含水量的差异。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法，其能够实现对地面核磁共振反演问题的高精度求解。
[0007]为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法，包括如下步骤:
[0009]步骤1，建立的地面核磁共振反演的动态轮廓模型，即
[0010]An = E ①
[0011]式中，A为核函数矩阵；n为待求解的含水量向量，/ιΛΑ f MnS模型中
V' / 9含水层的微兀数；E为地面核磁共振信号初始振幅值向量，
【权利要求】
1.基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法，其特征是包括如下步骤: 步骤1，建立的地面核磁共振反演的动态轮廓模型，即 An = E ① 式中，A为核函数矩阵；n为待求解的含水量向量
2.根据权利要求1所述基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法，其特征是，所述步骤4中，各层的厚度和含水量值的移动权重wh和Wn采用变步长搜索，即各层的厚度的移动权重Wh为wh = (1-VNmax) Awh ⑥ 式中，Nmax为最大迭代次数，N1为当前迭代次数，Δ wh为厚度的固定步长。 各层的含水量的移动权重Wn为 Wn = (1-VNmax) Awn ⑦ 式中，Nmax为最大迭代次数，N1为当前迭代次数，Δ wn为含水量的固定步长。
【文档编号】G01V3/32GK104008249SQ201410252330
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】王国富, 叶金才, 张法全, 张海如, 韦秦明, 庞成, 王猛 申请人:桂林电子科技大学