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直流电阻率法是浅层水文、工程、环境、考古等与人类社会生活密切相关探测领域的重要手段。地下目标体多表现为三维电性结构,若仅进行一、二维的数据处理反演解释,不可避免地将会受到三维电性不均匀性的影响。因此,需要对直流电阻率法的三维正反演进行研究和探索。
本文利用有限体积法求解点源三维地电场的正演问题,有限体积法既吸收了有限差分法离散方法的简便性,同时又融合了有限元法网格剖分的灵活性,并且由有限体积法得出的离散方程在整个计算区域内都具有积分守恒性。采用了不完全LU分解预处理的稳定双共轭梯度法求解离散得到的线性方程组,成功地避免了直接解法存在的问题,使得电阻率三维正演的内存需求也大大减少,运算速度大大提高,为电阻率三维反演奠定了基础。三维电阻率反演实际上是大型的最优化问题,计算量和内存存储量很大,反演中会遇到很多不确定因素。本文利用阻尼高斯-牛顿法对三维直流电阻率法进行反演,在迭代的过程中不用直接计算偏导数矩阵J,提高了计算速度,减少了存储量。在反演迭代过程中选用固定值的正则化参数,这样使反演的计算量大大减小,同时也可以得到比较好的效果。通过对多个模型的计算结果表明,三维反演的结果能够较好的反映异常的赋存状态,表明该算法的反演结果是可靠的。