高密度電阻率法2.5維反演演示程序使用說明c

1、高密度電阻率法2.5維反演演示程序hdrminv_ys_c使用說明書中國地質(zhì)大學電法科研組 2005年7月 hdrminv_ys是用以說明高密度電阻率法2.5維反演程序使用方法和反演效果的演示程序。它使用Fortran語言設(shè)計，在QuickWin工程環(huán)境下編譯為執(zhí)行程序，可以在任何IBM PC或其兼容機上運行。一、輸入文件 反演所需的實際觀測條件參數(shù)和實測視電阻率數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)文件輸入。演示程序hdrminv_ys，只能用來對給定的三個輸入數(shù)據(jù)文件demo1.dat, demo2.dat和demo3.dat做反演。其中，demo1.dat是一個對稱四極（施倫貝格爾）裝置的正演計算理論模型數(shù)據(jù)；

2、demo2.dat是浙江地球物理研究所采用b裝置測得的實測數(shù)據(jù)；而demo3.dat是物化探研究所在秦始皇陵探測中，用雙向單極梯度裝置的實測結(jié)果。雖然我們的高密度電阻率法2.5維反演程序，可以用來反演以下九種常用電極裝置的測量數(shù)據(jù)：裝置類型1¾¾雙向單極梯度裝置NMAMN，MN = a ，AM = n·a，B®µ。其中，a¾相鄰電極間距，即測點距；n¾電極隔離系數(shù)。裝置類型2¾¾正向單極梯度裝置（三極裝置）AMN，MN = a ，AM = n·a，B®µ。裝置類型3¾

3、;¾反向單極梯度裝置（三極裝置）NMB，MN = a ， MB = n·a，A®µ。裝置類型4¾¾對稱四極(施倫貝格爾)裝置AMNB，MN = a，AM = NB = n·a。裝置類型5¾¾偶極-偶極裝置ABMN，AB=MN= a，BM = n·a。裝置類型6¾¾ 電位裝置（二極裝置）AM，AM= n·a， B®µ和N®µ。裝置類型7¾¾ a裝置（溫納裝置）AMNB，AM=MN=NB= n·a。裝

4、置類型8¾¾ b裝置ABMN，AB=BM=MN= n·a。裝置類型9¾¾ g裝置AMBN，AM=MB=BN= n·a。但這里提供的演示程序只能反演上述三個數(shù)據(jù)。這些輸入數(shù)據(jù)文件的共同格式是：LINENarray,Nd,AES,Nmin,Nmax H(i), i = 1,NdIs0,dIs,Xs0 Ps0其中：1） 第一行LINE為說明測區(qū)和測線信息的字符串，字符數(shù)不超過60個。2） 第二行輸入觀測裝置的有關(guān)參數(shù)。其中： 整型數(shù)Narray為電極裝置類型號。根據(jù)所用電極裝置類型，取值為19之間。 整型數(shù)Nd取值為被反演的實測剖面上布置的

5、電極總數(shù)。約定剖面上第一個電極的位置序號為1，以后依此類推，直到最后一個電極的位置序號為Nd。 實型數(shù)AES =a取值為觀測剖面上相鄰電極的間距，也等于測點距，單位米。整型數(shù) Nmin和Nmax分別為電極裝置的最小和最大間隔系數(shù)，所謂間隔系數(shù)是指供電電極和相鄰測量電極間距與a的比值n。3） 第三行輸入布置電極的各測點的高程（實型數(shù)組），共Nd個，單位為米。4） 第四行輸入三個整型或?qū)嵭蛿?shù)：Is0¾第1個電極（測點）的編號，整型數(shù)；dIs¾相鄰電極（測點）的編號增量，整型數(shù)和Xs0¾第1個電極（測點）的X坐標（米），實型數(shù)。 5） 從第五行開始以數(shù)組形式輸入實測視電

6、阻率 Ps0。在第一個演示數(shù)據(jù)demo1.dat中，Ps0按重慶地質(zhì)儀器廠所生產(chǎn)儀器的觀測數(shù)據(jù)格式排列；在第二個演示數(shù)據(jù)demo2.dat中，Ps0按重慶奔騰儀器廠所生產(chǎn)儀器的觀測數(shù)據(jù)格式排列；而在第三個演示數(shù)據(jù)demo3.dat中，Ps0按物化探研究所的觀測數(shù)據(jù)格式排列。二、程序的運行雙擊執(zhí)行程序hdrminv_ys.exe便可開始運行本演示程序。運行時，屏幕出現(xiàn)類似WINDOWS的QuickWin用戶界面。為便于觀察，用戶需將其中的“高密度電阻率法2.5維成像系統(tǒng)”窗口最大化；然后，按其上屏幕提問輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)：1） 屏幕顯示“請鍵入輸入文件名”¾¾用戶鍵入demo1.d

7、at或demo2.dat或demo3.dat，然后按“Enter”鍵 本文后面提及“鍵入×××，然后按Enter鍵”時，將只寫“鍵入×××”，而省略其后的“然后按Enter鍵”。2）“需要對實測數(shù)據(jù)做偶然誤差處理嗎？（Y/N）”。本程序設(shè)計了對實測視電阻率數(shù)據(jù)做“壓制過失誤差”和“壓制偶然誤差”的預(yù)處理子段。前者壓制單點突變性質(zhì)的過失誤差，效果甚佳，且不會影響有用異常，故列為必做內(nèi)容。后者采用“移動窗口光滑”算法壓制具隨機性質(zhì)的偶然誤差，有一定效果，但可能會降低對有用異常的分辨率，故列為供用戶選擇的處理內(nèi)容。用戶可根據(jù)自己的意愿，選用

8、（鍵入Y或y）或不選用（鍵入N或n）。3）屏幕顯示“請鍵入下面內(nèi)容，這些內(nèi)容將寫入輸出文件中：” 1屏幕顯示“完成計算工作的單位:” ¾¾用戶鍵入相應(yīng)字符，然后按“Enter” 鍵；也可不輸入任何信息，直接按“Enter”鍵。 2屏幕顯示“計算者:” ¾¾用戶鍵入相應(yīng)字符，然后按“Enter” 鍵；也可不輸入任何信息，直接按“Enter”鍵。 3屏幕顯示“計算機型號:” ¾¾用戶鍵入相應(yīng)字符，然后按“Enter” 鍵；也可不輸入任何信息，直接按“Enter”鍵。4）屏幕顯示“正在進行計算，請稍候”。5）屏幕將顯示反演計算過程，依次顯示

9、: 1. “實測視電阻率個數(shù)Nps=*, 反演真電阻率個數(shù)Nsigma=*, Nsigma1=*， Nsigma2=*， 背景電阻率Bkresis=*”2. “計算雅可比矩陣 正在計算，請稍候.”3. “計算雅可比矩陣的奇異值分解 正在計算，請稍候.”4. “計算雅可比矩陣的改進廣義逆矩陣 正在計算，請稍候.”5. “第1 次迭代 阻尼系數(shù)=0.3 擬合方差= 0.843E-01”“第2 次迭代 阻尼系數(shù)=0.3 擬合方差= 0.499E-01”“第3 次迭代 阻尼系數(shù)=0.3 擬合方差= 0.369E-01”6）當?shù)_到預(yù)定的要求時停止迭代，并在屏幕上顯示當前反演結(jié)果（包括電阻率地電斷面草

10、圖）；然后，屏幕顯示： 1“擬和方差已達到預(yù)定要求”（當擬和方差asd £ 0.01時），或 “迭代次數(shù)已達到預(yù)定要求”（當?shù)螖?shù)ite = 15時），或“擬和方差在增大或改善很小”（當連續(xù)三次擬和方差的相對變化dasd £ 3%時）。2詢問“對反演結(jié)果滿意了嗎？（Y/N）”（用戶可根據(jù)屏幕顯示的反演結(jié)果，判斷對反演結(jié)果是否已滿意了？若滿意了，鍵入Y或y，則反演結(jié)束；若對反演結(jié)果不滿意，鍵入N或n，則往下繼續(xù)）。3若“擬和方差在增大或改善很小”，則進一步詢問“需要重算雅可比矩陣嗎？（Y/N）”。若鍵入Y或y，則返回前述第4）項（通常，只在最初幾次迭代后便出現(xiàn)“擬和方差在增

11、大或改善很小”時，才采用“重算一次雅可比矩陣” 的方法改善反演結(jié)果）；若鍵入N或n，則進入下一項。4提請輸入?yún)?shù)值：“請鍵入最大迭代次數(shù)”（用戶按自己的意愿鍵入一個適當大的整數(shù)，例如，20）。5繼續(xù)提請輸入?yún)?shù)值：“請鍵入所要求的迭代方差” （用戶按自己的意愿鍵入一個適當小的小數(shù)，例如，0.01）。此后，程序繼續(xù)往下迭代，直到用戶對反演結(jié)果滿意為止。6用戶對反演結(jié)果滿意時，鍵入Y或y，屏幕顯示“運算結(jié)束”。此時，用戶可根據(jù)自己的需要，按WINDOWS的常規(guī)操作方法，將屏幕顯示的反演結(jié)果（包括電阻率地電斷面草圖）保存為位圖文件，或拷貝、復制到別的文件中（見下圖）。三、輸出文件 反演結(jié)束后，除以上

12、述位圖形式給出反演結(jié)果（包括電阻率地電斷面草圖）外，還給出三個輸出文件。輸出文件名為“O1+輸入文件名”的第一個輸出文件是說明被反演數(shù)據(jù)、參數(shù)、反演過程和反演結(jié)果的文擋性文件。輸出文件名為“O2+輸入文件名”的第二個輸出文件是供繪制（真電阻率）地電斷面圖的數(shù)據(jù)文件。輸出文件名為“O3+輸入文件名”的第三個輸出文件，輸出數(shù)據(jù)予處理（過失誤差和和偶然誤差校正）前后的視電阻率數(shù)據(jù)，用以觀察數(shù)據(jù)予處理的效果。下面給出這三個輸出文件的例子。第一個輸出文件的例子（O1demo1.dat）： 高密度電阻率法反演結(jié)果文件 輸入文件名: demo1.dat 測區(qū)、測線: 高密度電阻率法理論（正演）計算數(shù)據(jù) 電極

13、裝置類型: 對稱四極(施倫貝格爾)裝置AMNB 測線上電極總數(shù): 52 測量電極距: 5.00 最小間隔系數(shù): 1 最大間隔系數(shù): 17 計算單位: cug 計算者: lyz 計算機型號: p1300 計算開始時間: 20050528 162602.258 實測視電阻率個數(shù): 561; 反演真電阻率個數(shù): 459; 背景電阻率: 9.72第 0 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.438E+00第 1 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.637E-01第 2 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.437E-01第 3 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.

14、30E+00 擬合方差= 0.322E-01第 4 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.248E-01第 5 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.202E-01第 6 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.173E-01第 7 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.153E-01第 8 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.139E-01第 9 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.128E-01第10 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.120E-01第11 次迭代 阻尼系數(shù)

15、= 0.30E+00 擬合方差= 0.113E-01第12 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.108E-01第13 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.104E-01第14 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.101E-01第15 次迭代 阻尼系數(shù)= 0.30E+00 擬合方差= 0.977E-02 地電斷面的真電阻率（m） 9.55 14.98 13.03 12.02 11.10 10.55 10.21 10.00 9.87 9.79 10.14 11.16 11.08 11.47 10.43 10.13 9.94 9.83 9.80

16、9.58 10.48 10.35 10.43 10.21 9.98 9.84 9.75 9.87 9.72 10.86 9.98 9.70 10.23 9.81 9.72 9.67 9.86 9.79 10.14 9.42 9.28 9.75 9.91 9.60 9.58 9.78 10.41 9.84 9.83 8.93 9.28 9.79 9.47 9.48 9.72 11.17 9.59 8.93 9.12 9.06 9.58 9.31 9.36 9.72 11.35 10.02 8.07 8.28 8.68 9.20 9.45 9.23 9.77 11.19 9.30 7.94 8.1

17、4 8.41 9.07 9.23 9.09 9.78 10.99 9.36 7.78 8.06 8.49 8.95 9.08 8.94 9.83 10.92 9.11 8.15 8.11 8.30 9.20 9.04 8.77 9.95 10.37 9.17 9.08 8.29 8.44 9.72 9.36 7.90 10.05 9.81 9.12 9.48 8.54 9.47 10.75 9.41 7.88 10.12 9.56 9.67 9.25 10.58 11.08 11.94 10.08 7.63 10.22 9.37 9.30 11.21 13.47 13.39 12.38 9.1

18、9 7.38 10.36 9.02 12.27 13.62 14.76 15.90 10.51 7.51 6.95 10.52 8.97 10.90 11.74 11.80 9.57 8.40 6.28 6.38 10.49 10.30 7.82 5.14 6.50 5.57 5.09 5.82 6.17 10.01 11.53 2.17 1.58 2.84 3.03 3.66 4.89 6.33 9.34 8.19 0.91 0.83 1.47 1.93 2.88 4.61 6.13 9.23 9.17 0.87 0.71 1.16 1.74 3.00 4.67 6.51 9.90 9.33

19、 0.87 1.02 1.49 2.20 3.58 5.12 6.99 10.59 9.58 1.75 2.11 2.48 3.03 4.12 6.20 7.78 10.85 11.60 3.36 4.02 3.67 4.23 5.17 6.97 8.45 10.38 14.22 6.58 6.11 5.40 5.72 6.52 7.96 8.93 9.73 12.98 9.26 8.24 7.06 7.36 8.17 8.76 9.37 9.57 10.19 11.32 10.10 9.36 9.40 9.45 9.53 9.24 9.70 7.70 14.67 11.68 11.62 11

20、.38 10.40 9.71 9.39 9.30 9.66 20.47 15.55 15.03 13.39 11.38 9.90 9.68 8.50 15.90 23.16 24.36 19.51 15.04 12.06 10.27 9.72 8.00 22.15 42.03 38.82 23.97 17.60 12.94 10.42 9.95 8.32 22.90 56.83 47.55 30.90 20.04 13.82 10.87 10.22 9.74 14.79 49.90 50.08 35.85 21.73 15.26 11.51 10.55 11.94 9.21 31.07 39.

21、15 33.27 23.17 15.68 11.88 10.77 13.21 6.00 17.03 25.19 25.87 20.18 15.82 12.80 11.15 12.16 6.85 12.17 15.76 15.96 15.96 15.04 13.37 11.42 10.65 8.43 11.02 12.35 11.15 11.41 13.67 12.87 11.64 9.82 10.19 10.27 10.95 10.39 9.99 11.16 12.07 11.52 9.55 11.01 9.58 11.62 10.89 9.64 9.96 11.21 11.03 9.62 1

22、0.83 8.63 12.44 12.41 8.99 9.12 10.55 11.01 9.79 10.43 7.84 12.05 12.99 9.32 8.89 10.02 10.86 9.97 10.12 8.33 9.48 12.60 10.15 8.92 9.74 10.89 10.09 9.96 8.57 8.29 12.04 10.80 9.19 9.96 10.91 10.12 9.99 8.76 8.11 11.39 10.94 9.31 9.98 10.95 10.08 10.19 9.34 8.25 10.75 11.04 9.82 10.04 10.56 10.03 10

23、.29 9.85 8.73 10.66 10.91 10.12 10.54 10.21 10.00 10.33 9.91 9.32 10.57 10.94 10.39 10.59 10.24 9.99 9.90 10.64 9.60 10.55 11.00 10.34 10.57 10.26 10.00 9.80 10.87 10.67 10.47 11.06 10.74 10.39 10.24 9.98 9.83 11.19 10.97 10.82 10.68 10.50 10.34 10.21 9.75 10.65 11.58 11.02 10.81 10.60 10.43 10.28 1

24、0.16計算開始時間： 20050528 162602.258計算結(jié)束時間： 20050528 162733.619上述第一個輸出文件例子中，前13行表示被反演資料的條件參數(shù)，第14行輸出反演的有關(guān)參數(shù)，供參考。第15行開始顯示迭代過程¾¾各次迭代的阻尼系數(shù)和擬和方差。此后，輸出反演所得地下巖石的真電阻率¾¾第一行數(shù)據(jù)表示地電斷面從左算起第一列的電阻率，其余依此類推。這種輸出形式便于有經(jīng)驗的用戶一目了然地看出反演所得地下電性分布。在輸出文件的最后兩行，分別輸出了開始反演和結(jié)束反演的時間，由此易于算出反演計算花費的時間。第二個輸出文件的例子（O2demo1

25、.dat）： 測點號 x（m） z（m） 真電阻率(m) 1.50 2.50 -2.50 9.55 1.50 2.50 -7.50 14.98 1.50 2.50 -12.50 13.03 1.50 2.50 -17.50 12.02 1.50 2.50 -22.50 11.10 1.50 2.50 -27.50 10.55 1.50 2.50 -32.50 10.21 1.50 2.50 -37.50 10.00 1.50 2.50 -42.50 9.87 2.50 7.50 -3.00 9.79 2.50 7.50 -8.00 10.14 2.50 7.50 -13.00 11.16 2.

26、50 7.50 -18.00 11.08 2.50 7.50 -23.00 11.47 2.50 7.50 -28.00 10.43 2.50 7.50 -33.00 10.13 2.50 7.50 -38.00 9.94 2.50 7.50 -43.00 9.83 3.50 12.50 -4.00 9.80 3.50 12.50 -9.00 9.58 3.50 12.50 -14.00 10.48 3.50 12.50 -19.00 10.35 49.50 242.50 -12.50 10.47 49.50 242.50 -17.50 11.06 49.50 242.50 -22.50 10

27、.74 49.50 242.50 -27.50 10.39 49.50 242.50 -32.50 10.24 50.50 247.50 7.50 9.98 50.50 247.50 2.50 9.83 50.50 247.50 -2.50 11.19 50.50 247.50 -7.50 10.97 50.50 247.50 -12.50 10.82 50.50 247.50 -17.50 10.68 50.50 247.50 -22.50 10.50 50.50 247.50 -27.50 10.34 50.50 247.50 -32.50 10.21 51.50 252.50 7.50

28、9.75 51.50 252.50 2.50 10.65 51.50 252.50 -2.50 11.58 51.50 252.50 -7.50 11.02 51.50 252.50 -12.50 10.81 51.50 252.50 -17.50 10.60 51.50 252.50 -22.50 10.43 51.50 252.50 -27.50 10.28 51.50 252.50 -32.50 10.16 1.50 2.50 0.00 99999.00 2.50 7.50 -0.50 99999.00 3.50 12.50 -1.50 99999.00 4.50 17.50 -2.50

29、 99999.00 5.50 22.50 -2.50 99999.00 6.50 27.50 -1.50 99999.00 7.50 32.50 -0.50 99999.00 8.50 37.50 0.50 99999.00 9.50 42.50 1.50 99999.00 10.50 47.50 3.00 99999.00 11.50 52.50 5.50 99999.00 12.50 57.50 8.00 99999.00 13.50 62.50 10.00 99999.00 14.50 67.50 11.50 99999.00 15.50 72.50 12.50 99999.00 16.

30、50 77.50 12.50 99999.00 17.50 82.50 11.00 99999.00 18.50 87.50 9.00 99999.00 19.50 92.50 7.00 99999.00 20.50 97.50 4.50 99999.00 21.50 102.50 1.50 99999.00 22.50 107.50 -1.50 99999.00 23.50 112.50 -4.50 99999.00 24.50 117.50 -7.50 99999.00 25.50 122.50 -10.00 99999.00 26.50 127.50 -12.00 99999.00 27

31、.50 132.50 -14.00 99999.00 28.50 137.50 -15.50 99999.00 29.50 142.50 -16.50 99999.00 30.50 147.50 -16.50 99999.00 31.50 152.50 -15.50 99999.00 32.50 157.50 -14.00 99999.00 33.50 162.50 -12.00 99999.00 34.50 167.50 -10.00 99999.00 35.50 172.50 -7.50 99999.00 36.50 177.50 -4.50 99999.00 37.50 182.50 -

32、2.00 99999.00 38.50 187.50 -0.50 99999.00 39.50 192.50 0.50 99999.00 40.50 197.50 1.50 99999.00 41.50 202.50 2.50 99999.00 42.50 207.50 3.50 99999.00 43.50 212.50 4.50 99999.00 44.50 217.50 5.50 99999.00 45.50 222.50 6.50 99999.00 46.50 227.50 7.50 99999.00 47.50 232.50 8.50 99999.00 48.50 237.50 9.

33、50 99999.00 49.50 242.50 10.00 99999.00 50.50 247.50 10.00 99999.0051.50 252.50 10.00 99999.00第二個輸出文件逐點輸出地電斷面中各點正上方的測點編號Ix,橫向（X）坐標，縱向（Z）坐標和電阻率值。這樣的輸出數(shù)據(jù)，可直接供Surfer等繪圖軟件繪制地電斷面（電阻率）等值線圖。其中，最后Nd-1=51行數(shù)據(jù)，是專為繪制不平地面線用的。第三個輸出文件的例子（O3demo1.dat）： 過失誤差和偶然誤差校正前后的視電阻率數(shù)據(jù)對比 輸入序號I A極序號 極距序號 校正前Ps(I) 校正后Psc(I) 1 1 1 9.75 9.67 2 2 1 9.63 9.87 3 3 1 10.04 9.89 4 4 1 10.00 9.79 5 5 1 9.33 9.73 6 6 1 9.70 9.53 7 7 1 9.53 9.44 8 8 1