高密度电阻率法25维反演演示程序使用说明c

1高密度电阻率法2.5维反演演示程序hdrminv_ys_c使用说明书中国地质大学电法科研组2005年7月hdrminv_ys是用以说明高密度电阻率法2.5维反演程序使用方法和反演效果的演示程序。它使用Fortran语言设计，在QuickWin工程环境下编译为执行程序，可以在任何IBMPC或其兼容机上运行。一、输入文件反演所需的实际观测条件参数和实测视电阻率数据，采用数据文件输入。演示程序hdrminv_ys，只能用来对给定的三个输入数据文件demo1.dat,demo2.dat和demo3.dat做反演。其中，demo1.dat是一个对称四极（施伦贝格尔）装置的正演计算理论模型数据；demo2.dat是浙江地球物理研究所采用装置测得的实测数据；而demo3.dat是物化探研究所在秦始皇陵探测中，用双向单极梯度装置的实测结果。虽然我们的高密度电阻率法2.5维反演程序，可以用来反演以下九种常用电极装置的测量数据：装置类型1双向单极梯度装置NMAMN，MN=a，AM=n·a，B。其中，a相邻电极间距，即测点距；n电极隔离系数。装置类型2正向单极梯度装置（三极装置）AMN，MN=a，AM=n·a，B。装置类型3反向单极梯度装置（三极装置）NMB，MN=a，MB=n·a，A。装置类型4对称四极(施伦贝格尔)装置AMNB，MN=a，AM=NB=n·a。装置类型5偶极-偶极装置ABMN，AB=MN=a，BM=n·a。装置类型6电位装置（二极装置）AM，AM=n·a，B和N。装置类型7装置（温纳装置）AMNB，AM=MN=NB=n·a。装置类型8装置ABMN，AB=BM=MN=n·a。装置类型9装置AMBN，AM=MB=BN=n·a。但这里提供的演示程序只能反演上述三个数据。这些输入数据文件的共同格式是：LINENarray,Nd,AES,Nmin,NmaxH(i),i=1,NdIs0,dIs,Xs0Ps0其中：1）第一行LINE为说明测区和测线信息的字符串，字符数不超过60个。2）第二行输入观测装置的有关参数。其中：整型数Narray为电极装置类型号。根据所用电极装置类型，取值为19之间。整型数Nd取值为被反演的实测剖面上布置的电极总数。约定剖面上第一个电极的位置序号为1，以后依此类推，直到最后一个电极的位置序号为Nd。实型数AES=a取值为观测剖面上相邻电极的间距，也等于测点距，单位米。2整型数Nmin和Nmax分别为电极装置的最小和最大间隔系数，所谓间隔系数是指供电电极和相邻测量电极间距与a的比值n。3）第三行输入布置电极的各测点的高程（实型数组），共Nd个，单位为米。4）第四行输入三个整型或实型数：Is0第1个电极（测点）的编号，整型数；dIs相邻电极（测点）的编号增量，整型数和Xs0第1个电极（测点）的X坐标（米），实型数。5）从第五行开始以数组形式输入实测视电阻率Ps0。在第一个演示数据demo1.dat中，Ps0按重庆地质仪器厂所生产仪器的观测数据格式排列；在第二个演示数据demo2.dat中，Ps0按重庆奔腾仪器厂所生产仪器的观测数据格式排列；而在第三个演示数据demo3.dat中，Ps0按物化探研究所的观测数据格式排列。二、程序的运行双击执行程序hdrminv_ys.exe便可开始运行本演示程序。运行时，屏幕出现类似WINDOWS的QuickWin用户界面。为便于观察，用户需将其中的“高密度电阻率法2.5维成像系统……”窗口最大化；然后，按其上屏幕提问输入相应数据：1）屏幕显示“请键入输入文件名”用户键入demo1.dat或demo2.dat或demo3.dat，然后按“Enter”键1。2）“需要对实测数据做偶然误差处理吗？（Y/N）”。本程序设计了对实测视电阻率数据做“压制过失误差”和“压制偶然误差”的预处理子段。前者压制单点突变性质的过失误差，效果甚佳，且不会影响有用异常，故列为必做内容。后者采用“移动窗口光滑”算法压制具随机性质的偶然误差，有一定效果，但可能会降低对有用异常的分辨率，故列为供用户选择的处理内容。用户可根据自己的意愿，选用（键入‘Y’或‘y’）或不选用（键入‘N’或‘n’）。3）屏幕显示“请键入下面内容，这些内容将写入输出文件中：”1．屏幕显示“完成计算工作的单位:”用户键入相应字符，然后按“Enter”键；也可不输入任何信息，直接按“Enter”键。2．屏幕显示“计算者:”用户键入相应字符，然后按“Enter”键；也可不输入任何信息，直接按“Enter”键。3．屏幕显示“计算机型号:”用户键入相应字符，然后按“Enter”键；也可不输入任何信息，直接按“Enter”键。4）屏幕显示“正在进行计算，请稍候”。5）屏幕将显示反演计算过程，依次显示:1.“实测视电阻率个数Nps=***,反演真电阻率个数Nsigma=***,Nsigma1=***，Nsigma2=***，背景电阻率Bkresis=***”2.“计算雅可比矩阵正在计算，请稍候......”3.“计算雅可比矩阵的奇异值分解正在计算，请稍候......”4.“计算雅可比矩阵的改进广义逆矩阵正在计算，请稍候......”5.“第1次迭代阻尼系数=0.3拟合方差=0.843E-01”“第2次迭代阻尼系数=0.3拟合方差=0.499E-01”1本文后面提及“键入×××，然后按‘Enter’键”时，将只写“键入×××”，而省略其后的“然后按‘Enter’键”。3“第3次迭代阻尼系数=0.3拟合方差=0.369E-01”……6）当迭代达到预定的要求时停止迭代，并在屏幕上显示当前反演结果（包括电阻率地电断面草图）；然后，屏幕显示：1．“拟和方差已达到预定要求”（当拟和方差asd0.01时），或“迭代次数已达到预定要求”（当迭代次数ite=15时），或“拟和方差在增大或改善很小”（当连续三次拟和方差的相对变化dasd3%时）。2．询问“对反演结果满意了吗？（Y/N）”（用户可根据屏幕显示的反演结果，判断对反演结果是否已满意了？若满意了，键入Y或y，则反演结束；若对反演结果不满意，键入N或n，则往下继续）。3．若“拟和方差在增大或改善很小”，则进一步询问“需要重算雅可比矩阵吗？（Y/N）”。若键入Y或y，则返回前述第4）项（通常，只在最初几次迭代后便出现“拟和方差在增大或改善很小”时，才采用“重算一次雅可比矩阵”的方法改善反演结果）；若键入N或n，则进入下一项。4．提请输入参数值：“请键入最大迭代次数”（用户按自己的意愿键入一个适当大的整数，例如，20）。5．继续提请输入参数值：“请键入所要求的迭代方差”（用户按自己的意愿键入一个适当小的小数，例如，0.01）。此后，程序继续往下迭代，直到用户对反演结果满意为止。6．用户对反演结果满意时，键入Y或y，屏幕显示“运算结束”。此时，用户可根据自己的需要，按WINDOWS的常规操作方法，将屏幕显示的反演结果（包括电阻率地电断面草图）保存为位图文件，或拷贝、复制到别的文件中（见下图）。4三、输出文件反演结束后，除以上述位图形式给出反演结果（包括电阻率地电断面草图）外，还给出三个输出文件。输出文件名为“O1+输入文件名”的第一个输出文件是说明被反演数据、参数、反演过程和反演结果的文挡性文件。输出文件名为“O2+输入文件名”的第二个输出文件是供绘制（真电阻率）地电断面图的数据文件。输出文件名为“O3+输入文件名”的第三个输出文件，输出数据予处理（过失误差和和偶然误差校正）前后的视电阻率数据，用以观察数据予处理的效果。下面给出这三个输出文件的例子。第一个输出文件的例子（O1demo1.dat）：高密度电阻率法反演结果文件输入文件名:demo1.dat测区、测线:高密度电阻率法理论（正演）计算数据电极装置类型:对称四极(施伦贝格尔)装置AMNB测线上电极总数:52测量电极距:5.00最小间隔系数:1最大间隔系数:17计算单位:cug计算者:lyz计算机型号:p1300计算开始时间:20050528162602.258实测视电阻率个数:561;反演真电阻率个数:459;背景电阻率:9.72第0次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.438E+00第1次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.637E-01第2次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.437E-01第3次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.322E-01第4次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.248E-01第5次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.202E-01第6次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.173E-01第7次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.153E-01第8次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.139E-01第9次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.128E-01第10次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.120E-01第11次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.113E-01第12次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.108E-01第13次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.104E-01第14次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.101E-01第15次迭代阻尼系数=0.30E+00拟合方差=0.977E-02地电断面的真电阻率（Ωm）9.5514.9813.0312.0211.1010.5510.2110.009.879.7910.1411.1611.0811.4710.4310.139.949.839.809.5810.4810.3510.4310.219.989.849.759.879.7210.869.989.7010.239.819.729.6759.869.7910.149.429.289.759.919.609.589.7810.419.849.838.939.289.799.479.489.7211.179.598.939.129.069.589.319.369.7211.3510.028.078.288.689.209.459.239.7711.199.307.948.148.419.079.239.099.7810.999.367.788.068.498.959.088.949.8310.929.118.158.118.309.209.048.779.9510.379.179.088.298.449.729.367.9010.059.819.129.488.549.4710.759.417.8810.129.569.679.2510.5811.0811.9410.087.6310.229.379.3011.2113.4713.3912.389.197.3810.369.0212.2713.6214.7615.9010.517.516.9510.528.9710.9011.7411.809.578.406.286.3810.4910.307.825.146.505.575.095.826.1710.0111.532.171.582.843.033.664.896.339.348.190.910.831.471.932.884.616.139.239.170.870.711.161.743.004.676.519.909.330.871.021.492.203.585.126.9910.599.581.752.112.483.034.126.207.7810.8511.603.364.023.674.235.176.978.4510.3814.226.586.115.405.726.527.968.939.7312.989.268.247.067.368.178.769.379.5710.1911.3210.109.369.409.459.539.249.707.7014.6711.6811.6211.38