高密度电法处理软件

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1、1RES2DINV ver. 3.54for Windows 98/Me/2000/NT/XPbyGeotomo Software Rapid 2D Resistivity & IP inversion using the least-squares method 用最小二乘法进行二维电阻率和激发极化法的反演计算 Wenner (,), inline dipole-dipole, pole-pole, pole-dipole, equatorial dipole-dipole, Wenner-Schlumberger and non-conventional arrays 温纳法，偶极，单极，

2、 三极，赤道偶极，温纳-斯隆贝格法 On land, underwater and cross-borehole surveys 可应用于陆地，水下钻孔之勘测中 August 200421软件介绍软件介绍 RES2DINV 是一种计算二维电阻率模型的处理软件，全部电阻率数据由采集程序获得。 由于是基于 Windows 系统，因此该程序支持所有 Windows 显卡和打印机。屏幕像素为 1600*1200，256 色。 图一所示为高密度电法图像采集电极排列的一种形式和测量顺序。该程序主要用于反 演系统电极（约 25-1800 电极）采集的大量数据点（约 200-6500 数据点） 。图 1 用微

3、机控制的多电极采集数据，从而建立视电阻率剖面图所应用的测量的次序 二维电阻率模型应用在反演程序中，该程序由大量矩形条块组成，如图 2 所示。条块 的排列能够与视电阻率剖面上的数据点松散的连接起来。条块的分布和大小由程序自动生 成，大致遵从数据点的分布规律。底层条块的深度与目的深度数据点大致相等，此时电极 距最大。通常数据的采集遵照一定的电极排列顺序，相邻电极间距为固定值。尽管如此， 该程序仍旧能够处理极距不固定的数据。3图 2 模型中的条块排列顺序对应视电阻率剖面中的数据点一个前期模型的子程序被用来计算视电阻率值，非线性的最小二乘法用来反演数据。 该程序支持有限微分及有限元前期模型。可用于各种

4、类型电极排列方式的勘测，例如温纳 法，偶极-偶极，单极-单极，单极-偶极，温纳-斯隆贝格法等。除此之外，该程序还可以用 无限电极数的设置来解决非常规的电极排列形式。如果有 1GB 内存，你甚至可以同时用多 达 10000 个电极和 21000 个数据点来处理电阻率剖面图。最大的极距能够达到最小极距的 36 倍，程序的数据还能够不断拓展，以适应更大的场地。除了常规的地面勘测，该程序同样适应于水下和钻孔勘测中。 2对计算机配置的要求及安装对计算机配置的要求及安装 3版权保护版权保护 4基础理论基础理论 反演程序是基于平滑约束的最小二乘法。请看下列公式(JTJ+F)d=JTg （2）其中F=fxfx

5、T+fzfzTfx=水平平滑滤波系数矩阵fz=垂直平滑滤波系数矩阵J=偏导数矩阵=阻尼系数d =模型参数修改矢量g=残差矢量这种方法的优点是阻尼系数和平面过滤器能随着数据类型而调整。关于平滑的最小二 乘法的详细描述见 Loke (2001)指南。 该程序支持最小二乘法基于“准牛顿”技术的新执行命令。该项技术处理大量数据的 速度是传统最小二乘法的 10 倍，而且不占内存。您还可以用传统的“高斯-牛顿”方法， 但是后者的速度会远小于前者，如果在电阻率差异远大于 10:1 时传统的方法效果比较好。 第三步操作是：在前 2-3 次反演中使用的是“高斯-牛顿”方法，接下来再使用“准牛顿” 法。多数情况下

6、这是最好的办法。 剖面在该程序下的二维电阻率模型是大量的矩形条块(图 2)。这样做的目的是要确定矩 形条块的电阻率与生成的视电阻率剖面和实际测量结果一致。以温纳和斯隆贝格排列来说， 第一层矩形条块的厚度是电极距的 0.5 倍；对于二极，偶极和单边三级装置来说，厚度则 分别是电极距的 0.9,0.3 和 0.6 倍。每下一层的厚度通常都比上一层增加 10%(或 25%)。层 的深度可由操作者人为的控制。该程序总是试图通过调整模块的电阻率来减小计算值与实 测值之间的误差。这个误差用均方根误差(RMS)表示。模型出现了很小的 RMS 误差，但很 有可能表现的是巨大的不真实的变化，也许不是地质剖面的

7、“最佳” 电阻率值模型。通4常最谨慎的办法是繁衍过程中，在 RMS 误差变化不显著之后再选择模型，这通常都会发 生在第 3 到第 5 次反演之间。 5光盘所含内容光盘所含内容 6程序使用说明书程序使用说明书 运行完 SETUP.EXE 安装程序和 JACOBWIN.EXE 程序后，主要程序 RES2DINV.EXE 和其支持文件以及举例数据都在硬盘相同的子目录里。然后用 CHKDSK 和 SCANDISK 程 序扫描硬盘情况，用诺顿也可以。 点击 RES2DINV 图标运行电阻率反演程序。首先，程序会检查电脑系统确定有其所需的资 源，包括可用内存和硬盘空间大小。如果程序发出警告，您应当退出程序

8、并做出适当处理。 检查完毕后，程序会在屏幕上方出现下列主菜单。 您可用鼠标随意点击所需操作的图标。如果您第一次使用该程序，请仔细阅读程序提供的 LANDFILL.DAT 文件，然后选择反演操作对该文件数据进行反演，图 3 是该数据的一种反 演结果。阅读完毕数据，您需要用“Edit data（数据编辑） ”大致检查一下异常点。接下来 的章节会详细介绍上面菜单里的条款。 7文件的运行和数据形式文件的运行和数据形式 File 文件。当您选择“文件”操作时，将会出现这样的下拉菜单。Read data file 读取数据文件-选择该项操作时，在最近的目录里就会出现以.DAT 为后缀 的所有文件。您可以用

9、鼠标或键盘进行操作选择适当的文件或更改子目录。 视电阻率值首先会被放置进文本文件中。您可以用一般的文字编辑器如记事本，数据按照 ASCII 分隔方式排列，逗号或空格键都用来分隔不同的数据。程序要求数据按照一定格式 排列，如果运行程序时候出现了问题，那么很可能是数据输入时排列出现了问题。 LANDFILL.DAT 列举了数据输入的形式，该文件的最开始部分有一个数据排列的描述，如 下所示：5后面的线为其它数据点提供相似的信息，最后以四个 0 结尾，作为其他特征的保留标记。 偶极-偶极，单极-偶极和斯隆贝格排列的数据由于额外因素偶极距的存在，排列形式有所 不同，请参考附录 A 和 B。需要注意的是，

10、该程序假设剖面上 x 的位置从左到右增大，如 果您的数据中 x 位置按照其他方式排列，剖面图上的位置可能发生反转。图 3 LANDFILL.DAT 的视电阻率剖面图6GLADOE2.DAT 文件是有地形情况的数据，有地形情况的数据可按照下面的形式输入：值得注意的是，地形数据紧接在视电阻率点之后，第一个标记用来说明文件是否包含地形 数据，如果没有，数值为 0；如果有，输入 1 或 2 。如果沿着测线的水平或垂直坐标给出 的话，输入 1。更有甚者，如果地形数据中出现了实际水平距离，您在地平面上还是必须7用 x 距离。大多数情况下测点都是沿着地面分布的，并非真正的水平，距离可用卷尺测量。 在该实例中

11、，应在地形标记中输入 2。接下来应该输入地形数据的点数，没有必要测量每 个电极升高的高度。例如 GLADOE2.DAT 文件中包含了 161 个电极，但只给出了 26 个电 极的升高高度。您能输入的最大地形数据是 500 个，每一个数据点的水平位置和升高高度 都要输入数据文件中。输入完毕最后一个地形数据点后，第一个电极的位置之后所有地形 数据的点数将会显示。在上述实例中，第一个电极位置是-40 米，对应第 2 个地形数据点。 需要注意的是第一个电极的升高高度是必须知道的，如果现场没有测量的话可从相邻数据 点进行估算。激发极化法数据测量同上道理，请参考附录 F。 程序使用中经常出现的一个问题是输

12、入数据文件中的错误，如果程序提示错误信息的 话有可能就是因为此。首先核对数据点是否按照前面所述的规则排列，程序本身会检查常 见错误，如 0 或可忽略的电阻率数值等，然而还是会出现程序检查不出来的新的外界的错 误。其他可能出现的问题会在“17.二维反演中的缺陷”中详细讨论。 Import data in . format 以格式输入的数据-该程序同样允许您运行其他程序，用来将 原来的形式转换成该程序要求的数据排列形式。该程序由您正在使用的多电极电阻率测量 供应商提供。 Collate data into RES3DINV format 与三维数据形式的比较-详情请参考附录 P。 Run JACO

13、BWIN program 运行 JACOBWIN 程序-该程序是有效程序，用来生成 RES2DIN 所需的一系列支持文件。您需要在程序安装完毕后运行，而且只需要运行一次。 Change buffer drive 更改缓冲器驱动-该程序会自动用大量空余磁盘空间来利用硬盘驱动， 作为缓冲器驱动来存储临时文件同时反演数据。该操作允许您更改缓冲器驱动。 8数据编辑数据编辑 这个操作能让您把读取的数据进行处理，例如剔除坏点，选取大数据中的一部分等。当您 选择了数据编辑，下拉菜单将显示如下：Exterminate bad datum points 消除坏的数据点 - 在此操作中视电阻率的值分别在各层中表

14、示了出来，您可以用鼠标移动任意坏点，主要目的是移动电阻率值明显有误的数据点。这 些数据点可能是由于电极之间传播不良导致的，土地太干时电极与地面接触就不太好，太 湿时线路则会发生短路。这些坏点的视电阻率值明显远大于或小于邻近的数据点。此时， 最好的办法就是忽略他们，以免影响获得的整体数据模型。图 4 显示的是包含个别坏点的 一组数据。将十字光标移动到坏点上，点击左健即可，数据点的颜色便由黑色转为紫色， 如果再次点击该点，则又不会移除出该组数据了。退出按 Q 或 Esc。8图 4 含有部分坏点的数据组。已经由“移除坏点”操作执行过。 Splice large data set 接合大的数据组-该操

15、作允许您从一组完整的数据组中选择一部分进行 反演(由于数据太大一次不能完全处理)。选择完毕该操作后，电阻率数据点将以剖面形式 表现出来。您可以用箭头键选择数据组中的某些部分，按键的使用说明在屏幕上有详细介 绍。被选择的数据会打上紫色的小圆点或十字标记，剩下的数据仍是黑色。在显示屏幕的 顶端，被选择的最左边和最右边有黄色的竖线。如果下层的数据点过多您可以选择奇数的 甚至同一层的点。您可以用上下箭头键来控制左边水平的黄色标志，或用左右箭头键控制 您所需要的层数，然后按 D。程序允许读入的最大电极数达 15000，通过该操作您就能选 择着数据中的一部分来进行反演了(这部分数据最大可以包括 500 个

16、电极，800 个数据点)。 完整的数据组就可以通过连续地反演片断数据最终得到反演。在您选择完毕需要反演的片 断数据后，需要进行“坏点剔除”操作。一般推荐您一次性处理完整个数据组，因为多数 情况下这样会增加 RAM 出错率和增加硬盘空间。 Reverse pseudosection 反转视点祖率剖面图-该操作能使剖面图左右调换水平反转。这在处 理不同方向平行测线时很有帮助。 Change location of first electrode 更改第一个电极的位置-该操作允许您更改测线上第一个电 极的位置，此举是为了画图的方便，这样一来重叠的测线就有相应于电极相同的 x 位置了。Edit data file 编辑数据文件-当您选择了该操作，文本编辑器就会被打开(默认为记事本) ， 要回到 RES2DINV 时您首先得关闭文本编辑器。 Run another program 运行其它程序-该操作允许您运行其它操作，他的主要目的是防止程序 未被安装，那么