回线源瞬变电磁法一维反演算法.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.42M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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第 45 卷第 5 期 2017 年 10 月煤田地质与勘探 COAL GEOLOGY & EXPLORATION Vol. 45 No.5 Oct. 2017 文章编号: 1001-1986(2017)05-0161-06 回线源瞬变电磁法一维反演算法李刚 1,2，潘和平 1，王智 2，吴爱平 2，方思南 1 (1. 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院，湖北武汉 430074； 2. 长江大学电子信息学院，湖北荆州 434023) 摘要: 由于传统的阻尼最小二乘法只适合于模型较少的简单模型，因此当介质的层数较多时，反演就会受到多解性的影响，有时甚至出现不收敛的情况，并且反演十分耗时。为此，使用正则化思想引入模型约束进行反演，且正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数自适应得到，使反演能够稳定地进行；引入拟牛顿法来更新雅可比矩阵，大大缩短反演所需要的时间，通过典型的 3 层与多层理论模型的反演试算，证明了拟牛顿法自适应正则化反演算法对初始模型的要求不高，拟合效果好，收敛速度快，适应性强，体现了良好的稳定性和可靠性。关键词：瞬变电磁；阻尼最小二乘反演；自适应正则化反演；雅可比矩阵中图分类号：P631 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.028 One-dimensional inversion for loop source transient electromagnetic method LI Gang1,2, PAN Heping1, WANG Zhi2, WU Aiping2，FANG Sinan1 (1. Institute of Geophysics and Geomatics, China Univeristy of Geosciences, Wuhan 430074, China; 2. School of Electronics & Information Engineering, Yangtze University, Jingzhou 434023, China) Abstract: Because the damping least square method is only suitable for a simple model, when the media has mul- tiple layers, inversion is effected by multiple solutions, sometimes even no convergence occurs, and the inversion is very time-consuming. For this purpose, regularization idea is used to introduce the model-constrained inversion, in the cause of iteration, the adaptive regular factor of the regularized inversion algorithm is calculated adaptively based on the relation of the data objective function and the model objective function; it can result in a stable con- vergence in the iteration course of the inversion. In this paper, the inversion used quasi-Newton method to update Jacobian matrix, it reduced greatly the time required for the inversion, and the typical spreadsheet three and mul- ti-theoretical model as an example to inversion is proved less demanding on the initial model of the adaptive qua- si-Newton regularized inversion algorithm. The inversion result also show that the adaptive regularized inversion is steady and reliable and has good fitting effect, fast convergence and strong adaptability. Keywords: transient electromagnetic; damping least squares inversion; adaptive regularized inversion; Jacobian matrix 瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method, 简称 TEM)是一种建立在电磁感应原理基础上的时间域人工源电磁探测方法，它利用不接地回线(磁性源)或接地源( 电性源)向地下发送一次脉冲磁场( 通常称为一次场)，在一次场间歇期使用线圈或者接地电极来接收二次场[1]。由于瞬变电磁法观测纯二次场，因此可以在近区测量。它有多种工作方式，常汛的有重叠回线、中心回线、分离回线、大定源回线等；一般发射源采用具有宽频谱分量的脉冲波形 (矩形、梯形、正弦形)，一次激发便可以获得探测所需要频段，大大提高工作效率；该方法尤其对低阻体反应灵敏，对施工场地有着极强的适应能力，工作装置轻便，施工方便效率高等优点，因此，被广泛应用于金属矿勘探、煤矿、水文地质调查和工收稿日期: 2016-06-15 基金项目: 国家自然科学基金项目(51541408)；长江青年人才基金项目(2015cqn36) Foundation item：National Natural Science Foundation of China(51541408)；Program for Changjiang Young Talents(2015cqn36) 第一作者简介: 李刚(1980—)，男，湖北天门人，讲师，研究方向为电磁法数值模拟和信号处理. E-mail ：282619721@qq.com 通讯作者: 潘和平(1953—)，男，湖北鄂州人，教授，博士生导师，研究方向为地球物理测井与井中物探. E-mail：panpinge@163.com 引用格式: 李刚，潘和平，王智，等. 回线源瞬变电磁法一维反演算法[J]. 煤田地质与勘探，2017，45(5)：161–166. LI Gang，PAN Heping，WANG Zhi，et al. One-dimensional inversion for loop source transient electromagnetic method[J]. Coal Geology & Ex- ploration，2017，45(5)：161–166. 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

· 162 · 煤田地质与勘探第 45 卷程勘察等中深度(2 000 m 以内)探测，特别是中心回线装置。实际应用中，按照发射回线边长，中心回线装置分为小回线 TEM(一般边长 1~30 m)和大回线 TEM(一般边长 200~800 m)[2]。瞬变电磁高维的反演受限于巨大的计算量，因此，还处于方法研究阶段，目前的瞬变电磁反演解释方法仍以比较实用的一维反演为主，一维瞬变电磁反演主要是基于 2 种思路：a. 基于 Nabighian 的“烟圈”理论；b. 最优化反演方法。 “烟圈”反演[3-7]是一种近似、快速的半定量反演方法，非常适合现场的初步解释工作，但是“烟圈”反演是基于视电阻率的一种变换，视电阻率定义的好坏直接影响到反演的结果，瞬变电磁的视电阻率定义复杂且不同的计算方法之间存在很大的不同，而且最终的反演结果也不能提供解释的层状模型，无法用反演得到的电阻率值和视深度划分地层，需要从连续变化的电阻率值间接划分。最优化反演是一种精细的、基于严格正演公式的反演方法，可以直接对观测数据(垂直磁场、感应电动势或者视电阻率)进行反演。在瞬变电磁最优化反演方法中主要以阻尼最小二乘[8-13]和引入 OCCAM 类反演法[14-19] 中对模型进行约束的正则化思想为主的反演方法。阻尼最小二乘反演适合于模型较少的简单模型，当介质的层数较多时，反演参数较多就会受到多解性的影响，有时甚至出现不收敛的情况；而正则化思想增加了反演参数模型的约束信息或者先验信息，大大降低了反演的多解性，增强了反演的稳定性。2 种最优化反演中都需要计算灵敏度矩阵，当反演的参数较多时，灵敏度的计算无疑会花费大量的计算时间，这也是影响最优化反演速度的主要原因所在；另外，正则化反演方法需要确定一个合适的正则化因子，一般需要多次试探和搜索，这种方式需要进行大量的正演计算。结合现有的研究结果，笔者对中心回线方式的一维瞬变电磁最优化反演进行研究，从 2 个方面来加快反演的速度：a. 正则化因子通过模型与数据拟合的情况自适应确定，采用陈小斌等[20]提出的 CMD 方案；b. 引入拟牛顿法对灵敏度矩阵进行更新[21-23]，节省计算的时间。 1 一维正演原理 , ; h 1 假设 n 层水平大地的各层电阻率和厚度表示     。则对于位于地表为， 1 2 (h=0)的水平圆形回线发射线圈，在准静态(忽略位移电流)下柱坐标系中，地表(z=0)电磁场各分量的在频 2 ... h ; h h ; n n  n ; , , 率域中的解析表达式如下[24]：  u 0 ( ˆz E =   H   H z    0 [1 Ia 0 2   0   0 Ia 2 Ia 2 [1  r TE ] J 1 (    a J ) 1 )d (  r TE [1  r TE ( )d a J ) 1 J ]     1 2  u 0 (    a J ) J 1 )d ( 0 ] (1) 式中 I 为发射线圈中的供电电流，A；a 为圆形发射线圈的半径，m；λ 为积分变量，是空间频率，具有 J、分别是零阶和一阶贝塞尔 J 距离倒数的量纲； 0 1 函数； TEr 为反射系数。 0 ˆz ， 0 为空气中的磁导率，其值为 4π×10-7 H/m；ω 为角频率；反射系数 TEr 的计算如下：  (2) i 0 r TE     ˆ u 1 ˆ u 1 式中 1ˆu 的计算通过下列递推关系式： 2 ˆ u u 1 ˆ u u   n 1   u tan ( 1 ˆ tan ( u 2  ˆ u h u h ) 1 1 h u h ) 1 1 h u h tan ( n n h u h tan ( n n u 1  n n n ) ) ˆ u 1  u 1 n ˆ u ˆ u u i N    u n u N 2   2 k i 2 , k i i ,     i / 0 (3) i  1,2, ... , n 从式(1)中可以看到，对于大回线源的电磁场分量响应式为一个两重贝塞尔函数的乘积，必须使用特殊的方法才能进行展开，数值计算的难度较大；只有在回线的中心点处(ρ=0)才能表示成一个贝塞尔函数的形式，这样才方便求解。为了简化计算，我们只考虑中心处的接收分量，由于 ρ=0 ，有 J  ，从而有 =0,   , 0 (0) (0) =1 J H 0 1 0 Ia 2 E  2  u ] 0 H z    0 [1  r TE J 1 (   )d a (4) 因此，在回线的中心处只能测到磁场的 Hz 分量，这就是中心回线方式频率域中垂直磁场的解析表达式。本文采用 Guptasarma 给出的 120/140 个系数组对频域的一重贝塞尔函数进行求解[25]，利用 G-S 逆拉式变换进行频率域到时间域响应的转换[26-27]。 2 一维反演原理正则化反演的目标函数一般表示为[15-18] ) ( ) ( )   M M  d (   m M (5) 反演问题就归结为求解式(5)的最小值问题，即；其中，M 表示地电模型向量，λ 表示正则 min  化因子；d，m 分别表示数据拟合项和模型约束函数：  d  m   ) ( W d W  2 d F m ( k m m k   J m k 2 ) (6) 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

第 5 期李刚等: 回线源瞬变电磁法一维反演算法研究 · 163 · 式中 Wd 为数据加权矩阵，Wm 为粗糙度矩阵，可以取最小模型、最平坦模型和最光滑模型，定义方式请参照文献[28]，F 为正演响应函数，J 为响应的雅可比矩阵，d 为观测数据， km 为第 k 次迭代的模型修正量。将式(5)对模型求导，并对正演响应函数做线性化处理，令其等于 0，于是可以得到反演方程 T T J W W J W (   k d K J W W d F m ( ( T  k k d T d d W m ) T   m m k W W )) T   m m m k (7) 利用线性共轭梯度法或者 SVD 奇异值分解法求解这个线性方程组，就可以得到模型修改量 km ，从而得到下一次迭代的模型修改量为 m m k m k   1k   (8) 如果将式(7)中的光滑度矩阵设为单位矩阵 I，即不进行光滑约束，则反演方程退化为阻尼最小二乘的反演方程。 2.1 正则化因子的选取陈小斌等 [20]根据目标函数和模型约束目标函数的关系提出了 2 种正则化因子的自适应调节方案 (MD 和 CMD 方案)，并且理论证明了这 2 种方案。    k    k 1  0    k 1   d  m k  d 1     d m 1  1  k k   ，(MD 方案) (9) (CMD 方案) (10) k 1  由于反演迭代中常常以均匀半空间为初始模型，因此 MD 方案中需要输入初始的经验值，而 CMD 方案不需要输入任何经验值，因此，本次选择 CMD 方案来进行正则化因子的计算。 2.2 灵敏度矩阵(雅可比矩阵)的计算在反演过程中雅可比矩阵的计算十分重要，其计算的速度和精度直接影响反演结果的好坏，雅可比矩阵表示为正演响应函数对模型参数的一阶偏导：演的公式也简单，因此，本次选用简单的中心差分法来进行雅可比矩阵的计算。 F m i ( j   ) m F (  i m  j  ( m F m ) 2  m  i   m ) j (12) 式中 Fi(mj+Δm)与 Fi(mj–Δm)分别为 2 组模型参数的瞬变电磁响应值，Δm 为差分的步长，步长较大时，差分结果的误差就会增大，步长较小时，差分结果就会产生震荡。依据前人的研究结果，当 Δm 值在 0.01~0.02 m[21]是合适的。在每次反演迭代中，灵敏度矩阵的计算要占用很长的时间，因此，本文在第 1 次反演之后，采用拟牛顿法更新灵敏度矩阵[21]： J m n n n d J J  n 1  d d   n n 1  m m m   n n (     d   n 1  n ) n T  m m  m n T  n n (13) 如果模型参数中同时包含不同量纲的电阻率与层厚度，尤其是瞬变电磁的响应值变化范围很大，会导致雅可比矩阵的严重病态，通常需要采取归一化的方式进行无量纲化处理。另外，也可以采取固定层数与层厚(层厚和层数均为已知量)，反演的模型参数仅仅只是电阻率参数，在反演过程中对层数和层厚进行约束，保证了反演参数均为同一量纲，改善了雅可比矩阵的奇异性。因此本文采用这一方法。 3 反演的流程本次的反演算法具体流程见图 1，其中各参数 J  F  m            F F   1 1 m m   N 1    F F   M M m m   1          N M N  (11) 式中 M 为反演的观测数据个数，N 表示模型参数的个数；雅可比矩阵的计算大致分为 3 类：扰动法(差分法)、灵敏度方程法和伴随方程法，后 2 种方法适合于计算量较大的 2D/3D 电磁数据反演，差分法直接计算正演响应对模型参数的一阶差分，矩阵中每一列元素(模型参数的个数)都要进行 2 次正演计算 (中心差分)，而一维反演的模型参数一般较少，正图 1 一维瞬变电磁法反演流程图 Fig.1 Flowchart of one-dimensional transient electromagnetic inversion 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

· 164 · 煤田地质与勘探第 45 卷含义如下：收敛系数 ε1 为正则化因子的阈值；收敛系数 ε2 为前后 2 次相对拟合差 Rms 的绝对值，即目标函数值的下降量小于某个阈值时，说明目标函数值不再下降，达到极小值，因为理论数据也不能使数据拟合差降低到 0；收敛系数 ε3 为目标函数的相对拟合差阈值；相对拟合差 Rms 定义如下：M 是观 jd 、 0jd 分别为合成的观测数据与测数据的个数， obs 正演理论值。需要说明的是本文迭代停止的条件为满足上述 3 个收敛系数的阈值或者当迭代次数大于 50 次时，此时反演的最优结果为最后一次迭代的结果。 M  j 1  obs (( d j  d ) / d ) obs 2 j j 0 M (14) Rms= 4 反演算例为了检验上述反演方法的有效性和可靠性，使用层状介质模型的理论响应数据进行反演计算。中心回线瞬变电磁法的各项参数设定如下：发射回线半径 50 m，发射电流 1 A，接收时间的范围为 10–6~0.1 s，指数等间隔为 0.1，因此，总共分为 51 个时刻点。 4.1 三层地电断面模型 H 型层电阻率依次为 100 Ω·m、10 Ω·m、100 Ω·m，层厚度为 50 m、50 m。首先，利用正演响应函数得到 51 个时刻点的垂直磁场数据作为观测数据。为了说明本文的最优化反演方法的有效性，将其与常用的阻尼最小二乘反演法得到的结果进行对比。自适应正则化反演中，雅可比矩阵在第 1 次反演中采取差分法进行求取，从第 2 次反演开始采用拟牛顿法更新灵敏度矩阵；阻尼最小二乘法反演采取固定正则化因子，阻尼因子的值为 5，雅可比矩阵采取差分法求解。均以均匀半空间为初始模型，将初始模型的层数设为 3 层，层厚度均为 50 m，电阻率均为 1 Ω·m。从表 1 和表 2 中可以看出，对于简单的模型 2 种反演方法都能得到满意的结果。将初始模型(图 2 中真空模型)的层数设为 51 表 1 阻尼最小二乘法反演结果 Table 1 Inversion result of the damping least squares method h1/m ρ2/ (Ω·m) ρ1/ (Ω·m) 类型真实模型 100 1 初始模型反演结果 99.998 72 50 50 50 10 1 10.000 08 h2/m ρ3/ (Ω·m) 50 50 50 100 1 99.998 81 反演迭代次数13次，拟合差 Rms=0.001%，耗时：145 s 表 2 自适应正则化反演 Table 2 Inversion result of the adaptive regularized method 类型 ρ1/ (Ω·m) h1/m ρ2/ (Ω·m) h2/m ρ3/ (Ω·m) 真实模型 100 1 10 1 50 50 50 100 1 50 50 50 初始模型反演结果 99.997 69 反演迭代次数12次，拟合差 Rms=0.003%，耗时：88 s 10.000 32 99.998 89 图 2 不同类型地电断面自适应正则化反演结果对比图 Fig.2 Comparison of the adaptive regularized inversion results for different geoelectric cross section 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

第 5 期李刚等: 回线源瞬变电磁法一维反演算法研究 · 165 · 层，分层厚度按照文献[15]中的取法，第 1 层厚度为 1.1 m，层厚等比增加，等比因子为 1.05。为了比较初始模型对自适应正则化反演的影响，本文分别给定电阻率值为 1 Ω·m 和 100 Ω·m 的均匀半空间作为初始模型对 H 型地电断面进行反演。从图 2a 中可以看到，2 种初始模型反演结果的曲线形态都大致符合真实模型，说明本文的反演方法对初始模型的依赖较小。分别对另外 3 种常见的地电断面类型也进行了反演，各层电阻率值设置如下：K 型层电阻率依次为 10 Ω·m、100 Ω·m、10 Ω·m，A 型层电阻率依次为 1 Ω·m、10 Ω·m、100 Ω·m，Q 型层电阻率依次为 100 Ω·m、10 Ω·m、1 Ω·m，层厚度均为 50 m。各项反演参数的设置和 4.1 节中三层地电断面模型 —致，图 2 为不同类型地电断面的自适应正则化的反演结果。对比 K 型和 H 型模型的反演结果，可以看到，由于第 1 层低阻的屏蔽作用，无法反演出中间高阻层真实的电阻率值，验证了瞬变电磁对高阻层反应不灵敏的特点。 4.2 五层地电断面模型为了更好地体现本文方法的适应性和有效性，给出了五层地电断面进行反演试算，层电阻率依次为 100 Ω·m、10 Ω·m、100 Ω·m，10 Ω·m、100 Ω·m，层厚度为 50 m、50 m、50 m、50 m。利用正演响应函数得到 51 个时刻点的垂直磁场数据作为观测数据。反演中各项参数设置与 4.1 节中三层地电断面模型一致，将初始模型的层数设为 51 层，第 1 层厚度为 1.1 m，层厚等比增加，等比因子为 1.05。从表 3 与表 4 的反演结果可以看出，在多层模型的反演中，自适应正则化的反演结果更为准确，适应性更强；对比图 3 与图 2a，随着模型的层数增多，反演的速度越来越慢，反演的效果也变差；虽然反演拟合差下降到 0.002 4%，观测数据拟合得很好，但反演的高阻部分(第 3 层)离真实模型的电阻率值差距较大，也充分体现了反演中多解性的存在。表 3 阻尼最小二乘法反演结果 Table 3 Inversion result of the damping least squares method ρ4/ (Ω·m) ρ3/ (Ω·m) h3/m 类型 ρ1/ (Ω·m) h1/m ρ2/ (Ω·m) h2/m 真实模型初始模型反演结果 100 1 99.344 7 50 50 50 10 1 10.724 3 50 50 50 100 1 22.933 9 50 50 50 10 1 15.163 4 反演迭代次数50次，拟合差 Rms=1.853%，耗时：1 371 s 表 4 自适应正则化反演结果 Table 4 inversion result of the adaptive regularized method h4/m ρ5/ (Ω·m) 50 50 50 100 50 96.132 1 类型 ρ1/ (Ω·m) h1/m ρ2/ (Ω·m) h2/m ρ3/ (Ω·m) h3/m ρ4/ (Ω·m) h4/m ρ5/ (Ω·m) 真实模型初始模型反演结果 100 1 100.018 8 50 50 50 10 1 10.002 1 50 50 50 100 1 98.661 6 50 50 50 10 1 10.014 5 50 50 50 100 50 99.962 3 反演迭代次数40次，拟合差 Rms=0.014%，耗时：412 s 5 结语正则化因子的选取非常重要，合适的正则化因子会加快反演收敛的速度，反之会导致反演的拟合效果变差甚至发散。本文实现了回线源瞬变电磁法的自适应正则化反演方法，使用数据目标函数与模型目标函数之间的关系计算正则化因子，采用拟牛顿法更新雅可比矩阵的方式，大大地缩短了反演所需要的计算时间，在反演的层数较多时更为明显；理论模型的响应数据反演试算表明，对于简单的模型两种反演方法都能得到满意的结果，而在多层模型的反演效果上，加入光滑模型约束条件以后，自图 3 51 层初始模型反演结果图 Fig.3 Inversion results of the initial model of 51 layers 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

· 166 · 煤田地质与勘探第 45 卷适应正则化反演的适应性更好，优于传统的阻尼最小二乘法，反演的稳定性增强，反演结果能较好地重构真实的构造模型；当初始模型更接近真实模型时，自适应正则化反演能更快的收敛。参考文献 234–236. [10] 王园园，刘斌，王晨. 基于阻尼最小二乘法的瞬变电磁反演算法研究[J]. 电子测试，2013，1：1–4. WANG Yuanyuan，LIU Bin，WANG Chen. Study on transient electromagnetic inversion based on damped least square meth- od[J]. Electronic Test，2013，1：1–4. [11] 张维. 大定源瞬变电磁法一维正反演研究[D]. 长沙：中南大 [1] 牛之琏. 时间域电磁法原理[M]. 长沙：中南大学出版社，学，2013. 2007. [12] 唐宝山. 瞬变电磁法中心回线装置一维正反演研究[D]. 北 [2] 闫述，薛国强，陈明生. 大回线源瞬变电磁响应理论研究回顾京：中国地质大学(北京)，2008. 及展望[J]. 地球物理学进展，2011，26(3)：941–947. YAN Shu，XUE Guoqiang，CHEN Mingsheng. Review and perspective of theoretical study on large-loop TEM response[J]. Progress in Geophysics，2011，26(3)：941–947. [3] 彭仲秋，段新力，毕武，等. 瞬变电磁“烟圈”反演实现[J]. 物探化探计算技术，2012，34(5)：573–575. PENG Zhongqiu，DUAN Xinli，BI Wu，et al. TEM "smoking rings" inversion soft-wave ware development[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration， 2012，34(5)：573–575. [4] 陆桂福，张强，黄力军. 回线源瞬变电磁测深快速反演方法[J]. 物探化探计算技术，2005，27(4)：289–291. LU Guifu，ZHANG Qiang，HUANG Lijun. A rapid inversion technique for loop source transient electromagnetic method[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Ex- ploration，2005，27(4)：289–291. [5] 李锋平，杨海燕，邓居智，等. 地面瞬变电磁法一维烟圈反演技术研究[J]. 地球物理学进展，2016，31(2)：688–694. LI Fengping ， YANG Haiyan ， DENG Juzhi ， et al. One-dimensional smoke ring inversion technology of ground transient electromagnetic method[J]. Progress in Geophysics， 2016，31(2)：688–694. [6] 蒋邦远. 磁源 TEM 测深一维反演经验式及应用效果[J]. 物探与化探，2000，24(2)：99–104. JIANG Bangyuan. A rapid 1-D empirical inversion formula and its application results in TEM sounding[J]. Geophysical and Ge- ochemical Exploration，2000，24(2)：99–104. [7] 郭文达，朱希安. 烟圈反演和视纵向电导解释方法对比[J]. 煤田地质与勘探，2014，42(6)：93–96. GUO Wenda，ZHU Xi’an. Comparison between the smoke loop inversion and apparent longitudinal conductivity interpretation method[J]. Coal Geology & Exploration，2014，42(6)：93–96. [8] 黄皓平，王维中. 时间域航空电磁数据的反演[J]. 地球物理学报，1990，33(1)：87–97. HUANG Haoping，WANG Weizhong. Inversion of time-domain airborne electromagnetic data[J]. Chinese Journal of Geophys- ics，1990，33(1)：87–97. [9] 杨云见，王绪本，何展翔. 考虑关断时间效应的瞬变电磁一维反演[J]. 物探与化探，2005，29(3)：234–236. YANG Yunjian，WANG Xuben，HE Zhanxiang. 1D inversion of transient electromagnetic data in consideration of ramp time ef- fect[J]. Geophysical and Geochemical Exploration，2005，29(3)： [13] 郭嵩巍. 中心回线瞬变电磁一维正反演算法研究[D]. 成都：成都理工大学，2010. [14] 徐玉聪，赵宁，秦策，等. 大定源瞬变电磁一维自适应正则化反演[J]. 地质与勘探，2015，51(2)：360–365. XU Yucong，ZHAO Ning，QIN Ce，et al. One-dimensional adaptive regularization inversion of transient electromagnetic sounding with a large fixed source[J]. Geology and Exploration， 2015，51(2)：360–365. [15] 毛立峰，王绪本，李文杰. 飞行高度同时反演的固定翼航空瞬变电磁一维反演[J]. 地球物理学报，2011，54(8)：2136–2147. MAO Lifeng，WANG Xuben，LI Wenjie. Research on 1D in- version method of fix-wing airborne transient electromagnetic record with flight altitude inversion simultaneously[J]. Chinese Journal of Geophysics，2011，54(8)：2136–2147. [16] 毛立峰，王绪本，陈斌. 直升机航空瞬变电磁自适应正则化一维反演方法研究[J]. 地球物理学进展，2011，26(1)：300–305. MAO Lifeng，WANG Xuben，CHEN Bin. Study on an adaptive regularized 1D inversion method of helicopter TEM data[J]. Progress in Geophysics，2011，26(1)：300–305. [17] 毛立峰，陈斌，吕东伟. 测高数据不准时的直升机航空瞬变电磁一维反演方法理论研究[J]. 物探与化探，2011 ，35(3)： 402–405. MAO Lifeng，CHEN Bin，LYU Dongwei. The 1D inversion method of airborne TEM for inaccurate altimeter data[J]. Geo- physical and Geochemical Exploration，2011，35(3)：402–405. [18] 覃庆炎，罗威，周洪生. 中心回线瞬变电磁自适应正则化反演[J]. 科学技术与工程，2014，14(13)：7–10. QIN Qingyan，LUO Wei，ZHOU Hongsheng. Inversion display of aria used in in-loop transient electromagnetic sounding[J]. Science Technology and Engineering，2014，14(13)：7–10. [19] 翁爱华，高玲玲，刘云鹤. 矩形大定源瞬变测深数据模型约束反演[J]. 物探化探计算技术，2008，30(4)：314–316. WENG Aihua，GAO Lingling，LIU Yunhe. Inversion of TEM data from rectangular loop on a layeredearth model[J]. Compu- ting Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration， 2008，30(4)：314–316. [20] 陈小斌，赵国泽，汤吉，等. 大地电磁自适应正则化反演算法[J]. 地球物理学报，2005，48(4)：937–946. CHEN Xiaobin，ZHAO Guoze，TANG Ji，et al. An adaptive regularized inversion algorithm for magnetotelluric data[J]. Chi- nese Journal of Geophysics，2005，48(4)：937–946. (下转第 172 页) 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

· 172 · 参考文献 [1] 孙茂远，范志强. 中国煤层气开发利用现状及产业化战略选择[J]. 天然气工业，2007，27(3)：1–5. SUN Maoyuan，FAN Zhiqiang. The status quo of China’s CBM development and utilization and the choice of its industrialization strategy[J]. Natural Gas Industry，2007，27(3)：1–5. [2] 叶建平. 我国煤层气产业发展报告[C]//2011 年煤层气学术研讨会论文集. 厦门：地质出版社，2011：3–9. [3] 许月. 煤层气发展将进入新阶段[N]. 中国石化报，2010- 01-11(5). [4] 韩宝宝. 用煤层气作为燃料对节能减排的意义[J]. 科技情报开发与经济，2011，21(23)：167–169. HAN Baobao. Significance of coalbed gas as fuel for energy saving and emission reduction[J]. Sci-Tech Information Devel- opment & Economy，2011，21(23)：167–169. [5] 穆福元，贾承造，穆涵宜. 中国煤层气开发技术的现状与未来[J]. 中国煤层气，2014，11(4)：3–5. MU Fuyuan，JIA Chengzao，MU Hanyi. Current situation and future of the coalbed methane development technology in Chi- na[J]. China Coalbed Methane，2014，11 (4)：3–5. [6] 司光耀，蔡武，张强. 国内外煤层气利用现状及前景展望[J]. 中国煤层气，2009，6(2)：44–46. SI Guangyao，CAI Wu，ZHANG Qiang. Status quo and prospect of CBM utilization at home and abroad[J]. China Coalbed Me- thane，2009，6(2)：44–46. [7] 唐志军，韩来聚，刘新华. 自动化智能化钻井技术进展[J]. 石油地质与工程，2009，23(1)：93–97. TANG Zhijun，HAN Laiju，LIU Xinhua. Progress of automation and intelligent drilling technology[J]. Petroleum Geology and Engineering，2009，23(1)：93–97. [8] ROYAL A C D，RIGGALL T J，CHAPMAN D N. Analysis of steering in horizontal directional drilling installations using down-hole motors[J]. Tunnelling and Underground Space Tech- [22] 胡祖志，胡祥云，何展翔. 大地电磁非线性共轭梯度拟三维反演[J]. 地球物理学报，2006，49(4)：1226–1234. HU Zuzhi ， HU Xiangyun ， HE Zhanxiang. Pseu- do-Three-Dimensional magnetotelluric inversion using nonlinear conjugate gradients[J]. Chinese Journal of Geophysics，2006， 49(4)：1226–1234. [23] 胡祖志. 大地电磁拟三维反演研究[D]. 武汉：中国地质大学 (武汉)，2005. [24] 米萨克 N.纳比吉安. 勘查地球物理电磁法[M]. 赵经祥，等，译. 北京：地质出版社，1992. [25] GUPTASARMA D，SINGH B. New digital linear filters for Hankel J0 and J1 transforms[J]. Geophysical Prospecting，1997， 45(5)：745–762. (上接第 166 页) [21] CHRISTIANSEN A V，AUKEN E. Optimizing a layered and laterally constrained 2D inversion of resistivity data using Broy- den’s update and 1D derivatives[J]. Journal of Applied Geophys- ics，2004，56(4)：247–261. [26] 朴化荣，殷长春. 利用 G-S 逆拉氏变换法计算瞬变测深正演煤田地质与勘探第 45 卷 nology，2010，25(6)：754–765. [9] MONTEIRO S T，RAMOS F，HATHERLY P. Conditional random fields for rock characterization using drill measure- ments[C]//8th International Conference on Machine Learning and Applications. Miami Beach：IEEE Computer Society，2009： 366–371. [10] 肖仕红，梁政. 智能钻井电缆信号传输的研究现状及难点[J]. 石油矿场机械，2007，36(2)：7–10. XIAO Shihong，LIANG Zheng. The current status and difficulty of research on the wired[J]. Oil Field Equipment，2007，36(2)： 7–10. [11] 何广忠. 机器人弧焊离线编程系统及其自动编程技术的研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006. [12] 刘金玮，胡淑娟. 未来的智能钻井技术[J]. 国外油田工程， 2008，24(2)：39–41. LIU Jinwei，HU Shujuan. Future intelligent drilling technolo- gy[J]. Foreign Oilfield Engineering，2008，24(2)：39–41. [13] 张成才，孙喜梅，朱陶业. AutoCAD 的 DXF 文件格式及其转换接口研究[J]. 微型电脑应用，2001，17(8)：54–55. ZHANG Chengcai，SUN Ximei，ZHU Taoye. DXF file format and conversion interface of AutoCAD[J]. Microcomputer Appli- cations，2001，17(8)：54–55. [14] 陈浩，陈宏. 解读 AutoCAD 的 DXF 文件[J]. 贵州科学，2002， 20(4)：125–127. CHEN Hao，CHEN Hong. Explore DXF AutoCAD[J]. Guizhou Science，2002，20(4)：125–127. [15] 文国军. 煤层气近水平孔钻进原位探测与水力纠偏技术研究[D]. 武汉：中国地质大学(武汉)，2008. [16] 洪利，章扬，李世宝. MSP430 单片机原理与应用实例详解[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2010：40–45. (责任编辑聂爱兰) 问题[J]. 物化探计算技术，1987，9(4)：295–302. PIAO Huarong，YIN Changchun. Calculation of transient EM sounding using the Gaver-Stehfest inverse Laplace transform method[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geo- chemical Exloration，1987，9(4)：295–302. [27] 罗延钟，昌彦君. G-S 变换的快速算法[J]. 地球物理学报， 2000，43(5)：684–690. LUO Yanzhong，CHANG Yanjun. A rapid algorithm for G-S transform[J]. Chinese Journal of Geophysics，2000，43(5)： 684–690. [28] FARQUHARSON C G，OLDENBURG D W. Inversion of time-domain electromagnetic data for a horizontally layered earth[J]. Geophysical Journal International，1993，114(3)： 433–442. (责任编辑聂爱兰) 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

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