自适应纯形模拟退火法在大地电磁反演中的应用

"基于自适应纯形模拟退火法一维大地电磁测深视电阻率和相位反演研究" 在地球物理学领域，大地电磁测深（Magnetotellurics，MT）是一种广泛用于探测地下地质结构的无损探测技术。它通过测量地表的自然电磁场变化来推断地下电阻率分布，进而揭示地壳结构。然而，MT数据的反演过程是一项挑战，因为反演问题通常是非线性的，容易导致求解过程中陷入局部最优解，而非全局最优解。 标题中提到的研究采用了自适应纯形模拟退火法，这是一种结合了两种优化算法的策略，旨在解决大地电磁测深的反演难题。首先，下降纯形法（Simplex Method）是一种线性规划的优化算法，用于寻找多变量函数的局部极小值。但单纯形法可能无法跳出局部最小值的困境。另一方面，模拟退火法（Simulated Annealing）是基于统计力学的全局优化算法，能够以一定概率接受较差的解决方案，从而避免陷入局部最优，有利于找到全局最优解。将两者结合的自适应纯形模拟退火法，既利用了下降纯形法的快速收敛特性，又具备模拟退火法的全局搜索能力，从而更有效地处理复杂的反演问题。 该研究进一步考虑了视电阻率和阻抗相位的同时反演，这两个参数是大地电磁测深中的关键指标。视电阻率反映了地下的电阻率结构，而相位信息则包含了更多的地下介质特性。同时反演这两者可以提供更全面的地下信息，减少反演的多解性，并提高反演结果的分辨率。 为了验证这种方法的有效性，研究者通过H、K和HKH型模型的数值计算进行了测试。这些模型代表了不同复杂程度的地层结构，包括单层、双层和三层模型。反演结果表明，自适应纯形模拟退火法能够在各种模型上表现出良好的搜索效率和全局收敛性，能准确地反映出模型的结构特征。尤其是对于包含高阻层的模型，尽管反演结果在这些层的结构恢复上可能稍有不足，但基本结构仍能得到有效恢复。 关键词：大地电磁、视电阻率、相位、下降纯形法、模拟退火法、自适应纯形模拟退火法。这些关键词揭示了研究的核心内容，包括所采用的技术手段和研究的重点。 这篇首发论文提出了一种创新的反演策略，结合了两种优化算法的优势，对于解决大地电磁测深的非线性反演问题提供了新的思路，提高了反演的准确性和可靠性，对于地质探测和资源勘查等领域具有重要的实践意义。