基于拟态有限体积法的频率域可控源三维正演计算

• 作者: 彭荣华 胡祥云 蔡建超 韩波
• 来源期刊: 地球物理学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 可控源电磁法 有限体积法 虚拟场源校正技术 三维正演 直接分解法
• 年，卷（期）: 2016,（10）
• 所属期刊栏目: 应用地球物理学
• 页码范围: 3927-3939
• 页数: 13页
• 分类号: P631
• 语种: 中文
• DOI: 10.6038/cjg20161036

摘要

大规模地球物理电磁数据的定量解释需要发展高效、稳定的三维正反演算法.本文通过求解离散化的三维电场矢量Helmholtz方程,实现了基于有限体积法的频率域可控源电磁(CSEM)三维正演算法.为模拟具有强电性差异的三维电性介质,该算法采用拟态有限体积法(MFV)对Maxwell方程组进行离散化;另外,为获得稳定、高精度的正演数值结果,采用直接矩阵分解技术来求解离散所得到的大型稀疏线性方程组.对于具有多个发射源的CSEM测量来说,一次矩阵分解结果能够用于同频率下所有场源的正演计算.为降低场源奇异性及边界条件对数值精度的影响,采用虚拟场源校正技术,避免了散射场公式中在构建场源项时所需的大量时间.对于具有多个频率的CSEM的模拟计算,采用分频并行策略来加快三维正演计算.最后,通过与一维层状模型及三维模型的数值结果的对比验证了本文所开发的正演算法对频率域CSEM模拟计算的准确性及有效性,表明该正演算法能够有效应用于三维介质的数值计算.另外,对于多频率CSEM的并行测试结果表明基于分频并行策略的并行计算能够显著地降低正演计算时间.