技术性问题
Q:为什么电磁数据需要三维反演?
A:三维反演克服二维和一维反演的缺陷,能将相邻测线,相邻测点间数据对模型的贡献完整体现出来,充分利用数据的三维信息,获得更加符合地质情况的三维电阻率模型,进而能立体显示 异常的空间特征。
三维反演已经是国际主流的电磁数据反演技术,国内只是受方法技术的制约,一般用户没有这项技术。但吉林金太也已经实现了三维电磁反演技术,并从大地电磁测深扩展到了可控源测深技术中。
下图左边是三维数据中抽出一条进行二维反演的结果,右侧是三维反演结构抽出的电阻率断面。可以看到,三维反演的信息细腻程度比二维模型的要高很多。
Q:可控源数据是按照无源方式反演吗?
A:可以。对于小的模型,还能对付;但对于实际的大模型,将非常慢。此时,最好移到服务器上进行反演。此外,反演计算时,计算机全力运行,长时间处于饱和工作条件,将可能损坏您的计算机。
Q:大地二维反演效果不好,三维反演能有多大改进?
A:大地电磁二维反演不好的原因最重要是模型的二维适用性,其次包括数据质量,张量旋转,模式识别,反演方法,反演经验等。但在三维反演中,二维反演中的很多问题,如模型二维性,张量旋转,模式识别等等,都不需要考虑。因此,反演的人为主观因素影响将大大减小,提高反演的稳定性和可靠性。
Q:吉林金太有什么特殊的技术能帮助用户获得高分辨的三维模型?
A:在三维反演技术方面,吉林金太已经开发了如下的核心技术:
大地电磁测深在传统非线性共轭梯度反演技术的基础上,开发出了更稳定的有限内存拟牛顿反演技术,分辨力最高的国际独有的高斯-牛顿三维反演技术;
在可控源音频大地电磁测深方面,开发出来 了考虑场源效应,直接针对观测的电磁场进行反演的独特反演技术;反演策略采用非线性共轭梯度法、有限内存拟牛顿法以及高斯牛顿法等三种技术。
Q:我过去一直只做二维反演,三维反演到底有什么不同?
A:为了说明这个差异,我们以下图为例,可以看出,二维反演完全没有反应出地下结构的本真面貌。
这种不同,来自三个方面:
1、三维模型更加接近实际地质情况;
2、三维数据受测线外异常的影响在三维反演中能得到反映,而二维反演将测线外异常的强加到剖面中,形成假异常;
3、三维反演采用高分辨的高斯-牛顿反演方法,提高反演的效果。
Q:可控源存在非常多的近场数据,能进行三维反演吗?
A:当然可以。我们这里的三维反演不受近场数据的影响,也就是不受场源效应的影响。但客观的讲,如果近场数据非常多,可控源三维反演的深度可能受到限制。
软件问题
Q:是不是三维电磁数据反演很快?
A:总体来说,三维电磁反演需要计算性能非常高的计算机,简单说,需要在服务器上进行反演。即使如此,反演的速度也不一定如想象的快。具体的三维电磁数据反演的快慢取决多个因素,包括使用的服务器性能,计算频点个数,反演模型的大小等。
以我们正在处理江西相山铀矿音频大地电磁测深数据为例,观测数据由35条测线组成,每条线75个点。点距50米,线距100米。三维反演在我们独立的研究用服务器上并行进行,具体的计算时间统计如下:
模型网格规模:150´82 ´35=430500个
数据频率个数:11个
测点个数:2235个
反演方法:高斯-牛顿法
正演精度 控制:中等精度
服务器:16个核,虚拟32个核;内存32Gb;处理器 Intel Xeno5620 @2.5GHz ´ 2
反演迭代时间:2小时~2.5小时每次;如果迭代30次结束,需要~75小时,大致3天的时间。
并行性:mpirun 23。
显然,三维反演的过程是需要等待的。当然,上述的三维模型已经是非常巨大了,未知参数达到了近50万,同时,反演的数据也非常多,达到了206800个,远远多于常规的电磁勘探数据量。但如果你能在5天内,获得一个合理的三维反演结果,也是非常值得的,因为您在野外花费了10个人,3个月的野外工作量,获得了高质量的数据。如果没有三维成果的支持,您的工作将大为失色;而且,相对而言,这点资料处理和反演时间是非常少的。
吉林金太提供如下的解决方案:
1 提供并行计算功能,可以大大提高计算速度;目前我们的程序支持多达64个节点的并行性能;
2 提供高性能的计算服务器,128核,256Gb内存;
3 通过适当的反演策略优化,缩短反演失败的次数。
Q:你们的软件都能反演哪些类型的观测数据
A:您的问题非常专业。我们的软件不是万能的。但可以反演目前主流电磁法观测到的数据,包括:
可控源电磁测深数据
广域电磁法电场数据
长周期大地电磁测深观测数据
音频大地电磁测深观测数据
中间梯度数据电阻率三维反演
Q:三维电磁数据反演是否我也可以做?
A:可以。但是,三维是专业性较强的工作,涉及到数据处理,三维建模,模型试算,误差调整,模型合理性验证等各个方面,因此,需要有较扎实的专业基础知识。然而,这些不是不能克服的,我们可以协助您实现三维反演的梦想:
吉林金太可以提供专业的技术培训,帮助具有物探基础的专业人员,实现电磁数据的三维反演计算与研究。
我们提供辅助的工具软件,协助您进行治疗整理,模型生成,反演运算调度,结果管理。目前的主要工具包括tremissis(客户端软件),KTTemplate(模拟数据生成器),KTWizard(数据向导)等三款软件。当然,如果您感兴趣,并且开发相关的辅助,只要对我们三维有帮助,我们也可以合作,或者购买您的劳动。
如果您没有时间,或者没有精力,也可以委托我们协助您完成三维资料的处理。
Q:三维反演软件昂贵,拥有反演计算系统维护成本高,有没有什么解决办法?
A:确实如您所说,三维反演核心技术研发周期长,参与研究的人员多,投入非常大。就有限内存牛顿三维反演技术,我们从2012年就开始研究,先后有10余名博士和硕士研究生参与研究。高斯-牛顿三维反演也从2014年开始,也耗时4年的时间。辅助软件tremissis Ver2.0的开发从2011年就开始,一直到2017年才完成测试。因此,软件研发费用昂贵。就维护费用而言,高性能服务器的拥有成本很大,仅就电力而言,一年的电费得5-10万元。还不包含硬件的折旧,软件系统的维护。
但有没有降低成本的办法?吉林金太给您提三种解决方案:
1 你不需要拥有上述的所有计算资源。我们给您提供现有计算资源,您只需要使用我们的客户端,在您的个人电脑上进行除反演运算之外的有工作;
2 如果您还没有底,觉得三维反演复杂,我们可以协助培训您的技术人员,使用我们的三维反演服务系统;
3 如果您觉得那样还麻烦,还不放心,可以把数据交给我们协助您处理。您只需要支出少部分资料处理费,就可以得到三维反演的结果,而且重要的是,不仅获得专业的技术服务,还节约您的人员成本。
Q:你们吉林金太三维都有什么技术?
A:有以下几种
正演模拟技术:大地电磁法,交错网格有限差分,全世界的主流三维正演模拟技术;
可控源音频大地电磁法,带源的三维交错网格有限差分模拟技术,只有我们有。
反演技术:非线性共轭梯度法,国际主流反演技术
有限内存拟牛顿反演技术,国际上少数研究组能开展
三维高斯-牛顿反演方法:只有我们掌握这个高分辨率的三维反演技术
其它问题
Q:三维反演软件昂贵,拥有反演计算系统维护成本高,有没有什么解决办法?
A:确实如您所说,三维反演核心技术研发周期长,参与研究的人员多,投入非常大。就有限内存牛顿三维反演技术,我们从2012年就开始研究,先后有10余名博士和硕士研究生参与研究。高斯-牛顿三维反演也从2014年开始,也耗时4年的时间。辅助软件tremissis Ver2.0的开发从2011年就开始,一直到2017年才完成测试。因此,软件研发费用昂贵。就维护费用而言,高性能服务器的拥有成本很大,仅就电力而言,一年的电费得5-10万元。还不包含硬件的折旧,软件系统的维护。
但有没有降低成本的办法?吉林金太给您提三种解决方案:
1 你不需要拥有上述的所有计算资源。我们给您提供现有计算资源,您只需要使用我们的客户端,在您的个人电脑上进行除反演运算之外的有工作;
2 如果您还没有底,觉得三维反演复杂,我们可以协助培训您的技术人员,使用我们的三维反演服务系统;
3 如果您觉得那样还麻烦,还不放心,可以把数据交给我们协助您处理。您只需要支出少部分资料处理费,就可以得到三维反演的结果,而且重要的是,不仅获得专业的技术服务,还节约您的人员成本。
Q:如果我想试试,可以吗?
A:没有问题,只需要三步即可完成:
第一步 需要培训和学习,或者结合我们提供的详细软件说明书,先了解三维反演有关的技术和处理过程,并对我们的软件有所了解。
第二步 下载我们的客户端软件(链接到tremissis.rar)和试验数据(链接到example1.rar)
第三步 联系我们,获得授权(链接到“免费试用”)
Q:我有过去的二维数据,现在想升级为三维反演,该怎么做?
A:这个很容易。只要把原来的数据重新组合,您可以自己很容易构成三维数据数据格式,就可以进行三维模型。此外,我们还提供数据整理辅助工具Wizard,协助您完成数据的转换和整理。
Q:我只有1条剖面数据,也能做三维反演吗?
A:没有问题。而且,效果还非常不错。你需要做的是 基于二维剖面数据,构造窄的三维模型,然后进行三维反演,并且速度还非常快。根据我们的经验,二维数据三维反演 数据拟合效果也非常好。下图是某地区广域电磁法一条剖面的三维反演结果。
Q:我有一台个人电脑,能否做三维反演吗?
A:可以。对于小的模型,还能对付;但对于实际的大模型,将非常慢。此时,最好移到服务器上进行反演。此外,反演计算时,计算机全力运行,长时间处于饱和工作条件,将可能损坏您的计算机
A:正如您说了解的,国际上,包括国内大多的研究结构,都可以开展大地电磁三维反演,但采用的代码都是美国俄勒冈州立大学Egbert教授的ModEM软件包,其核心反演技术是非线性共轭梯度算法。这个算法在许多情况下,都能取得很好的效果。
我们的三维反演不仅具有上述的功能,更增加了有限内存拟牛顿反演方法,该方法对内存需求更小,可以保证能针对兆级模型的反演,提高反演模型的分辨力。
最近,我们开发出了三维高斯-牛顿反演方法。这个工作的完成是国际三维电磁反演最新的成果。重要的是,高斯-牛顿反演方法的异常分辨力比上面提到的非线性共轭梯度算法和有限内存拟牛顿反演方法更高。