高密度电法反演软件Res2dinv使用说明

二维高密度电法反演程序ver.3.6forWIN98/Me/2000/XP/2003使用说明一、安装软件当您拿本软件光盘后，双击2DRES，将软件解压至C:\2DRES目录中，插入USB加密锁后，双击2DRES.EXE即可运行该二维高密度电法反演程序。如果你的操作系统是Windows98，则需安装USB加密锁驱动程序。（1）点击DONGLE.exe，安装USB加密锁驱动程序。（2）在98下插入USB加密狗后，提示寻找驱动程序，点击下一步，选择“搜索设备的最新驱动程序（推荐）”再点击下一步,找到C:\windows目录，点击下一步，提示“请插入标签为......”点击确定后找到C:\windows\system32\drivers”点击确定便可找到并安装该驱动程序。以下是软件自带的一些示例数据可用于测试软件的全部功能：LANDFILL.DAT有50个电极的温纳排列GRUNDFOR.DAT不规则数据分布的温纳排列ODARSLOV.DAT高阻体上的温纳排列ROMO.DAT另一个大型温纳排列DUFUYA.DAT有300根电极且超过1200个数据的温纳排列GLADOE2.DAT含有地形信息温纳排列BLOCKWEN.DAT带有坏数据点的温纳排列BLOCKDIP.DAT偶极－偶极排列BLOCKTWO.DAT单极－单极排列RATHCRO.DAT带有地形信息的温纳排列PIPESCHL.DAT温纳—施伦贝谢尔排列WATER.DAT水下测量MODEL101.DAT一个很大的数据文件，需64兆内存以上DIPOLEN5.DAT偶极排列方式，“n”为非整数BLUERIDGE.DAT不同“n、a”的偶极排列方式WENSCHN5.DATn为非整数的温纳－施伦贝谢尔排列方式PDIPREV.DAT单极－偶极排列方式POLDPIN5.DATn为非整数的的单极－偶极排列方式OHMMAPPER.DAT移动测量系统KNIVSAS.DAT中间梯度排列IPMODEL.DAT极化数据（IP）IPSHAN.DATPFE的极化数据IPMAGUSI.DAT含金属因子的极化数据IPKENN.DAT带有相位角度的极化数据BOREHOLE.DAT跨孔数据BOREHIP.DAT跨孔极化数据BOREDIFF.DAT两个电极在钻孔不同高度BORERES.DAT跨孔测量值为视电阻率值BOREHOLE_TOPO.DAT含地形信息的钻孔数据二、反演的一般步骤1、数据格式转换运行BTRC2002，点击“打开”调入待转换的原始高密度数据文件（.fda），点击“转换RES2DINV格式”（.dat）即可，本软件的数据格式详见子目录下的“数据格式说明(以GLADOE2.DAT为例).txt”。2、运行本软件点击2DRES目录里的2DRES.EXE即可运行。3、输入数据点击“文件”－“读数据文件”，选中刚才由BTRC2002转换好的数据（.dat）。如果提示该组数据在地表附近电阻率值差异过大，您可以在“反演”菜单中选择“精细模型”，将模型子块宽度设为1/2单位电极距以提高反演精度，然后再重新读取该文件。4、反演点击“反演”－“最小二乘反演”，提示保存将要得到的反演结果（.inv）后，本软件便开始用默认反演参数进行反演，在屏幕最下面会显示反演进程。依据数据量大小、反演参数不同以及计算机硬件配置好坏，反演需要花几分钟～十几分钟，请耐心等待。反演完毕后，会提示是否增加迭代次数，程序默认迭代5次，如无需继续迭代，请输入0。5、保存反演图件点击“输出”－“保存为BMP或PCX文件”，这些格式文件可由如photoshop等图像编辑软件打开并编辑（如加入标注），然后输入到打印机。6、打开反演结果点击“显示”－“显示反演结果”即可进入结果显示窗口，点击“文件”－“打开反演结果”即可打开先前保存的反演结果（.inv），点击“显示”－“显示数据及模型断面”即可显示该反演结果。以上仅介绍了二维高密度电法反演软件使用的一般步骤，反演参数使用默认值，您可参阅后面的“各菜单功能介绍”以及附录后，在反演前改变反演参数，然后执行反演操作。反演结果示例三、各菜单功能介绍1）“文件”菜单读数据文件：读入当前子目录下扩展名为.DAT的数据文件。.DAT数据文件为文本格式，可用Windows自带的记事本notepad.exe编辑。数据项之间可用逗号、空格、或换行/回车符分隔。程序要求数据按一定的格式排列，如果程序在运行中出现问题，一个最可能的原因就是输入数据格式错误所致，首先应检查数据文件的格式。程序将试图检测一些共性错误，例如零或负视电阻率值等。作为缺省选项，程序读入地形数据之后，将试图精简地形数据点。如果你改变了此缺省选项，程序将询问是否要精简地形数据点。如果有某些地形点处在相同斜度的地面上，则地形点的数量就会被精简。缩减地形点的数量，将会大大缩短计算地形改正所需的时间。自动转换电极：对于某些电法仪器，偶极-偶极排列被保存为C1-C2-P1-P2，这样所得的几何系数为负值，而正常情况下应为C2-C1-P1-P2，通过此选项，可以自动转换电极位置。导入XXX格式数据：本选项允许你读入其他程序的数据格式，那些程序通常是由你所使用的高密度电法仪系统制造商所提供。运行JACOBWIN.EXE：这个选项产生最优化反演迭代程序所需的一些支持文件（已运行过）。改变缓存驱动器：程序自动使用选定磁盘的最大自由空间作为缓存驱动器空间，以存储反演计算时所需的临时文件。该选项允许你改变程序所使用的缓存盘。设置程序优先级：在反演超过3000个数据点的大型资料时，反演子程序不被其他程序所中断是很重要的。设置该程序的优先权为“高”时，将给予程序最高优先权，仅仅在数据量非常庞大，并且保证反演数据格式正确时，才选择此选项。在大多数情况下，选“正常”选项就已经足够了。数据排序后保存：读取数据后，你可以选择是否将排序后的文件自动保存为新文件，如果选“是”，程序将提示你是否保存，如果选“否”，程序将不会提示。追踪程序进程：当程序运行出现问题时，使用本选项可以将程序运行的过程记录下来保存在C:盘根目录下的R2DTRACE.TXT文件中。2）“编辑”菜单当在主菜单中选择“编辑”时，显示上图：该选项使你能对前述选项中已经读入的数据作某些修改。能够删除数据中的某些坏数据点或在非常庞大的数据资料中选取部分数据进行反演。删除坏点：在读入数据后，通常需要使用“删除坏点”菜单项来删除坏的数据点。在这个选项中，视电阻率值以剖面平面图的形式显示，可以使用鼠标删除任何坏数据点。本选项的主要目的是删除那些电阻率值有明显错误的数据点。这些坏数据点可能源于某个电极的连接失效，干燥土壤中电极接触不良或由于非常潮湿的环境条件导致的电缆短路等。这些坏数据点的视电阻率值通常比相邻点高得多或低得多。处理这些坏数据点得最好方法就是剔除它们，使之不影响反演获得的模型。移动鼠标的十字光标到数据点，点击鼠标左键，便可删除该点数据，数据点的颜色应由黑色变成红色。如果再次点击该数据点，便可将其恢复。截取数据：如果数据文件中的数据点过多，超过了计算机硬件或软件的最大容量，无法一次进行反演处理，该选项可选择剖面数据资料中的某一段进行反演。选择该选项后，将以拟断面图的形式显示除数据点，用左右箭头键或Home、PgUp键移动数据段左电极边界，用End、PgDn或[、]键移动数据段右电极边界。用－键或＝键同时移动数据段左右电极边界，用上下箭头键选择数据层，用D键间隔删除所选层的数据点，用E键删除所选层的所有数据点，按键的全部说明均显示在屏幕上。已被选择了的数据点以紫色十字或点标记，而余下的数据点为黑色。段的左右边界在拟断面图上部用黄色垂直线表示。程序可以读入包括15000个电极的数据文件，使用本选项可以选择进行反演的数据段(64MB内存的计算机最多运行650个电极、6500个数据点),整个资料便可以分段完成反演。选取了欲反演的子数据段后，应选取“删除坏点”选项检查坏数据点。通常，建议一次反演整个资料，在大多情况下，这可以很容易地用增加计算机内存或硬盘自由空间的方法解决。剖面反向：本菜单项可左右倒转拟断面图。首电极号：本菜单项允许变更剖面线上首电极的编号，这主要时为了跟计算机中设计的测线x坐标一致。编辑数据：本选项将启动WINDOWS自带的记事本(notepad.exe)作编辑器。运行其他程序：本菜单能够调用WINDOWS系统上的其他程序。选择字体：系统默认字体是Arial字体，可选其他字体。保存颜色：保存正在使用的色标参数。3）“设置”菜单程序内部预置了一套适用于多数资料的阻尼系数和其他变量，但是，在某些情况下，对控制反演过程的参数进行修改可能会得到更好的结果。“设置”菜单如下：阻尼系数：在本选项中，可以设置阻尼系数的初始值以及最小阻尼系数。如果资料噪音很大，宜选择相对大一些的阻尼系数（如0.3）。如果资料噪音很小，宜选择较小的阻尼系数（如0.1）。反演子程序将在每一次迭代之后逐渐减小阻尼系数。必须设置最小阻尼系数以稳定反演过程，最小阻尼系数通常设置为初始阻尼系数的1/15。阻尼深度系数：因为电阻率法的分辨率随着深度增加而呈指数下降，为了稳定反演过程，在最小二乘法反演中使用的阻尼系数通常随层增加，一般每层的增加系数为1.2。如果模型底层的电阻率出现不自然的振荡，改用较大的系数值可以抑制振荡。优化阻尼系数：如果选择本选项，程序将试图找出最小二乘法方程中的最佳阻尼系数，借助于优化阻尼系数，能明显减少程序收敛所需要的迭代次数，但是每一次迭代所需的时间将要增加。对于中小型数据，本选项将使反演所需的总体时间明显减少。由于每次迭代都需要求解最小二乘方程，对于超过1000个数据的大型数据，尤其但数据资料噪音很大时，每次迭代所需要的时间明显增加。实际上，对于大多数据资料，优化阻尼系数并不能带来很明显的结果改善。模型电阻率上下限：在某些情况下需要控制模型电阻率值的上下限以避免它的值过大或过小。垂向/水平滤波比：本菜单项可以选择垂向平滑滤波(fz)与水平平滑滤波(fx)的阻尼系数比。默认二者的阻尼系数相等，但是，如果拟断面图上的异常沿垂向延长，可以选取较高的垂向/水平平滑滤波比值（如2.0），以迫使程序反演出的模型沿垂向拉长；反之，对于水平反向延伸的异常，宜取较小值（如0.5）。钻孔子块附加阻尼：在某些情况下，临近钻孔的模型子块会出现很剧烈的电阻率变化。对这些子块使用较大的阻尼系数可以降低它们的变化量。单位电极距的节点数：可以选择相邻电极之间的网格为2或4个节点，该网格由正演程序所使用。每个电极有4个节点时，计算出的视电阻率值将要精确得多（特别是电阻率差异很大时），但是，所需的计算时间也相应增多。当数据涉及到的电极数大于90时，程序默认使用2节点选项。使用有限元法：程序允许使用有限差分或有限元法计算模型的视电阻率值。如果资料不包含地形，程序默认使用有限差分法，它速度较快，如果资料包含地形，默认使用有限元法。精细网格：本选项允许在有限差分或有限元法中使用较细的网格（垂向）划分。这两种方法在细网格划分下计算出的视电阻率值精确度更高。但是对计算机硬件要求也随之增高。在介质电阻率差异大于20:1时，使用细网格能得到较好的效果，在低阻层位于高阻层之下时，本选项特别适用。线性搜索：反演程序借助了解阻尼约束最小二乘法方程来修改模型参数，通常，参数修改矢量d将减小模型的均方误差。在均方误差增加的情况下，面临三种选择，一种是使用四次插值执行线性搜索去寻找改变模型块电阻率的最佳步长以降低均方误差，但是可能会被陷在局部极小值中，另一种是不理会这次误差增大，而寄希望于下一次迭代会产生较小的均方误差。这可能会跳过局部极小，但是也可能会导致误差的进一步增大；第三中选择是在每一次迭代执行线性搜索。这通常会得到最佳步长，但是在每一次迭代中需要至少进行一次提前计算。如果能减少用于使均方误差降低到可接受水平所需的迭代次数，在某些情况下，这些额外的提前计算是值得的。本设置仅仅从第三次迭代开始起作用，这是由于头两次迭代的均方误差变化一般较大，程序试图寻找最佳步长以进一步降