高密度电法处理软件

1RES2DINVver.3.54forWindows98/Me/2000/NT/XPbyGeotomoSoftware用最小二乘法进行二维电阻率和激发极化法的反演计算Wenner(α,β,γ),inlinedipole-dipole,pole-pole,pole-dipole,equatorialdipole-dipole,Wenner-Schlumbergerandnon-conventionalarrays温纳法，偶极，单极，三极，赤道偶极，温纳-斯隆贝格法Onland,underwaterandcross-boreholesurveys可应用于陆地，水下钻孔之勘测中August200421．软件介绍RES2DINV是一种计算二维电阻率模型的处理软件，全部电阻率数据由采集程序获得。由于是基于Windows系统，因此该程序支持所有Windows显卡和打印机。屏幕像素为1600*1200，256色。图一所示为高密度电法图像采集电极排列的一种形式和测量顺序。该程序主要用于反演系统电极（约25-1800电极）采集的大量数据点（约200-6500数据点）。图1用微机控制的多电极采集数据，从而建立视电阻率剖面图所应用的测量的次序二维电阻率模型应用在反演程序中，该程序由大量矩形条块组成，如图2所示。条块的排列能够与视电阻率剖面上的数据点松散的连接起来。条块的分布和大小由程序自动生成，大致遵从数据点的分布规律。底层条块的深度与目的深度数据点大致相等，此时电极距最大。通常数据的采集遵照一定的电极排列顺序，相邻电极间距为固定值。尽管如此，该程序仍旧能够处理极距不固定的数据。3图2模型中的条块排列顺序对应视电阻率剖面中的数据点一个前期模型的子程序被用来计算视电阻率值，非线性的最小二乘法用来反演数据。该程序支持有限微分及有限元前期模型。可用于各种类型电极排列方式的勘测，例如温纳法，偶极-偶极，单极-单极，单极-偶极，温纳-斯隆贝格法等。除此之外，该程序还可以用无限电极数的设置来解决非常规的电极排列形式。如果有1GB内存，你甚至可以同时用多达10000个电极和21000个数据点来处理电阻率剖面图。最大的极距能够达到最小极距的36倍，程序的数据还能够不断拓展，以适应更大的场地。除了常规的地面勘测，该程序同样适应于水下和钻孔勘测中。2．对计算机配置的要求及安装3．版权保护4．基础理论反演程序是基于平滑约束的最小二乘法。请看下列公式(JTJ+λF)d=JTg（2）其中F=fxfxT+fzfzTfx=水平平滑滤波系数矩阵fz=垂直平滑滤波系数矩阵J=偏导数矩阵λ=阻尼系数d=模型参数修改矢量g=残差矢量这种方法的优点是阻尼系数和平面过滤器能随着数据类型而调整。关于平滑的最小二乘法的详细描述见Loke(2001)指南。该程序支持最小二乘法基于“准牛顿”技术的新执行命令。该项技术处理大量数据的速度是传统最小二乘法的10倍，而且不占内存。您还可以用传统的“高斯-牛顿”方法，但是后者的速度会远小于前者，如果在电阻率差异远大于10:1时传统的方法效果比较好。第三步操作是：在前2-3次反演中使用的是“高斯-牛顿”方法，接下来再使用“准牛顿”法。多数情况下这是最好的办法。剖面在该程序下的二维电阻率模型是大量的矩形条块(图2)。这样做的目的是要确定矩形条块的电阻率与生成的视电阻率剖面和实际测量结果一致。以温纳和斯隆贝格排列来说，第一层矩形条块的厚度是电极距的0.5倍；对于二极，偶极和单边三级装置来说，厚度则分别是电极距的0.9,0.3和0.6倍。每下一层的厚度通常都比上一层增加10%(或25%)。层的深度可由操作者人为的控制。该程序总是试图通过调整模块的电阻率来减小计算值与实测值之间的误差。这个误差用均方根误差(RMS)表示。模型出现了很小的RMS误差，但很有可能表现的是巨大的不真实的变化，也许不是地质剖面的“最佳”电阻率值模型。通常最谨慎4的办法是繁衍过程中，在RMS误差变化不显著之后再选择模型，这通常都会发生在第3到第5次反演之间。5．光盘所含内容6．程序使用说明书运行完SETUP.EXE安装程序和JACOBWIN.EXE程序后，主要程序RES2DINV.EXE和其支持文件以及举例数据都在硬盘相同的子目录里。然后用CHKDSK和SCANDISK程序扫描硬盘情况，用诺顿也可以。点击RES2DINV图标运行电阻率反演程序。首先，程序会检查电脑系统确定有其所需的资源，包括可用内存和硬盘空间大小。如果程序发出警告，您应当退出程序并做出适当处理。检查完毕后，程序会在屏幕上方出现下列主菜单。您可用鼠标随意点击所需操作的图标。如果您第一次使用该程序，请仔细阅读程序提供的LANDFILL.DAT文件，然后选择反演操作对该文件数据进行反演，图3是该数据的一种反演结果。阅读完毕数据，您需要用“Editdata（数据编辑）”大致检查一下异常点。接下来的章节会详细介绍上面菜单里的条款。7．文件的运行和数据形式File文件。当您选择“文件”操作时，将会出现这样的下拉菜单。Readdatafile读取数据文件---选择该项操作时，在最近的目录里就会出现以.DAT为后缀的所有文件。您可以用鼠标或键盘进行操作选择适当的文件或更改子目录。视电阻率值首先会被放置进文本文件中。您可以用一般的文字编辑器如记事本，数据按照ASCII分隔方式排列，逗号或空格键都用来分隔不同的数据。程序要求数据按照一定格式排列，如果运行程序时候出现了问题，那么很可能是数据输入时排列出现了问题。LANDFILL.DAT列举了数据输入的形式，该文件的最开始部分有一个数据排列的描述，如下所示：5后面的线为其它数据点提供相似的信息，最后以四个0结尾，作为其他特征的保留标记。偶极-偶极，单极-偶极和斯隆贝格排列的数据由于额外因素偶极距的存在，排列形式有所不同，请参考附录A和B。需要注意的是，该程序假设剖面上x的位置从左到右增大，如果您的数据中x位置按照其他方式排列，剖面图上的位置可能发生反转。图3LANDFILL.DAT的视电阻率剖面图6GLADOE2.DAT文件是有地形情况的数据，有地形情况的数据可按照下面的形式输入：值得注意的是，地形数据紧接在视电阻率点之后，第一个标记用来说明文件是否包含地形数据，如果没有，数值为0；如果有，输入1或2。如果沿着测线的水平或垂直坐标给出的话，输入1。更有甚者，如果地形数据中出现了实际水平距离，您在地平面上还是必须用x距离。7大多数情况下测点都是沿着地面分布的，并非真正的水平，距离可用卷尺测量。在该实例中，应在地形标记中输入2。接下来应该输入地形数据的点数，没有必要测量每个电极升高的高度。例如GLADOE2.DAT文件中包含了161个电极，但只给出了26个电极的升高高度。您能输入的最大地形数据是500个，每一个数据点的水平位置和升高高度都要输入数据文件中。输入完毕最后一个地形数据点后，第一个电极的位置之后所有地形数据的点数将会显示。在上述实例中，第一个电极位置是-40米，对应第2个地形数据点。需要注意的是第一个电极的升高高度是必须知道的，如果现场没有测量的话可从相邻数据点进行估算。激发极化法数据测量同上道理，请参考附录F。程序使用中经常出现的一个问题是输入数据文件中的错误，如果程序提示错误信息的话有可能就是因为此。首先核对数据点是否按照前面所述的规则排列，程序本身会检查常见错误，如0或可忽略的电阻率数值等，然而还是会出现程序检查不出来的新的外界的错误。其他可能出现的问题会在“17.二维反演中的缺陷”中详细讨论。Importdatain.....format以……格式输入的数据-该程序同样允许您运行其他程序，用来将原来的形式转换成该程序要求的数据排列形式。该程序由您正在使用的多电极电阻率测量供应商提供。CollatedataintoRES3DINVformat与三维数据形式的比较-详情请参考附录P。RunJACOBWINprogram运行JACOBWIN程序-该程序是有效程序，用来生成RES2DIN所需的一系列支持文件。您需要在程序安装完毕后运行，而且只需要运行一次。Changebufferdrive更改缓冲器驱动-该程序会自动用大量空余磁盘空间来利用硬盘驱动，作为缓冲器驱动来存储临时文件同时反演数据。该操作允许您更改缓冲器驱动。8．数据编辑这个操作能让您把读取的数据进行处理，例如剔除坏点，选取大数据中的一部分等。当您选择了数据编辑，下拉菜单将显示如下：Exterminatebaddatumpoints消除坏的数据点-在此操作中视电阻率的值分别在各层中表示了出来，您可以用鼠标移动任意坏点，主要目的是移动电阻率值明显有误的数据点。这些数据点可能是由于电极之间传播不良导致的，土地太干时电极与地面接触就不太好，太湿时线路则会发生短路。这些坏点的视电阻率值明显远大于或小于邻近的数据点。此时，最好的办法就是忽略他们，以免影响获得的整体数据模型。图4显示的是包含个别坏点的一组数据。将十字光标移动到坏点上，点击左健即可，数据点的颜色便由黑色转为紫色，如果再次点击该点，则又不会移除出该组数据了。退出按Q或Esc。8图4含有部分坏点的数据组。已经由“移除坏点”操作执行过。Splicelargedataset接合大的数据组-该操作允许您从一组完整的数据组中选择一部分进行反演(由于数据太大一次不能完全处理)。选择完毕该操作后，电阻率数据点将以剖面形式表现出来。您可以用箭头键选择数据组中的某些部分，按键的使用说明在屏幕上有详细介绍。被选择的数据会打上紫色的小圆点或十字标记，剩下的数据仍是黑色。在显示屏幕的顶端，被选择的最左边和最右边有黄色的竖线。如果下层的数据点过多您可以选择奇数的甚至同一层的点。您可以用上下箭头键来控制左边水平的黄色标志，或用左右箭头键控制您所需要的层数，然后按D。程序允许读入的最大电极数达15000，通过该操作您就能选择着数据中的一部分来进行反演了(这部分数据最大可以包括500个电极，800个数据点)。完整的数据组就可以通过连续地反演片断数据最终得到反演。在您选择完毕需要反演的片断数据后，需要进行“坏点剔除”操作。一般推荐您一次性处理完整个数据组，因为多数情况下这样会增加RAM出错率和增加硬盘空间。Reversepseudosection反转视点祖率剖面图-该操作能使剖面图左右调换水平反转。这在处理不同方向平行测线时很有帮助。Changelocationoffirstelectrode更改第一个电极的位置-该操作允许您更改测线上第一个电极的位置，此举是为了画图的方便，这样一来重叠的测线就有相应于电极相同的x位置了。Editdatafile编辑数据文件-当您选择了该操作，文本编辑器就会被打开(默认为记事本)，要回到RES2DINV时您首先得关闭文本编辑器。Runanotherprogram运行其它程序-该操作允许您运行其它操作，他的主要目的是防止程序未被安装，那么Windows开始菜单中将没有程序的纪录和操作。Choosefont选择字体-您可以在绘制剖面图时更改字体类型，默认字体是Arial，另外的选择是系统字体。默认的Arial字体在绘制剖面图的任何情况下都适用，甚至在800*600的图形方式中也适用；系统字体通常都是黑体，所以在出图的时候用比较好。这里推荐您在使用系统字体时使用1024*768或者更高的图形方式。Restorecolours恢复色彩方案-该操作可以恢复默认的色彩方案。9．程序设置的更改该程序有一套为阻尼系数和其他变量预先确定好的设置，它能够满足大多数情况下数据的9设置。当然，某些情况下，您可以通过更改参数来控制反演过程，从而获得更好的反演结果。当选择了“ChangeSettings更改设置”操作时，会出现下列菜单：将鼠标移到合适的位置然后点击便可以进行更改。弹出的对话框将提供您需要的信息，然后依据情况输入即可。INV