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千呼万唤始出来——MT-Pioneer5.0: 热度 4 陈小斌 2013-8-2 17:29; 从4.9到5.0，跨度一年多的时间，MT-Pioneer（MTP）在多个方面进行了重要升级。维护和不断更新这样一个软件真可谓是呕心呖血，但所得到的认可度却很低，只能在艰难中跋涉前进了。新的启动界面，纪念中国第一颗原子弹爆炸，传承中国科技先驱们自力更生、艰苦奋斗的精神。这是一次非常重要的升级！这次更新，让MTP的兼容性超强、功能也大增！主要更新有： 1）MTP5.0完整支持工程界主流的EH4观测系统的X谱文件的读取、GDP32观测系统的AVG文件格式的读取和存储，加上原有的对德国07、加拿大V5系列、V8以及对EDI谱文件和阻抗文件的完整支持，MTP已经完全支持当前电磁测深所有主流设备的数据处理和反演解释，MTP的设备兼容性已经超强，横跨工程界和科研界。在数据索引文件生成器中增加了EH4系统谱文件的选项，其中还可以决定是否从@文件中读取坐标值。在载入谱文件的对话框中，增加第4项EHX文件类型在测线的弹出菜单里面，增加了输入输出GDP32的AVG文件的功能。 2）第二项重大更新是，完成了多频点、多测点的张量分解的可视化模块设计。这个模块具有国际水准。张量分解技术是大地电磁数据处理核心技术，也是不易于理解的一项技术。以往所有商用软件对此支持并不好。Alan Jones的Strike程序非常著名。在张量分解算法方面，Alan等人基于GB分解发展了多频点、多测点最优化分解技术，一直领先于国际同行。Strike是一堆FORTRAN源代码，在易用性方面很差。由于 Alan 在国际电磁感应学术界举足轻重的地位，Strike在科研领域的应用非常广泛。 MTP5.0首先整合了多种张量分解技术（Strike只有一种GB分解技术），包括Swift旋转、Bahr分解、GB分解、相位张量、普通三参数分解、完全三参数分解，以及基于倾子的相关技术等，实现了单频点自由分解和多频点、多测点分解算法，提出了对最佳主轴的新的可视化统计技术。MTP5.0中，多频点、多测点张量分解操作简易方便，分解结果完全可视化，极大地降低了大地电磁张量分解技术的使用门槛，将这一原来主要用于科研领域的技术工程化。在理论和算法方面，这一模块中有多项创新。1）三参数分解技术（普通三参数分解、完全三参数分解）是我本人原创的张量分解新技术，尚未发表；2）独创多频点、多测点张量分解新算法，这一算法与Alan不同，可适用于各种张量分解技术；3）提出了剖面式的最佳主轴方位统计新技术，这一技术大大丰富了张量分解结果的表现力，从而使其可能单独成为大地电磁资料解释的重要组成部分，而不仅仅局限于资料处理部分；4）将一维偏离度和二维偏离度组合，提出二维有效因子这一参数，从而可以直观地分析观测剖面的二维性（区别于一维性、三维性），可用于评价张量分解技术本身的有效性，识别线性构造等。在程序设计方面，上述张量分解技术的实现主要借鉴于框架技术。利用面向对象的程序设计思想，开发了一个包容大地电磁张量分解不同算法、不同参数选择的数值框架。整个框架完全使用Delphi实现。张量分解的完整模块。这一模块使得多频点、多测点的张量分解技术简单易行。 3）实现了两个测点的可视化合并功能，这为宽频带大地电磁观测、长周期大地电磁观测数据的对接、重测点数据的选择对接提供了方便。左边和右边各为一个测点，中间是合并后的测点。可以在各自测点或者中间合并后的测点上进行频点选择。 4）实现了剖面数据显示模块的编制，可以用来显示各种类型数据（自功率谱、视电阻率、相位、感应矢量）沿剖面的变化，可以显示曲线图和云图。此外，还可以用这个功能来实现同一测点不同时间的变化情况，可以绘制时频云图剖面，用来显示地震电磁监测数据。把日期和时间标在测点名上是我的一个发明，哈哈 5）在二维反演数据管理器中实现了等值线的绘制，并改进了主界面下等值线图的绘制尽管我认为马赛克云图的表现力足够强大，但大部分工程用户还是习惯于等值线成图。马赛克云图的主要优点在于真实，即无须任何插值，直接用颜色显示结果，但确实有些细节特点用等值线看起来更加直观一些。在MTP5.0中，实现了二者的共存，只需鼠标轻轻一点，就能相互切换。这一功能对于很多偏好等值线的朋友，无疑是一个好消息。二维反演结果管理器中等值线图的绘制主界面窗体下，等值线图的绘制 6）全新的纵向电导计算和分析工具可以直观地分析一定深度范围内的纵向电导的值，以及某一横向坐标位置下，单元纵向电导、积分纵向电导、电阻率值随深度的变化情况。 7）二维反演参数设置中，增加了数据旋转角、反演频率范围参数的设置，充分利用MTP批量反演的特有功能，以反演的方式确定最佳主轴方位、分析反演有效深度。 8）色标值设置两个缺省子目录，一个是软件系统自带的，一个是用户数据工程里面的，用户可以非常方便的在二者之间选择切换：可以利用系统自带的色标文件进行改编后，存到用户自己数据工程色标目录中。小小的更新带来了极大的方便。 9）在多个数据选择场合增加了框选功能。原来只能在主界面下视电阻率、相位两个标签页里面才能实施框选的功能，现在在多个场合都可以这么做，给数据编选带来了很大的方便。模型拟合图上的数据框选功能反演测点选择模块中的数据框选功能二维反演数据管理器中的拟合曲线图上的数据框选功能张量分解数据统计分析模块中的数据框选功能 10）数据批量滑动功能的改进。数据批量滑动的功能比原来稍微复杂了一点，需要利用数据是否参与反演的功能来确定该频点数据是否参与确定滑动量。这个功能使得一段发生阶跃式平移整体形状较好、有个别飞点的数据段可以进行很好的批量滑动。选定参与反演的频点数据（蓝颜色）设定批量滑动的频率范围滑动后结果，滑动量完全由滑动频率范围内参与反演的频点数据决定。 11）频率选择功能的改进将原有零散的菜单功能整合在一个对话框里面，可以选择或者不选择参与反演的数据频率范围。 12）增加几个菜单命令，可以同时打开多个谱文件、实现对曲线显示范围以外数据进行反演删除，进行视电阻率和相位的XY和YX模式的对调等在测线弹出菜单上可以一次打开多个谱文件。对于数据量不大的测线，可以很方便地监理一条测线。进行视电阻率和相位XY、YX模式的数据交换删选视电阻率、相位曲线图以外的频点数据，使其不参与反演 13）反演模型数据输出为Surfer格式时，同时输出每个网格节点的坐标值，并增加了输出数据的精度。 14）数据工程升级，张量分解所得到的所有参数得以保存到数据工程里面，5.0以前版本仅仅保存最佳主轴方位和二维偏离度，现在畸变因子、一维偏离度等都得以保存，此外，还保存了一维自适应正则化反演所得到的趋肤深度和有效电阻率值。 15）还有其他一些小的更新和一些bug修正。; 个人分类: Pioneer|8877 次阅读|10 个评论

关于MTP的问题（3）——关于坐标系和极化模式: 热度 1 陈小斌 2012-11-24 00:38; 由于几本大地电磁经典教材中坐标系选取方式的差异，引起了生产实践中二维反演极化模式的混淆。因为在观测坐标系下，一般用X，Y等字母表示，那么TE、TM极化模式就需要和实际观测中的XY、YX对应起来。在石应骏老师等人编著的经典教材中，二维模型下，构造倾向为X，构造走向为Y；而陈乐寿、王光锷老师编著的教材中，构造走向为X，构造倾向为Y。目前后一种表示法已成为国内外通用的表示方式，不易引起混淆。但在国内很多单位的生产实践中，多习惯于把测线方向（构造倾向）设为X，测线的法向（构造走向）设定为Y。这样一来，数据资料非常容易混淆。在二维模型下，从麦克斯韦方程出发，当电场平行于走向时，所感应的场中只有倾向、纵向（Z方向）的磁场、走向的电场，是为TE模式（横电波，只存在横向的电场，不存在纵向的电场）；当磁场平行于走向时，所感应的场中只有倾向、纵向（Z方向）的电场、走向的磁场，是为TM模式（横磁波，只存在横向的磁场，不存在纵向的磁场）。如果是第一种观测坐标系（石应骏等人教材），构造倾向为X方向，这时，Rxy、Pxy代表TM模式，Ryx、Pyx代表TE模式。如果是第二种观测坐标系（陈乐寿等人教材），构造走向为X方向，这时，Rxy、Pxy代表TE模式，Ryx、Pyx代表TM模式。具体如下图所示。MT-Pioneer中采用的是第二种观测坐标系（陈乐寿等人教材）！; 个人分类: Pioneer|8056 次阅读|6 个评论

大地电磁可视化集成系统MT-Pioneer4.90Release版新增功能: 热度 1 陈小斌 2012-10-7 22:09; 今年二月份我曾写过三篇有关MT-Pioneer4.90的博文，描述了研发中的相关功能。这三篇博文分别是 1）P ioneer4.90：大地电磁二维反演数据拟合断面图绘制的改进 2）Pi oneer4.90：大地电磁二维反演初始网格模型的显示 3）Pio neer4.90：大地电磁最佳主轴方位的统计玫瑰图绘制后来因为忙于其他事项，软件方面的改进断断续续，很多思路被打断。还好对于可视化集成软件开发而言，如果不是很复杂的算法，小的功能方面，我都是几天内搞定（一般是夜深人静，连续搞几个晚上）。这样的零敲牛皮糖战术，还是凑效的。与我的其他方面的成果比较起来（例如撰写论文），软件研制方面的工作，一直都有进展，算是在这个浮躁的环境里，有点慰心的东西。当然中间过程也是比较乱的，也有很多烂尾楼的工作，临时隐藏了。这几天利用长假中间的空闲，把4.90版的功能清理了一下。由于阻抗张量分解技术在大地电磁数据处理中的核心地位，而我后来在这方面的研究和开发工作已经远远超出上述第三篇博文所描述的内容，因此，有关阻抗张量分解方面的功能将作为5.0的一个主要功能模块而存在。从现在的情形看，这一模块极可能将阻抗张量分解分析工作平民化（国内只有极少数人真正理解了这个东西，国外在软件方面的支持也很弱，Alan Jones 课题组用FORTRAN编的Strike程序现在看来是弱爆了），对大地电磁数据处理方法是一个比较好的促进。正式Release版的MT-Pioneer4.90中，相对于4.85版而言，新增功能主要有以下这些： 1）提供了二维网格生成过程中，二维初始网格模型的显示这个功能使得用户在自动构建二维反演网格和初始模型时，可以直观地看到网格分布和初始模型，对于设计纵向网格参数尤其有用。详细内容见上面的第二篇博文链接。 2）在二维反演参数设置对话框中，增加旋转角的参数项，从而可以实现针对不同旋转角数据的快速多次反演这个功能实际上是确定最佳主轴的一种另类的方式。这种方式也只能在Pioneer中才能实现。因为目前国内外所有MT软件中，只有Pioneer实现了不同参数的多次并行反演。利用这个强大的功能，我们可以不管电性结构的最佳主轴方位究竟怎么样，从0度到90度（测线法向两侧的-45度至45度），以一定的角度间隔均匀分布数据旋转角，比如5度间隔或者10度间隔，进行反演计算，取其中拟合最好的角度作为主轴方位，对应的反演结果可作为主轴方位的一次反演结果。然后在此主轴方向上采用不同的反演参数进行多次反演运算，对比分析后确定最终的反演结果。枚举反演定主轴这一思想由本人提出，具有一定的创新性。 3）加强了二维反演结果后处理功能，可以计算反演结果模型垂直向、水平向的一阶导数、二阶导数结果并显示，提高了二维反演结果中电性层界面的提取能力这个实际上确定反演结果模型的某个方向上的电性拐点，作为结构分层界面的一个参考。在当前，后处理在大地电磁业内没有受到应有的重视。我这里做的这个属于数字图像处理里面的轮廓识别功能，因此数字图像处理在这方面的研究成果完全可以借鉴。 4）增加了计算单元纵向电导、累积纵向电导、及其垂直方向、水平方向一阶导数、二阶导数功能，并同时绘制相应的云图这个是首先将反演结果模型逐单元计算纵向电导（电导率乘以单元高度），得到与电阻率结构对应的纵向电导结构，然后可将纵向电导从地表往深部积分，可得到任一深度以上累积纵向电导，最终可获得整个剖面的累积纵向电导结构。对单元纵向电导和累积纵向电导也可以求一阶导数和二阶导数，以求获得比较准确的电性结构的几何信息。 5）改进了二维反演数据拟合云图的绘制，可以绘制马赛克图和快速合理的插值云图这个见上面链接的第一篇博文的详细描述。 6）在测线弹出菜单的“成果图绘制”菜单项中，增添子菜单项“绘制感应矢量剖面图” 7）实现了根据测线方向智能确定最佳主轴方位的功能这个是针对阻抗张量分解而言的。在做完阻抗张量分解（包括Swift方法）以后，最佳主轴的走向和倾向存在90度角的模糊性。利用已知的测线展布方向，将与测线展布方向夹角更大的那个方向确定为走向，另一个方向则是倾向。 8）在二维反演管理器中增加了频点数据选择功能这是个非常实用的功能。也就是反演完毕后，可以在二维反演数据管理器里面根据数据拟合情况，对观测数据进行删选。有时候在这里做数据编辑，比在主界面下做，拟合好坏显示更清楚。 9）在二维反演测点选择单元中，增加了曲线频点选择功能这个是顺便增加的一个功能，没有8）重要。但有时我们在选择测点的时候，可以顺便去除新发现的不好的频点数据，不让其参与反演。 10）为泰国人三维反演程序所需要的阻抗和倾子数据提供了输出接口三维反演是今后的发展趋势，这个目前只是小试一下。 11）打开数据工程时，自动搜索频率范围，并调整各可视化图件中频率范围。 12）二维反演参数设计界面上还增加了特征字符串参数，用来记录每此反演的特征信息，以前使用反演人信息替代这一功能，导致反演人本身的信息完全丢失，此番改进后，两全了。 13）L曲线分析功能中，增加了特征反演参数显示和定制参数名称值显示，扩展了原来只能显示正则化因子、只能进行正则化因子值分析方面的功能。 14）其他一些bug的修正。以上这些功能，本来我应该截些图放在这儿，那样看起来会更加清楚这些功能的真正内涵以及如何去操作使用。但由于时间确实太紧，其他任务太多，这些工作只好留给以后了。真是担心“我生待明日，万事成蹉跎”啊！; 个人分类: Pioneer|6348 次阅读|3 个评论

关于MTP的问题（2）——关于MTP的基本操作步骤: 热度 2 陈小斌 2012-4-20 00:54; Pioneer软件是一个所见即所得的MT/AMT/CSAMT的资料处理与反演解释的可视化集成系统，我一直认为没有什么操作流程可言，就像Windows和Word等软件一样。然而，许多用户在刚开始接触这个软件时，都问到了软件的具体操作流程。回头想想，确实还是存在一些基本的步骤要做，这些步骤的先后次序是不能混淆的。现将Pioneer软件的基本操作步骤归纳如下。第一步、将软件所在的整个子目录拷贝到安装有Windows系统电脑的某个目录下，并保证软件所在的整体路径中不存在空格字符。第二步、利用Pioneer建立数据工程。这是最为基本的一步，因为其后所有的操作步骤，都是围绕这个数据工程进行的。第三步、导入测点坐标（经纬度和海拔，或者直角坐标和海拔）。如果第二步在建立数据工程的时候已经导入了测点坐标，比如从EDI文件里面直接读取，则此一步可以省略。如果没有，可以采用数据文件的形式导入。每条测线的右键弹出菜单中都有相应的测点坐标数据导入项。第四步、获得测点剖面距。测点剖面距是进行二维反演、绘制剖面断面图所必不可少的参数，如果说第三步（坐标文件）尚可省略（如果对点位分布不是非常关注的话），那么这一步一定不能省略。在数据工程中的测点坐标足够精确的前提下，可以直接由这些测点坐标拟合获得反演剖面直线，每个测点在其上的垂直投影，即为测点剖面距。这是一种方法。另一种方法是在测线的右键菜单中载入或设置。在测点坐标不够精确的前提下，可以采用这种方法。第五步、进行数据编辑,包括频点数据选择，构造维性和几何构造分析、阻抗张量旋转等。要想获得可靠的反演结果，这是非常重要的一步，但在操作次序上却无所谓。可以先做，可以后做，甚至可以不做。因此，这一步不影响后续操作命令的执行，但会影响其执行结果。第六步、进行一维反演。这一步是在二维反演以前必须要做的。在一维反演的基础上，才能进行二维反演。这是Pioneer的无理规定，但好像比较受欢迎，所以也就继续保留吧。第七步、进行二维反演。第八步、进行二维反演结果分析。需要进入二维反演结果管理器里面，对于该条测线的反演结果进行全方位的查询、分析和解释。第九步、结果成图输出、结果数据输出等。Pioneer提供了丰富的数据输入输出接口。从大的方面来说，就是以上九个基本步骤。当然每一步骤当中，都有相当繁杂的操作细节，但一般没有特别的先后次序要求，可以发挥Pioneer所见即所得的功能摸索出来。对于新手而言，把上述九个步骤过一遍，Pioneer软件就基本上已经上手了，可以用来处理和解释理论或者实测的数据; 个人分类: Pioneer|7264 次阅读|11 个评论

关于MTP的问题（1）——带地形反演、静校正等: 陈小斌 2012-4-16 00:46; MT-Pioneer目前已经拥有一定数量的用户。反馈的信息还比较好，问题比较少，但也存在一些公共的问题。现在此将软件培训和论坛、QQ群讨论中，用户经常遇到和提出的问题说明如下。 1）由于不需要安装，故用户可以任意拷贝到电脑中，但是，整个路径中一定不要存在空格，否则，二维反演不能进行。例如，有些用户习惯于将软件拷贝到Program Files目录下，这是不行的，因为这中间存在空格。这个问题用户提出最多，主要是因为二维反演是调用FORTRAN编的执行文件进行运算，采用DOS批处理运行模式，而DOS批处理命令是不能识别带空格的目录的。 2）二维反演不能运算，除了上述原因以外，还可能是数据方面的原因。如果检查不是上面的原因，请做一下以下几个方面的检查：（1）没有对测点坐标进行拟合，即没有得到各测点的测点剖面距数据。这个主要针对有精确测点坐标数据的观测。在主菜单“测点位置处理=显示拟合测线”，看看测点坐标分布图上是否出现了拟合得到的直线，如果没有，点击“测点位置处理=拟合测点位置”，将各条线上离散的测点拟合成一条条测线；（2）检查是否存在频率重复、测点位置重复、频率或视电阻率出现小于等于0的值；（3）是否事先进行了一维反演计算； 3）Pioneer为即拷即用软件，不需要进行任何安装，是一个纯粹的绿色软件。其所具备的强大的数据管理功能都是作者自己从基本的源代码写出的，其中没有用到任何第三方组件，也没有利用任何数据库组件，因此不会在你的电脑中增加任何垃圾文件； 4）有感兴趣的朋友在QQ群中多次提了以下5个问题：看mtpioneer软件处理csamt数据的视频后： 1、没看到如何加入测点的平面坐标，进行数据库管理，进而没看到高程数据加载进去； 2、没看到单条曲线平滑功能； 3、没看到有静态校正功能； 4、没看到进（应为“近”）场校正功能； 5、没看到带地形反演功能；这五个问题中，MT-Pioneer只有第4个功能不具备，其他都支持较好。现有软件中，有号称解决了这个近场校正问题，但效果怎么样，我没看到。对于第一个问题，是Pioneer软件的真正强大之处。如果直接从EDI文件出发，经纬度坐标和海拔已经包含在数据文件中，故直接读入。如果数据文件中没有坐标数据，可以另行导入软件，也很方便。导入的坐标数据被存储于数据工程中，以后不需要再次导入；对于第二个问题，在Pioneer中可以采用任意次多项式拟合观测数据，也可以采用一维反演拟合曲线来平滑数据。但是，作者本人不赞成对原始曲线的人工圆滑，故而培训时一般不讲这个功能。因为反演本身就是用光滑的曲线去拟合观测的带误差的数据，那么事先的光滑就没有意义。作者赞成选择或删除数据频点进行反演；对于第三个问题，Pioneer软件中可以进行手工移动整条曲线的方式进行静位移校正。由于存在一定的风险，作者不赞成直接对视电阻率进行空间滤波。实际上，对于二维反演而言，如果浅表网格取得足够细，TM极化模式的反演一般不需要进行静位移校正，除非实在拟合不上，再确定进行手动静位移校正。一般说来，TM模式下需要进行静位移校正的点只是极个别的；第四个问题前面已经回答；第五个问题，带地形的二维反演，是Pioneer的默认的二维反演方式。只要存在高差，就会自动进行带地形反演。由于网格的自动生成功能，Pioneer中带地形反演非常容易。; 个人分类: Pioneer|6103 次阅读|0 个评论

Pioneer4.90：大地电磁最佳主轴方位的统计玫瑰图绘制: 陈小斌 2012-2-27 23:27; 与国内其他软件相比较，Pioneer的一个重大优势是完全支持叠加功率谱数据以后的所有数据处理技术。这其中最为关键之处在于阻抗张量数据的处理分析。阻抗张量分析处理早已成为国际顶级地球电磁感应学术讨论会的常设专题之一，其地位几乎可与正反演算法研究相平。但是，国内其他绝大多数软件都是从阻抗张量的衍生物——视电阻率和阻抗相位开始处理分析的，因而无法涉及到阻抗张量分解这一大地电磁法的数据处理核心技术的应用。由阻抗张量分解可以确定测区的区域构造走向和倾向的基本方位、测区的二维性情况、以及消除观测点附近小三维异常体所引起的资料的局部畸变。Pioneer中，实现了近十余种阻抗张量分解技术，公开发布使用的是常用的四种：SWift旋转（严格说来这不属于张量分解）、Bahr分解、相位张量、GB分解。张量分解的结果是获得一系列不变量，其中最重要是最佳主轴方位、二维偏离度等。Pioneer中，设计了不变量显示的标签页，可以显示一维偏离度、二维偏离度、最佳主轴方位、畸变因子等，如图1所示。图1、Pioneer中每个测点的阻抗张量分解得到不变量以曲点图的方式显示但是，图1所示的结果只是这些参数的简单显示，没有任何意义的统计分析。由于野外观测资料存在较大的噪声，且地下介质千变万化，直接从这些曲点图上很难获得全局性的分析结果。近些年来，各类论文上流行的是如图2所示的玫瑰图，其不仅直观地指出了构造方位走向，而且还对数据进行了必要的统计，因而具有统计上的可靠性。图2、当前流行的大地电磁最佳主轴方位的统计玫瑰图为了对这些不变量参数做进一步地分析，获得测区构造走倾向以及电性介质的二维性状况，可以从Pioneer中导出相应的数据，然后到Grapher中做出类似于图2所示的图件，并进行相应的分析，获得数据旋转方位。由于Grapher等软件与MT数据处理软件是脱离的，因此这种统计分析过程非常繁琐。尤其是在测点数目较多的情况下，需要耗费大量的人力物力。这种情况在Pioneer4.90中得以彻底改观了。 Pioneer4.90提供了构造方位和维性分析模块。目前主要实现了构造主轴方位的玫瑰图和直方图统计分析功能，如图3和图4所示，可见可以非常方便地选择点（测点）、线（测量剖面）、面（数据工程）以及设计不同的频率范围进行最佳主轴的方位分析，因而大大提高了构造主轴分析的效率和可靠性。图3、Pioneer4.90中实现的大地电磁最佳主轴方位的统计玫瑰图图4、Pioneer4.90中大地电磁最佳主轴方位的统计直方图; 个人分类: Pioneer|8380 次阅读|0 个评论

大地电磁可视化集成解释系统MT-Pioneer4.85演示版: 热度 3 陈小斌 2011-11-1 22:24; 抽时间做了一个MT-Pioneer4.85的演示版。演示版所有功能都与正式版没有差别，只是限制了数据工程的测线数和测点数。正式版中，一个数据工程可以创建任意条测线，一条测线中可以包含任意个测点。在演示版中，数据工程最多只能创建三条测线，每条测线最多只能包含10个测点。下载附件包含演示版整套软件、正式版的软件使用说明书，和30个实测点的EDI数据文件。 MTPioneerDemo.rar; 个人分类: Pioneer|7680 次阅读|6 个评论

大地电磁二维正反演模拟器: 热度 3 陈小斌 2011-5-12 12:17; （一）我博士阶段基于有限元直接迭代二维正演程序和NLCG二维反演程序做的一个小的外围计算软件，是我采用Delphi编的第一个软件。现在看来，软件的代码很烂（这里不包含代码），缺乏扩展性，但软件功能却还不错。（二）记得当初我编这个软件的主体功能花了九天九夜的功夫。大概是2001年的4月下旬，其时初学Delphi，Object Pascal的优雅和Delphi的强大优异将我从新浪艺术长廊论坛里拉扯出来。我离开那个泡菜坛子（三江油铺）十天，编得了这个程序，然后往三江油铺里添了以下几升重油：离别长廊十天，编得程序一个。单价定在五千元，可惜无人识货。熬了九夜通宵，更增白发几许。此生独钟有限元，伴我春秋共度。窗外春意渐浓，娇妻远在荆州。五月足坛花竞放，携妻还看龙舟。然后是五一长假，我跑到荆州的研究生小楼看意甲、欧冠和九龙渊的龙舟去了。从荆州回来，又到三江有月的油铺子，写了以下“合璧”诗：荆州楼兰（陈小斌、李白）五月荆州风，春残夏始炎。楼中闻呐喊，龙舟赛正酣。晓战随金鼓，宵眠抱玉鞍。愿将腰下剑，直为斩楼兰。后面那几句实在没有办法，总是在李诗仙的圈子里绕，最后只好这样了，呵呵。（三）相对而言，这个软件对于正演计算比较方便，对于反演，在数据准备阶段比较复杂。自从Pioneer中二维反演成熟以后，其反演功能我再未使用过，因此此软件主要用于大地电磁二维正演（带地形的、带海洋模型的模拟均可）。二维正演的结果有阻抗数据和视电阻率相位数据。阻抗数据可以直接导入Pioneer软件进行处理，视电阻率和相位数据则可直接用来在Grapher和Surfer软件中绘制曲线图和等值线图。所附软件中有相关说明和一个2005年杭州软件大比赛中所设计的地形模型，是当时以浙江大学徐世浙院士为首的组委会邀请石油大学戴世坤教授用他的软件设计的。该模型复杂，与实际情况较为接近，可作为MT正反演计算的标准模型使用。以下为该模型在所附软件中打开后的界面情况。 MT2DModeling.rar; 个人分类: 软件开发|9361 次阅读|3 个评论

大地电磁二维有限元直接迭代正演程序源代码: 热度 1 陈小斌 2011-5-12 09:18; 这是我的硕士阶段的主要成果之一，后来几经修正，目前仍然是我做二维模型正演计算的的主要工具，在我的多篇论文中用到了它，属于功勋代码。当前的这个版本名为MT-Sea，因其不仅能进行带地形的二维正演，同时还能进行海底模拟。只要在其中设计一个海水的电阻率值，则程序会自动搜索出海底位置并在海底测点上计算大地电磁响应。程序的使用说明没有。一个Delphi编制的配套模型设计软件将在整理后发布。这里附上全部的FORTRAN源代码。希望对相关工作人员，特别是研究生有所帮助。 Cxb_DIFE_New.rar; 个人分类: 专业探讨|9393 次阅读|2 个评论

大地电磁测深基本原理与应用课件: 热度 5 陈小斌 2011-5-6 17:39; 这个课件最开始是我在北大为本科生讲的一堂课，后来在应用部分加入了新的内容，在中科院研究生院为研究生授课。对于从事电磁测深方面的研究生、本科生应该有所帮助。下载链接地址： http://dl.dbank.com/c0ospbfff9; 个人分类: 专业探讨|9357 次阅读|4 个评论

谈谈大地电磁测深中一些基本概念（二）：静位移的校正: 热度 2 陈小斌 2010-8-17 01:52; 自去年写了介绍大地电磁视电阻率静位移现象的博文以后，至今已经一年多了，一直不愿意写（二）。事情太多太杂。最近好像看到说中国科学家只有三分之一的时间做科研，好多人还惊讶不已。事实是，对于那些大牛们而言，有三分之一的时间已经是很不错的了！言归正传。本来我想接着介绍大地电磁局部畸变和张量分解的问题，但最近一年多来接触到的情况，让我想继续介绍一下有关静位移校正的问题。正如我前面提到过，静位移问题是大地电磁中最难克服的问题。王家映教授去年、今年就这个问题做了几次报告，也持这个观点。王老师归纳了当今几乎所有用于静位移校正的方法，并指出都有其缺陷。但王老师最后将希望寄托在张量分解技术上面，这是个问题。我后续的文章（如果还写的话）将详细介绍张量分解与静位移之间的关系。这里需要强调：正是因为静位移因子无法确定，才导致张量分解技术得到的区域阻抗张量无法直接使用，大大限制了张量分解技术的实用价值。张量分解技术要想成为一项强有力的技术手段，还有待静位移校正技术的解决和支持。当前，在工程电磁法勘探中，采用空间滤波、首枝重合等技术手段对观测的大地电磁视电阻率数据进行批量式静位移校正，似已成为常用的资料处理手段，这是非常危险的。确实，经过批量式的滤波处理后，视电阻率剖面图看起来更加舒服、更能符合我们的视觉需要，但这不一定是地球的真实响应。不分青红皂白地滤波处理很可能会去除有用的区域构造响应，而产生假的构造。为什么这么说？因为静位移的确认至少满足两个条件：第一、视电阻率发生了整体性偏移；第二、两个方向的相位（Pxy、Pyx）不受影响，是重合的。当前校正方法中，无论是采用首枝重合法，还是空间滤波法，只要是批量式处理，都只利用了视电阻率整体性偏移这一个条件，而没有用到相位不变的条件。那么，是否存在这样的区域构造模型，也可使得视电阻率发生了很明显的偏移？如果存在，则对这类资料进行滤波处理，就会破坏我们需要的区域构造的响应。这样的模型是否存在呢？答案是肯定的，不仅存在，而且很常见。切穿到地表的直立断层，由于其两侧电阻率的突变，就会产生这样的响应。图1所示为三个切穿到地表的直立断层某一频率的剖面响应，可见TM（蓝点）模式的视电阻率曲线发生了很大跳跃性变化，这是断层的响应，不是小异常体的静位移效应。图2为该二维理论模型中某断层附近一测点的视电阻率和相位随频率变化的曲线。可见视电阻率和相位首支都不重合，都产生了明显的偏移现象，但同时，相位曲线也产生了分离现象，清楚地表明这不是静位移效应。如果采用空间滤波的方法将图1、图2所示的视电阻率曲线进行光滑，则反演结果中不可能再是三条直立断层了，因为其所用的反演数据已经不再是三条直立断层的响应数据了。以上模型使得视电阻率和相位都产生了偏移或分离现象，从而可以比较容易区分静位移和区域断层构造响应。有没有这样的区域构造响应，其高频处视电阻率表现为偏移现象，而相位重合的？我只能说不知道。不过就我目前所做过的理论模型、所阅读的文献看，还没有遇到这种情况。实测资料中比较难于处理的是数据受到了噪声的影响，有时候很难判断相位曲线究竟是分离的还是合拢的。无论如何，对于观测数据进行批量式静位移校正，一定要慎之又慎！图1 单频率二维模型的正演响应沿剖面的变化。二维模型中，从左到右共有三条直立断层切穿地表。蓝色为TM极化模式数据，红色为TE极化模式数据；上为视电阻率，下为相位曲线。图2 切穿地表的断层附近，首支分开的视电阻率和相位曲线。视电阻率的静位移发生在低频段10S以下部分，高频部分的曲线分离并不是真的静位移引起的。; 个人分类: 专业探讨|10794 次阅读|6 个评论

WingLink不过如此: 热度 2 陈小斌 2010-6-5 00:45; 今天看了世界上最著名的大地电磁解释软件WingLink的演示和主要的操作过程，真是对该软件大失所望。不夸张地说，与我自己编的软件Pioneer相比，差距不是一点点。而Pioneer现在还是默默无闻的啊—— Pioneer的主要优势在于其完全出自我一人之手。从整个设计思路到源码编写，都是一个人，这样整合性就好得多。还有就是，我们课题组的人，还有少数几位朋友用Pioneer完成了大量的科研项目。从2002年开始，Pioneer一直在实践中不断地改进，从未间断。所以一定要有信心，只要持之以恒地做一件事，总会做得好的。目前主要的遗憾是，Pioneer中的二维反演核心算法是MIT的，还不是我自己的。Pioneer采用多线程技术调用NLCG执行程序进行二维反演的并列计算的。我预备今年下半年自己编一个二维反演程序，希望能够超过NLCG二维反演程序，就像我的一维ARIA反演程序盖过著名的一维OCCAM一样。; 个人分类: Pioneer|16687 次阅读|14 个评论

谈谈大地电磁二维反演中几个参数的意义: 热度 4 陈小斌 2010-3-20 01:32; 大地电磁二维反演牵涉到一些参数的选取。对于不同的二维反演算法，有不同的参数设计方式，其中有几个是通用的。以下主要以目前世界上应用最广泛的MIT开发的非线性共轭梯度法（NLCG）二维反演程序为例，对其加以说明。这些参数在国内外一些场合中出现了很多误读。 1）RMS（Root Mean Square）即均方根，在大地电磁二维反演中用以表征反演拟合程度，因此，应该理解为拟合残差的均方根。对于带误差的观测数据而言，拟合的好坏不单单是响应值与观测值的残差，还要将残差除以观测误差，因此，在MT二维反演中RMS进一步被理解为拟合残差比的均方根。现在这样就好解释了，当RMS=1，表示反演拟合水平与观测数据的误差值在最小二乘的意义上是相等的，这时反演已经达到拟合要求了，继续拟合将要拟合观测误差，从而带来不存在的冗余构造。事实上，对于实际的MT观测观测数据而言，反演拟合很难使得RMS=1，除非将数据门槛误差取得很大。 RMS值非常容易被误读为拟合相对误差，即RMS=1被理解为拟合误差已经达到观测值的1%。根据上面的解释，很显然，这个误读差别太大了。这种误读在国外也存在。2006年我在西班牙参加第18届国际地球电磁感应学术讨论会时，一名印度学者给出的RMS值都是百分之几，让一些大学者如Alan Jones、Constable等人揪着问了很久，结果是鸡同鸭讲，谁也没弄清楚对方的意图。 2）门槛误差（Floor Error）：门槛误差是我翻译的，不知是否准确。这个参数是NLCG中所独有的。其设计原理是将观测数据中误差低于门槛误差值的数据全部设为该门槛误差值。因此，首先，这个值不是用来替代观测数据中的误差的，它只是替代其中的一部分（那些误差比该值还小的值）；其次，这个值取的是视电阻率对数的误差，按照误差传递原理，视电阻率对数的误差实际上是视电阻率的误差除以视电阻率值，即为视电阻率的相对误差，无量纲，在NLCG中以百分数的分子形式输入。由于视电阻率和阻抗相位可以通过阻抗联系起来，视电阻率对数的误差相当于阻抗相位误差的两倍，故该百分值除以2即相当于相位误差。比如视电阻率的门槛误差是2%，则相位的门槛误差则为0.01弧度。这里经常容易引起误读的是相位的误差。因为视电阻率的门槛误差是2%，故相位的门槛误差常被认为是1%。百分数代表的是一种比例关系，是相对误差，而阻抗相位中，相对误差没有任何意义。如果把相位值看作是某种方位的话，角度的大小无非是代表不同的方位，其量值没有任何其他的意义。举个例子，观测值80度处的2度误差和观测值10度处的2度误差是完全等同的，并不意味着80度处观测精度比10度处的高。另一个误读是将视电阻率2%的门槛误差说成是视电阻率对数的误差0.02，这样说实际上也是可以的，只是有些拗口，没有理解视电阻率对数的误差实际上就是视电阻率的相对误差。之所以要设置门槛误差，主要是考虑到反演中，误差项被置于分母的位置，如果不做这个限制，则当有观测数据误差为0时将不能反演。OCCAM反演程序中就有这个问题，无法用不带误差的数据进行反演。 3）正则化因子（一般用符号表示）：这个实际上是比较好理解的。正则化因子实际上可视为一个加权系数，将数据拟合的目标函数和模型约束（粗糙度）目标函数联合起来，构成总目标函数。我们最近的研究结果表明，在反演迭代的不同时期，正则化因子应该取不同的值为好。但在NLCG二维反演程序中，该值是一个经验的常数，从反演开始到最后，正则化因子不变。这个值实际上起到了一个折中的作用，不让反演只拟合观测数据（因为单纯由数据项构成的反演方程矩阵经常是欠定的），也不让反演只照顾模型的光滑度，而是既要在一定程度上拟合数据，挖掘数据的分辨率，又要求模型具有较好的光滑度，以减少反演中的冗余构造。实际上NLCG这么使用正则化因子并不是非常恰当的。正则化反演的真正意义应该是用尽量光滑的模型去拟合观测数据，即数据要得到充分的拟合，模型也要充分光滑，要求两个目标函数都能达到极值。OCCAM反演采用线性搜索的办法，在一次迭代中，采用不同的正则化因子计算多次反演，然后挑选出使数据拟合最好的正则化因子中最大的那一个作为反演的正则化因子。但OCCAM的缺点在于每次迭代需要多次求解反演方程，速度极慢。我们正在发展新的大地电磁二维自适应正则化反演算法，该算法已在一维反演中得到了非常成功的应用。; 个人分类: 专业探讨|11645 次阅读|7 个评论

大地电磁可视化系统-MTPioneer4.5: 热度 2 陈小斌 2010-3-7 15:43; 发几个图片 1）启动画面 2）启动后主界面 3）打开数据工程后的点位图分布 4）反演菜单和处于编辑状态下的视电阻率 5）NLCG二维反演参数设定 6）二维反演网格设计 7）制作二维反演的测点中心网格 8）带地形二维反演——地形网格的自动生成 9）多任务的反演执行功能（可以同时执行N个反演任务，只要你的计算机内存允许） 11）多任务反演结果数据的管理——反演的基本信息 12）多任务反演结果数据的管理——二维反演的迭代收敛情况 13）多任务反演结果数据的管理——反演逐测点的拟合 13）多任务反演结果数据的管理——反演逐频点的拟合 14）多任务反演结果数据的管理——二维反演结果的显示（未插值细化） 15）多任务反演结果数据的管理——二维反演结果的显示（插值细化）; 个人分类: Pioneer|10456 次阅读|6 个评论

大地电磁NLCG二维反演程序的一些小问题?: 热度 7 陈小斌 2009-7-29 14:41; MIT的Mackie和Rodi开发的大地电磁（MT）二维非线性共轭梯度法（NLCG）反演程序非常著名，目前可能是MT中应用最广泛的二维反演程序。其主要优点是反演时可以避免直接求解雅可比矩阵，一次反演迭代只需3次正演，从而大大节省了计算量；同时该算法与RRI以及其他的一些近似方法方法不同，不是用一维的雅可比矩阵去构建二维雅可比矩阵，是真二维反演，因此具有较高的模型分辨率和反演稳定性。最近在进行反演拟合结果的比较上，将其拟合曲线导入我自己编制的可视化软件进行处理和数据分析时，发现NLCG计算的反演RMS与我的软件计算的RMS不一致，我的这个偏大。我打开源代码，对二者的计算过程进行仔细地对比，发现NLCG二维反演程序在处理数据误差的过程中有两个方面的忽视： 1）视电阻率方差计算的问题。由于有些测点的视电阻率可能进行静位移校正，即该测点所有频率的视电阻率需要乘以一个静位移常数因子，那么，按照误差传递原理，反演计算中，该测点的数据观测误差值也应乘以该静位移因子，但程序中没有进行此项操作； 2）相位方差的单位转换问题。反演输入文件中的阻抗相位及其观测误差数据是以度为单位的，在NLCG二维反演程序中，阻抗相位值本身被转化为弧度值，而其观测误差仍然保持为角度值。此处忽视使得反演中阻抗相位的权值大大降低，而视电阻率的权值大大升高，是不合理的。更正后NLCG反演的RMS值增大了，与我的软件计算的结果一致。; 个人分类: 专业探讨|10489 次阅读|11 个评论

关于时谐因子与波数开方的取值: 陈小斌 2008-12-7 03:30; 有耗媒质时谐电磁场问题的处理经常会遇到时谐因子的选择和波数开方的问题。需要进行非常仔细的处理，一不小心就可能出错。经常的仔细会带来没必要的重复性工作。现在我把其完整的选择过程保存于此，以备查询。关于时谐因子与波数开方的取值; 个人分类: 读书积累|6873 次阅读|0 个评论

从国产三维大地电磁仪试验成功说起: chrujun 2008-11-1 22:15; 昨天下午三点钟，我和何兰芳一行5人到达河北易县县城西北3公里左右的一处丘陵地，开展国产大地电磁仪样机和进口大地电磁仪V5-2000的对比试验工作。经过大家的一阵忙碌，终于布置好了一台V5-2000、两台国产样机的数据采集设置。数据采集设置成今天上午7：30停止。安排一名当地人夜间看守仪器后，我们返回县城休息。尽管通过多次室内和野外对比试验，我深信这次试验结果一定能够到达要求，研制出国际先进水平大地电磁探测仪已是指日可待。但我还是有点担心数据采集出现什么问题，让到手的成功飞走了。尽管这种问题还从来没有出现过。当预知只要成功采集数据试验就能成功的时候，我心情特别兴奋和激动。胜利是如此地近，得之又非常地艰难。尽管晚上12点过才睡觉，但总是睡不着，真后悔晚上没有喝点酒来麻醉自己。早晨5点半更是一点睡意都没有了，只好起床练腹肌、练拳击、练气功、练铁砂掌、练铁砂拳，总是折腾过不停，尽管我几个月没有锻炼过身体了。终于熬到上午7点钟，出发的时刻到了。驱车来到试验现场，连上笔记本电脑一看，两台样机全部正常完成数据采集，数据全部成功回收。何兰芳紧张地对测量的大地电磁信号分析和计算。经过短暂而又紧张的等待后，计算结果出来了。样机和国外仪器V5-2000采集的数据基本重合，测量误差符合规定要求。我们终于首次在国内研制出性能与国际先进水平一致的三维大地电磁探测仪! 所有关键技术全部攻克，距形成产品的日期已经不远了。这两天口腔溃疡发作了。由于近段时间相继攻克了仪器研制中的一些关键问题，总是处于一种亢奋状态。经常是早上2点睡觉，7点起床。去年的时候，仪器研制碰到难题，经常想问题，导致晚上睡不着。仪器研制快成功了，由于兴奋同样也睡不着。身体同样受到折磨。今天晚上终于可以安心睡觉了。要研制出达到国外先进仪器同等性能的仪器，非常之难。两年前的这个时候，我还没有学习过数字信号处理器（DSP)及其编程。样机所采用的FREESCALE 24位定点DSP，国内几乎没有人用过。通过文献检索发现国内只有几个人在DSP评估板上做了一些工作，对项目的帮助不大。一切都从研读厂家提供的技术资料开始，从DSP芯片资料、汇编语言程序设计、开发工具使用、数字信号处理算法，到算法设计与仿真、汇编程序编写、联机调试、嵌入式软件开发、网络采集程序开发，突破了一个个难关。光是DSP这一块的英文资料就研读了5000多页，更不用说一行行的汇编语言编写和调试，到仪器的整个软件系统开发和测试。两年前，怀着挑战进口地球物理仪器的信心和勇气，一定要为国产地球物理仪器争气，绝不服输的坚定信念，我拍着胸脯接受了任务。今天看来，我的选择是完全正确的。作为年富力强的青年人，只有敢于接受挑战，勇攀科学高峰，通过实践提高和锻炼自己，才能够真正实现自我成长。不要怕没有经验，没有干过，没有学过，就是怕有畏惧失败心里、不敢干、不想学。年青人就要敢学、敢干、敢想，才能够在黄金年龄段最大限度实现人生价值。一个难关攻克了，新的任务又摆在了我面前。根据我的设想和计划，新研制的仪器是一款革命性的电法勘探仪器，代表若干年后电法勘探仪器的发展趋势和方向。一旦研制成功，将在世界范围内处于领先水平。该仪器的研制难度更大、更富有挑战性，更值得我去做。在这个时候，我要特别感谢作出大量艰苦工作的学生仇洁婷、卢祥弘和席玉萍。他们的付出对项目的成功起到了非常重要的作用。同时万分感谢对研究给予大力支持的综合物化探事业部领导。陈儒军 2008年11日1日晚于中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司博士后公寓，河北涿州。; 个人分类: 陨石秘密|1653 次阅读|4 个评论

今天徒手抓了一直会飞的小鸟，又放归自然！: chrujun 2008-6-23 23:32; 想一想能不能徒手抓住三只会飞的鸟吧？今天我终于实现这个目标了！12年前的秋天，我在河北郑州一带做大地电磁探测工作，负责仪器操作。由于仪器在一个测点采集数据的时间一般在3个小时以上，我在等待仪器采集数据时趴在仪器边缘睡着了。不知什么时候，扑扑的声音把我吵醒了，感觉怀里有东西在动来动去，我向怀里一抓，真是奇迹啊，怀里不知什么时候飞进去了一只鸟！抓出来一看，长长尾巴，从来没有看见过的鸟在我手中试图挣扎。我很高兴，把它仔细端详一会后放了，让可爱的鸟再找一个新家去。同样是1996年的秋天，同样是在河南的野外，我看见100米外有只鸽子在地上跳来跳去，赶快跑过去，几下就把那只鸽子抓回来了。一起干活的朋友建议把鸽子吃了，我没有同意。鸽子让我抓住是什么原因呢，是不是生病了？我把手一松开，鸽子高兴地飞向了远方。我到现在也没有搞懂，鸽子为什么回让我抓住它呢？今天下午1：50分左右，我从博士后公寓到东方地球物理公司综合物化探事业部仪器维修站（河北涿州）做试验。在公路边的人行道边上发现一只小鸟在地上跳来跳去，经过几番努力就把它抓在手里。这只小鸟刚会飞，估计是天气太热，小鸟受不了飞不起来了。我发现小鸟的嘴巴特别大，相当于它身体的一半大。我边走边找地方，最后把小鸟放在了路边一个比较大的草丛里。草丛里比较凉快，幸运的话还可以找到小虫子吃。我发现小鸟高兴地跑进了草丛深处，这才放心地去上班了。直到现在我还挂念那只小鸟，希望它今天平安，快活地回到妈妈身边！陈儒军 2008-6-23 23：32 记于博士后公寓; 个人分类: 我的经历|10133 次阅读|1 个评论

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标签: 大地电磁

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