CN113671581B - 瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统，除初始时间步长进行预设次数的时间步进迭代外，其余时刻的时间步长都是由当前时刻地电模型中地下介质的视电导率来控制并确定的，能够自适应调整获取合适的时间步长，对于存在高电导率对比的地电模型，总的时间迭代步数能够显著减少，具有更好的适应性，充分利用了瞬变场的体积效应，有效提高正演模拟的计算效率。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统。
背景技术
瞬变电磁法利用接地电极或不接地回线向地下发射双极性脉冲电流，地下介质在其激发下的感应涡流产生随时间变化的二次场，在一次场的间歇期，使用接收线圈测量磁场信号，通过对二次场信号的提取和分析，从而达到探测地下地质体的目的。目前作为主要的非地震方法之一，广泛应用于近地表资源、环境、工程探测中。
正演模拟对于典型异常体响应特征的分析和瞬变电磁法数据的反演解释具有关键意义。三维有限差分是瞬变电磁法最常用的三维正演方法之一，其具有非常好的并行效率，在利用多核CPU、GPU加速的情况下，能够非常迅速的进行时间步进迭代，快速获取正演结果。
目前，经典的瞬变电磁法三维有限差分正演方法中，假设介质的电磁本构关系是线性的且与时间无关，为确保时间步进迭代始终稳定而引入空气中的假定介电参数，该参数随着时间步进迭代过程逐渐变化。时间迭代步进过程中的时间迭代步长由地下介质的最小电导率进行控制。但是对于一些地下存在空洞等低导异常体的情况，由于低导异常体的电导率接近于0，即使将其近似为有限电阻导体，其电导率也是极小，则时间迭代步长就受到低导异常体的控制，相比于无异常体情况，正演所需的时间迭代步数和计算时间会大幅增加，使得正演效率极大的降低。
为此，现急需提供一种瞬变电磁三维有限差分正演方法。
发明内容
本发明提供一种瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统，用以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明提供一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，包括：
根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；
基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；
将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；
基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束；
其中，所述目标时间步长基于当前时刻所述地电模型中地下介质的视电导率确定。
根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述目标时间步长具体基于如下方式确定：
基于当前时刻的所述视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长；
基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长。
根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述基于当前时刻的所述视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长，具体包括：
基于当前时刻的所述视电导率、所述地下介质的最小磁导率、所述地电模型中离散的最小网格间距以及当前时刻进行的时间步进迭代中电流完全关断后的延迟时间，确定所述备选目标时间步长。
根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长，具体包括：
若判断获知当前时刻的视电导率增大，则基于第一预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最小值，确定所述目标时间步长；
若判断获知当前时刻的视电导率减小，则基于第二预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最大值，确定所述目标时间步长；
其中，所述第一预设倍数大于所述第二预设倍数。
根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述视电导率基于每个时间量级范围内进行预设次数的二分法搜索计算得到；所述二分法搜索计算的停止条件包括：
基于当前搜索计算得到的所述视电导率，执行三维有限差分正演模拟得到的模拟结果数据与所述地电模型的观测数据之间的相对偏差小于预设阈值。
根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述二分法搜索计算的停止条件具体包括：
其中，dapp为所述模拟结果数据，dobs为所述观测数据，D为所述预设阈值。
根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长，具体包括：
基于空气中的磁导率、所述地电模型中离散的最小网格间距以及所述地下介质的最小电导率，确定所述初始时间步长。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述瞬变电磁三维有限差分正演方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述瞬变电磁三维有限差分正演方法的步骤。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述瞬变电磁三维有限差分正演方法的步骤。
本发明提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统，包括：根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束。除初始时间步长进行预设次数的时间步进迭代外，其余时刻的时间步长都是由当前时刻地电模型中地下介质的视电导率来控制并确定的，能够自适应调整获取合适的时间步长，对于存在高电导率对比的地电模型，总的时间迭代步数能够显著减少，具有更好的适应性，充分利用了瞬变场的体积效应，有效提高正演模拟的计算效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的地电模型的结构示意图；
图4是常规方法和本发明方法的对比模拟结果示意图；
图5是本发明提供的瞬变电磁三维有限差分正演系统的结构示意图；
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，经典的瞬变电磁法三维有限差分正演方法是基于一种修改的Du Fort-Frankel差分格式实现的正演方法，在修改的Du Fort-Frankel格式中，假设介质的电磁本构关系是线性的且与时间无关，则无源情况下的瞬变电磁控制方程组可以表述为
其中，E为电场，H为磁场，σ为电导率，μ为磁导率，γ为空气中的假定介电参数，是修改的Du Fort-Frankel格式中为确保时间步进迭代始终稳定而引入的，该参数随着时间迭代步进过程逐渐变化。采用显示时间步进迭代方案可简要表述为：
时间迭代步长Δtn可以表述为：
其中，σmin为地电模型中地下介质的最小电导率，μmin为地电模型中地下介质的最小磁导率，对于非磁性介质而言一般称为真空磁导率，α为常数，其典型值可以为0.1，tn是第n次时间步进时电流完全关断后的延迟时间。可见，现有技术中时间步长由地电模型中地下介质的最小电导率来控制。
然而，对于一些地下存在空洞等低导异常体的地电模型，由于低导异常体的电导率接近于0，即使将其近似为有限电阻导体，其电导率也是极小，则时间迭代步长就受到低导异常体的控制，相比于无异常体情况，对计算效率产生大的影响。如公式(5)所示，假如在电导率为0.01S/m的围岩中，存在一个电导率仅为0.0001S/m的低导异常体，那么时间步长就受到低导异常体的控制，相比无异常体情况最高可减小10倍，正演所需的时间迭代步数和计算时间也会相应的增加10倍，使得正演效率极大的降低。为此，本发明实施例中提供了一种瞬变电磁三维有限差分正演方法。
本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，将公式(5)中的σmin不再直接设定为地下介质的最小电导率，而是设定为当前时刻的视电导率。那么σmin实际上是动态自适应调整的，当瞬变电磁场扩散到高导体异常体时，σmin会变大，相应的时间步长可以变大，而当瞬变电磁场扩散到低导异常体时，σmin会变小，相应的时间步长也会变小。由于瞬变电磁场体积效应的存在，不管什么情况下，σmin会大于模型中地下介质最小电阻率值，而且在物理上是合理的，从而提高瞬变电磁法的三维有限差分正演效率。
图1为本发明实施例中提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S1，根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；
S2，基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；
S3，将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；
S4，基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束；
其中，所述目标时间步长基于当前时刻所述地电模型中地下介质的视电导率确定。
具体地，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，其执行主体为服务器，该服务器可以是本地服务器，也可以是云端服务器，本地服务器具体可以是计算机等，本发明实施例中对此不作具体限定。
首先执行步骤S1，根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长。地电模型的模型参数可以包括地电模型中离散的最小网格间距等。根据地电模型的模型参数可以确定初始时间步长，将时间步长设置为初始时间步长，即可进入后续步骤。
然后执行步骤S2，根据初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟。预设次数可以根据需要进行设置，例如可以设置为100次，也可以设置为其他数值，本发明实施例中对此不作具体限定。在进行时间步进迭代过程中，可以执行三维有限差分正演模拟，具体模拟方式可以依据常规模拟方式实现，本发明实施例中不再赘述。在进行预设次数的时间步进迭代后，执行步骤S3。
然后执行步骤S3，将时间步长设置为当前时刻的目标时间步长，目标时间步长可以根据当前时刻地电模型中地下介质的视电导率确定。其中，视电导率是视电阻率(apparent resistivity)的倒数，视电阻率是用来反映岩石和矿石导电性变化的参数。在地下岩石电性分布不均匀(即有两种或两种以上导电性不同的岩石或矿石)或地表起伏不平的情况下，若仍按测定均匀水平大地电阻率的方法和计算公式求得的电阻率则称之为视电阻率，以符号ρs表示，单位和电阻率相同，为Ω·m。由于在地下存在多种岩石的情况下用电阻率法测得的电阻率，不是某一种岩石的真电阻率。它除受各种岩石电阻率的综合影响外，还与岩、矿石的分布状态(包括—些构造因素)、电极排列等具体情况有关，所以称它为视电阻率。
最后执行步骤S4，根据目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束。其中，预设时长可以根据需要进行设定，例如可以设定为1ms、10ms、100ms等，本发明实施例中对此不作具体限定。
本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，包括：根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束。除初始时间步长进行预设次数的时间步进迭代外，其余时刻的时间步长都是由当前时刻地电模型中地下介质的视电导率来控制并确定的，能够自适应调整获取合适的时间步长，对于存在高电导率对比的地电模型，总的时间迭代步数能够显著减少，具有更好的适应性，充分利用了瞬变场的体积效应，有效提高正演模拟的计算效率。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述目标时间步长具体基于如下方式确定：
基于当前时刻的所述视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长；
基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长。
具体地，本发明实施例中，在确定目标时间步长时，首先根据当前时刻的视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长。在计算当前时刻的备选目标时间步长时，可以采用上述公式(5)进行计算。即可以通过当前时刻的视电导率、地下介质的最小磁导率、地电模型中离散的最小网格间距以及当前时刻进行的第n次时间步进迭代中电流完全关断后的延迟时间，确定时间步长，然后将该时间步长作为备选目标时间步长。
然后，根据备选目标时间步长确定出最终所需的目标时间步长。本发明实施例中，可以直接将备选目标时间步长作为目标时间步长，也可以将备选目标时间步长与前一时刻的时间步长结合，共同确定目标时间步长，本发明实施例中对此不作具体限定。
本发明实施例中，通过成熟的公式计算备选目标时间步长，再通过备选目标时间步长确定目标时间步长，可以使得目标时间步长的计算过程更加简化且易于实现，进而保证正演模拟的计算效率。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长，具体包括：
若判断获知当前时刻的视电导率增大，则基于第一预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最小值，确定所述目标时间步长；
若判断获知当前时刻的视电导率减小，则基于第二预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最大值，确定所述目标时间步长；
其中，所述第一预设倍数大于所述第二预设倍数。
具体地，本发明实施例中，为避免目标时间步长因为视电阻率的变化而产生突变，可以将备选目标时间步长与前一时刻的时间步长结合，通过前一时刻的时间步长对目标时间步长的变化进行限制，使目标时间步长的增长或者减小不超过一定的阈值。
首先当前时刻的视电导率的变化趋势，变化趋势包括增大和减小。
若当前时刻的视电导率增大，可以根据第一预设倍数的前一时刻的时间步长，以及备选目标时间步长之间的最小值，确定目标时间步长。第一预设倍数可以根据需要进行设定，可以设定为略大于1，例如可以设置为1.003等，本发明实施例中对此不作具体限定。
若当前时刻的视电导率增大，有如下公式：
其中，Δtn-1为前一时刻的时间步长，T1为第一预设倍数。
若当前时刻的视电导率减小，可以根据第二预设倍数的前一时刻的时间步长，以及备选目标时间步长之间的最大值，确定目标时间步长。第二预设倍数小于第一预设倍数，第二预设倍数可以根据需要进行设定，可以设定为略小于1，例如可以设置为1/1.003等，本发明实施例中对此不作具体限定。
若当前时刻的视电导率减小，有如下公式：
其中，Δtn-1为前一时刻的时间步长，T2为第二预设倍数。
本发明实施例中，通过当前时刻的视电导率的变化趋势，再结合前一时刻的时间步长，确定出目标时间步长，可以避免目标时间步长因视电阻率的变化而产生突变，进而使正演模拟过程更加平稳。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述视电导率基于每个时间量级范围内进行预设次数的二分法搜索计算得到；所述二分法搜索计算的停止条件包括：
基于当前搜索计算得到的所述视电导率，执行三维有限差分正演模拟得到的模拟结果数据与所述地电模型的观测数据之间的相对偏差小于预设阈值。
具体地，本发明实施例中，由于视电导率的变化通常是比较缓慢的，因此可以每个时间量级范围内计算预设次数的视电导率即可。例如在10-5～10-4s的时间量级范围内计算预设次数的视电导率，在10-4～10-3s的时间量级范围内也计算预设次数的视电导率。
视电导率可以在每个时间量级范围内进行预设次数的二分法搜索计算。得到时间量级范围是指相邻两个10的指数次幂之间的时间范围，例如10-3s-10-4s、10-4s-10-5s等。预设次数可以根据需要进行设置，例如可以设置为10，即每个时间量级范围内包含有10个时间点，在每个时间点可以通过二分法搜索计算视电导率，也即每个时间量级范围可以对应计算出10个视电导率以及10个时间步长。在每两个相邻的视电导率计算时间点之间各时刻对应的时间步长可以与相邻的视电导率中前一视电导率计算得到的时间步长相等。
本发明实施例中，二分法搜索计算的停止条件可以是基于当前搜索计算得到的视电导率，执行三维有限差分正演模拟得到的模拟结果数据与地电模型的观测数据之间的相对偏差小于预设阈值。相对偏差可以是模拟结果数据与观测数据之差，与观测数据的比值的绝对值，预设阈值可以根据需要进行设定，例如可以设定为0.01％。
即有：
其中，dapp为所述模拟结果数据，dobs为所述观测数据，D为所述预设阈值。
本发明实施例中，在每个时间量级范围内进行预设次数的二分法搜索计算得到视电导率，可以降低计算量，提高正演效率。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长，具体包括：
基于空气中的磁导率、所述地电模型中离散的最小网格间距以及所述地下介质的最小电导率，确定所述初始时间步长。
具体地，本发明实施例中，在确定初始时间步长时，可以通过如下公式进行计算：
Δtinit＝cΔtμ0σminΔmin (9)
其中，μ0为空气中的磁导率，cΔt为一个根据不同地电模型调整的系数，典型值为5，Δmin为地电模型中离散的最小网格间距。
如图2所示，为本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法的完整流程示意图，如图2所示，该方法包括：
开始；
设置初始时间步长；
更新模拟时间与数据，该数据可以包括执行三维有限差分正演模拟得到的模拟结果数据与地电模型的观测数据等；
判断是否达到预设时长，如果达到则结束；否则执行下一步；
判断是否为计算视电导率的时间点，若是则计算视电导率，并技术目标时间步长，然后继续更新模拟时间与数据；若否则直接更新模拟时间与数据。
综上所述，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，时间步长的控制因子由当前数据的视电导率替代地电模型中地下介质的最小电导率，使得时间步长能够进行自适应调整。相对于使用最小电导率来控制的方法，对于一些电导率对比大的地电模型，总的时间迭代步数能够显著减少，计算效果能够有效提高。而且，本发明实施例中，仅对每个时间量级范围内的若干个时间点进行视电导率计算，视电导率的计算时间可以忽略不计，且视电导率的整体变化是比较缓慢的，在进行下一次视电导率计算前，可直接采用前一时间点计算得到的视电导率值计算时间步长。
本发明实施例提供的时间步长能够根据当前时刻的视电导率进行自适应调整的瞬变电磁三维有限差分正演模拟方法，解决了现有方法需要依靠最小电导率或者依靠经验来设定时间步长的问题，且在大部分情况下，计算效率能够得到明显的改善，在保证精度的同时提高计算效率。
在上述实施例的基础上，采用如图3所示的地电模型对常规方法和本发明方法进行对比测试。地电模型的左侧是一个电导率为0.001S/m的半空间，右侧是一个电导率为0.01S/m的半空间，中间嵌入了一个电导率为0.1S/m的异常体，异常体埋深为80m，厚度为60m，水平两个方向的尺寸均为400m。一架直升机拖曳着航空瞬变电磁的发射和接收线圈以30m的吊舱离地高度经过模型左右半空间的分界点。采用常规方法和本发明方法的对比模拟结果如图4所示。常规方法正演的时间步进迭代次数为11716，耗时20.4s，本发明方法正演的时间步进迭代次数为9263，耗时16.1秒，计算效率提高了26.7％。
如图5所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种瞬变电磁三维有限差分正演系统，包括：
第一设置模块51，用于根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；
第一迭代模块52，用于基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；
第二设置模块53，用于将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；
第二迭代模块54，用于基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束；
其中，所述目标时间步长基于当前时刻所述地电模型中地下介质的视电导率确定。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演系统，还包括目标时间步长确定模块，用于：
基于当前时刻的所述视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长；
基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演系统，所述目标时间步长确定模块，具体用于：
基于当前时刻的所述视电导率、所述地下介质的最小磁导率、所述地电模型中离散的最小网格间距以及当前时刻进行的时间步进迭代中电流完全关断后的延迟时间，确定所述备选目标时间步长。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演系统，所述目标时间步长确定模块，还具体用于：
若判断获知当前时刻的视电导率增大，则基于第一预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最小值，确定所述目标时间步长；
若判断获知当前时刻的视电导率减小，则基于第二预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最大值，确定所述目标时间步长；
其中，所述第一预设倍数大于所述第二预设倍数。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演系统，所述视电导率基于每个时间量级范围内进行预设次数的二分法搜索计算得到；所述二分法搜索计算的停止条件包括：
基于当前搜索计算得到的所述视电导率，执行三维有限差分正演模拟得到的模拟结果数据与所述地电模型的观测数据之间的相对偏差小于预设阈值。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演系统，所述二分法搜索计算的停止条件具体包括：
其中，dapp为所述模拟结果数据，dobs为所述观测数据，D为所述预设阈值。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演系统，所述第一设置模块，具体用于：
基于空气中的磁导率、所述地电模型中离散的最小网格间距以及所述地下介质的最小电导率，确定所述初始时间步长。
具体地，本发明实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演系统中各模块的作用与上述方法类实施例中各步骤的操作流程是一一对应的，实现的效果也是一致的，具体参见上述实施例，本发明实施例中对此不再赘述。
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行上述各实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，该方法包括：根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束；其中，所述目标时间步长基于当前时刻所述地电模型中地下介质的视电导率确定。
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，该方法包括：根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束；其中，所述目标时间步长基于当前时刻所述地电模型中地下介质的视电导率确定。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例中提供的瞬变电磁三维有限差分正演方法，该方法包括：根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束；其中，所述目标时间步长基于当前时刻所述地电模型中地下介质的视电导率确定。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，其特征在于，包括：
根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；
基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；
将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；
基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束；
其中，所述目标时间步长基于当前时刻所述地电模型中地下介质的视电导率确定；
其中，所述目标时间步长具体基于如下方式确定：
基于当前时刻的所述视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长；
基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长；
其中，所述基于当前时刻的所述视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长，具体包括：
基于当前时刻的所述视电导率、所述地下介质的最小磁导率、所述地电模型中离散的最小网格间距以及当前时刻进行的时间步进迭代中电流完全关断后的延迟时间，确定所述备选目标时间步长；
其中，所述基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长，具体包括：
若判断获知当前时刻的视电导率增大，则基于第一预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最小值，确定所述目标时间步长；
若判断获知当前时刻的视电导率减小，则基于第二预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最大值，确定所述目标时间步长；
其中，所述第一预设倍数大于所述第二预设倍数。
2.根据权利要求1所述的瞬变电磁三维有限差分正演方法，其特征在于，所述视电导率基于每个时间量级范围内进行预设次数的二分法搜索计算得到；所述二分法搜索计算的停止条件包括：
基于当前搜索计算得到的所述视电导率，执行三维有限差分正演模拟得到的模拟结果数据与所述地电模型的观测数据之间的相对偏差小于预设阈值。
3.根据权利要求2所述的瞬变电磁三维有限差分正演方法，其特征在于，所述二分法搜索计算的停止条件具体包括：
其中，dapp为所述模拟结果数据，dobs为所述观测数据，D为所述预设阈值。
4.根据权利要求1所述的瞬变电磁三维有限差分正演方法，其特征在于，所述根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长，具体包括：
基于空气中的磁导率、所述地电模型中离散的最小网格间距以及所述地下介质的最小电导率，确定所述初始时间步长。
5.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述瞬变电磁三维有限差分正演方法的步骤。
6.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述瞬变电磁三维有限差分正演方法的步骤。
7.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述瞬变电磁三维有限差分正演方法的步骤。
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