基于GPU并行的时间域全波形优化共轭梯度法快速GPR双参数反演

Release time:2019-11-22

Impact Factor:0.829

DOI number:10.6038/cjg2018L0531

Affiliation of Author(s):中南大学地球科学与信息物理学院

Teaching and Research Group:应用地球物理系

Journal:地球物理学报

Place of Publication:中国

Funded by:41574116，41774132，2015CX008，NCET-12-0551，2014JSJJ001，CX2017B052

Key Words:探地雷达；全波形反演；共轭梯度法；维度提升；ＧPＵ并行

Abstract:探地雷达； 全波形反演； 共轭梯度法； 维度提升；GPU并行 探地雷达（GPR）时间域全波形反演计算量巨大，内存要求高，在微机上计算难度大． 本文中作者基于GPU并行加速的维度提升反演策略，采用优化的共轭梯度法，避免了Hessian矩阵的计算，在普通微机上实现了时间域全波形二维GPR双参数（介电常数和电导率）快速反演．论文首先推导了二维TM波的时域有限差分法（FDTD）的交错网格离散差分格式及波场更新策略． 然后，基于Lagrange乘数法，将约束问题转化为无约束最小问题，构建了共轭梯度法反演目标函数，采用Fletcher-Reeves公式与非精确线搜索 Wolfe准则，确保了梯度方向修正因子及迭代步长选取的合理性． 而GPU并行计算及维度提升反演策略的应用，数倍地提升了反演速度． 最后，开展了３个模型的合成数据的反演实验，分别从观测方式、梯度优化及天线频率等方面，分析了这些因素对雷达全波形反演的影响，说明双参数的反演较单一的介电常数反演，能提供更丰富的信息约束，有效提高模型重建的精度．

Co-author:王珣

First Author:冯德山

Indexed by:Applied Research

Document Code:DOI：10.6038/cjg2018L0531

Discipline:地质资源与地质工程

Document Type:J

Volume:61

Issue:11

Page Number:4647-4659

ISSN No.:0001-5733

Translation or Not:no

Date of Publication:2018-11-05

Included Journals:SCI