高密度电法软件用于电测深剖面反演
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高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（三）高密度电法剖面自动拟合反演定量解释 与普通电测深点曲线量板法定量解释的 主要异同点：
• 1、反演的维空间不同 • 2、对测深曲线左支的要求不同 • 3、对测深曲线数据点的密度要求不同 • 4、所依据的基本理论相同
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（四）野外工作中需注意的问题
• 1、不要求测深曲线左支达到ρ1渐近线，最小
AB极距可适当放大；
• 2、为了提高深部反演效果，大极距的测深数 据不宜太稀疏；
• 3、与单点测深曲线反演不同，参加剖面反演 的测深点距和极距设计应综合考虑，尽量取整。 一般情况下，测深点距、AB距和MN距最好都 设计为10m的整数倍；
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
• 4) 具有多种反演方法可供选择：可以单独选用快
速的准牛顿最优化非线性最小二乘新算法或常规高
斯－牛顿法，也可以混合使用高斯－牛顿法和准牛
顿法；
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（二）GDF软件特点
• 5) 可使用具有相同尺度的等截面模型单元或随深度 增大而逐渐扩大截面积的变截面模型单元，程序允许 设置的模型层数可多达27层。
0.02
40
1.5
IP单位，可以使用：ms、mrad 、ms/ohm.m、0.01 FE
319.2071667
18.9
IP积分延时，IP充电率积分时长
-200
120
1.5
-200
200
1.5
…………
1800
880
1.5
1800 1000
1.5
1246.182882 1588.538077
455.8401864 437.1905941
• 4、为了便于野外施工，设计的测深极距宜使 所有AB电极均处在剖面的测深点位上；
• 5、MN点位必须与单位电极距相匹配，否则读 数据时将出现错误提示；
• 6、为了便于反演程序图像显示，整条剖面各 测深点的电极排列必须一致。
• 7、宜使用测绘仪器测放剖面及延长线上的测 深点位，使用测绳或皮尺测放MN点位，
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
单边多道三极测深电极排列示意图
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
三极四极混合测深电极排列示意图
B
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（二）普通电测深与高密度电法的主要异同点
1、电极布设方式不同 2、数据点密度不同 3、数据采集方式不同 4、自动化程度不同 5、基本原理相同 6、电极排列装置相同
（三）GDF正反演模型
递增厚度变截面模型
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（三）GDF正反演模型
等截面模型
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（四）模型计算结果
模型参数：低阻体从第19测点开始(x=95m)，延续到第 24测点(x=120m)。高阻体从第30测点开始(x=150m)， 延续到第35测点(x=175m)。
• （一）概述 • （二）GDF软件特点 • （三）GDF正反演模型 • （四）模型计算结果
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（一）概述
• GDF高密度电法及电测深剖面正反演软件是一种全中 文的电法模型正演和异常自动反演计算程序。程序采 用了有限元法、有限差分法和准牛顿最优化非线性圆 滑约束最小二乘算法，在大数据量下的计算速度较常 规最小二乘法快10倍以上且占用内存较少。
MN/2 10
20
30
40
50
70 100 150 200 250
300
400
• 非等比排列, n=AM/MN≠常数：
AB/2
50 100 150
200
300
400 500 600
800
100 120 140 160 180 200
0
0
0
0
0
0
MN/2 10 10 10 20 20 20 50 50 50 100 100 100 200 200 200
• 6) 输入输出数据文件均采用txt文本字符格式，便于 使用各种仪器输出的数据；输出的成果图像还可以选 择普通图像文件格式和SURFER等值线文件格式。
• 7) 具有较强的坏点删除，测线数据拼接、拆分，测 线反向、数据编辑等数据预处理功能；
• 8) 可控制调节的参数多，便于提高反演计算效果。 可调的参数主要有：阻尼系数、阻尼深度系数、阻尼 系数优化方式、模型单元电阻率范围、垂向平滑滤波 (fz)与水平平滑滤波(fx)的阻尼系数比、模型单元尺度、 反演收敛极限、截高密止度电均法软方件演用误于电差测深、剖面迭反代次数等。
数据点的点位、极距、场值同时删除； • 3、排列(剖面)的首电极是指位于剖面最小点
位的电极； • 4、数据点的第一个电极是指采集该数据所使
用的电极中相对位于最小点位的电极； • 5、数据中的重复观测数据要事先整理，每个
观测极距只能保留1组数据。
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
点距或极距不匹配的典型错误提示
• 反演数据文本格式文件后缀为“.DAT”，程序
要求DAT数据文件必须严格按规定的顺序排列
，不能随意改变，否则数据读入过程将会出错
。
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
测线名称。限制255个字符以内
XX矿区XX号激电测深剖面
20
单位电极距
7
数据点的总点数
275
1
1
充电率
排列类型标识 （ 温纳α=1，二极=2，偶极-偶极=3，温纳β=4，温
2B 正向单极梯演度装置(三极装置AMN )反演成果
3A 反向单极梯度装置(三极装置MNA) 正演成果
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
拟合断面 原始断面
模型及反演 成果断面
拟合误差0.152％， 耗时6.7分
高密度电法软件用于电测深剖面反
3B反向单极梯演度装置(三极装置MNA )反演成果
• 程序采用VC++编制，运行环境为Windows 系列操 作系统，它不但可以完成各种排列的高密度电法剖面 电阻率和极化率模型正演及异常反演，还可以完成普 通电测深剖面的自动拟合反演。
• 一次可以处理2000个电极、8000个数据点的高密度 电法剖面，允许电极排列的最大电极距可以达到最小 电极距的47倍。
高密度 例：对称四极测深装置，测深点距50m，最小供电 极距AB取100m，最大供电极距AB取4000m，设 计a=10m，电测深供电极距与测量极距可选择如下：
• 等比排列，n=AM/MN=2：
AB/2
50
100 150 200 250 350 500 750 1000 1250 1500 2000
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（一）开展电测深剖面反演的主要优点
• 1、可将人为规定的测深点位视电阻率转换为 地电断面模型的“真”电阻率和“真”极化率； 把纵坐标从AB/n转换为深度，将成果图件从 拟断面图转变为断面图；
• 2、可消除二维地形影响，减少地形假异常误 导；
• 3、可有效使用单边多道三极、双边多道三极 或其它效率更高的电极排列，提高野外测深工 作效率。
1080 1160
160.127854 162.775657
地形点的x , z
…………
1720
159.02959
1800
147.803064
3800 1
147.803064
剖面第一个电极位置的地形点序号
0
0
0
最后以4个0作为结束标志
0
高密度电法软件用于电测深剖面反
演
（六）编排反演数据的几个注意点
• 1、数据点点数要与实际的数据量匹配一致； • 2、舍弃误差大、不准确的数据时，应该将该
模型及反演成果断面
高密度电法软件用于电测深剖面反
1B 双向单极梯度装置(NMAMN )反演 演成果
拟合误差0.103％， 耗时12.4分
2A 正向单极梯度装置(三极装置AMN )正演成果
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
拟合断面 原始断面
模型及反演 成果断面
拟合误差0.146％， 耗时6.7分
高密度电法软件用于电测深剖面反
错误原因：
野外施工时没有从整条剖面反演的角度安排极距，致使该数据点电极排列中 的某个电极不在以“a=10” 为单位的位置上。
改正措施：
修改a值或舍弃该数据点或在数据中微调电极位置。
预防措施：
野外施工时从整条剖面反演的角度安排极距，务必使所有的电极均位于a的整
数倍位置。
高密度电法软件用于电测深剖面反
演
37.52 41.52
42.1 60.16
点位，MN电极距，(使用偶极-偶极、 单极-偶极和温纳-对称四极排列时， 增加电极间隔系数n)，实测视电阻 率值，实测充电率值。
1
地形数据标志（0=无地形数据,下面的地形点数据不必输入；
28 -2200
146.548512 剖面地形点数
1=地形点和物探点都有水平和垂直坐标；2=地形点有水平和 垂直坐标，但是物探点在测线方向的距离是沿地表的斜距）
反向单极梯度 779
15 0.152 / 6.7 0.381 / 2.1
对称四极 589
13 0.197 / 5.0 0.384 / 1.7
偶极-偶极 1134
21 0.155 / 9.7
0.370 / 2.8
二极
731
25 0.184 / 8.7 0.373 / 3.9
温纳 α
459
11 0.177 / 3.9 0.269 / 2.1
温纳β
630
16 0.193 / 6.5 0.377 / 2.0
温纳γ
425
高密1度0电法软件用0于.2电3测1深剖/面反4.4
演
0.375 / 2.5
1A 双 正向 向 单 极 反向 梯 度 装 置 正 演 成 果
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
正向单极梯度拟合断面 正向单极梯度原始断面 反向单极梯度拟合断面 反向单极梯度原始断面
n
2 4.5 7 4.5 7 9.5 4.5 5.5 7.5 4.5 5.5 6.5 3.5 4 4.5
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（五）反演数据格式
(以RES2DINV和GDF软件为例)
• RES2DINV和GDF软件的输入输出数据均采用 ASCII码文本格式，GDF软件可以直接读入重 庆奔腾公司和中国地质大学（武汉）的高密度 电阻率仪器数据。数据文件可用任何文本编辑 程序（建议使用UltraEdit）进行编辑。数据项 之间可用逗号、空格、或换行/回车符分隔。
一、普通电测深剖面的高密度软件反演
➢ （一）开展电测深剖面反演的主要优点 ➢ （二）普通电测深与高密度电法的主要异同点 ➢ （三）高密度电法剖面自动拟合反演定量解释与普
通电测深点曲线量板法定量解释的主要异同点 ➢ （四）野外工作中需注意的问题 ➢ （五）反演数据格式 ➢ （六）编排反演数据的几个注意点 ➢ （七）反演参数设置的注意点
纳γ=5，三极(单极-偶极)=6，对称四极=7，赤道偶极-偶极=8）
数据点的记录位置类型: 0=记录点位于排列
激发极化资料标志:（1=有电
的第一个电极处; 1=记录点位于排列的中点
阻率和极化率；0＝仅有电阻 率, 后续的3行不必输入）
IP数据类型,可以使用：充电率、相位角、金属因子、百分频率效应
ms 0.2 -200
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（二）GDF软件特点
• 1) 可以直接读取多种高密度电法仪器采集的数据、 完成各种电极排列在起伏地形条件下二维模型视电 阻率和激发极化数据的反演计算；
• 2) 可以选择使用有限差分法或有限元法，以满足 对计算时间和计算精度的不同需求；
• 3) 具有多种地形模拟网格可供选择：可以选用均 匀变形有限元网格、阻尼变形有限元网络或变形有 限元变换网格；
（七）反演参数设置的注意点
• 1、首先使用删除坏点功能检查数据质量， 删除突变点；
• 2、一般应限制模型电阻率的上下限（默认 不限制）；
• 3、一般应设置降低边缘单元影响选项（默 认不降低） ；
• 4、一般应选择模型电阻率圆滑选项（默认 圆滑）
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
二、高密度电法正反演软件GDF介绍
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
高密度电法软件用于 电测深剖面反演
高建东 中国冶金地质总局 山东正元地质勘查院
2010.3
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
主要内容
• 一、普通电测深剖面的高密度软件反演 • 二、高密度电法正反演软件GDF介绍 • 三、反演实例
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
模型正反演结果简表（P IV1.8G/256MB笔记本计算机）
装置类型 数据点数 正演时长(秒) 反演拟合均方误差(%) / 反演时长(分)
双向单极梯度 1558
28 0.103 / 12.4 0.320 / 3.3
正向单极梯度 779
15 0.146 / 6.7 0.357 / 2.6
（三）高密度电法剖面自动拟合反演定量解释 与普通电测深点曲线量板法定量解释的 主要异同点：
• 1、反演的维空间不同 • 2、对测深曲线左支的要求不同 • 3、对测深曲线数据点的密度要求不同 • 4、所依据的基本理论相同
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（四）野外工作中需注意的问题
• 1、不要求测深曲线左支达到ρ1渐近线，最小
AB极距可适当放大；
• 2、为了提高深部反演效果，大极距的测深数 据不宜太稀疏；
• 3、与单点测深曲线反演不同，参加剖面反演 的测深点距和极距设计应综合考虑，尽量取整。 一般情况下，测深点距、AB距和MN距最好都 设计为10m的整数倍；
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
• 4) 具有多种反演方法可供选择：可以单独选用快
速的准牛顿最优化非线性最小二乘新算法或常规高
斯－牛顿法，也可以混合使用高斯－牛顿法和准牛
顿法；
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（二）GDF软件特点
• 5) 可使用具有相同尺度的等截面模型单元或随深度 增大而逐渐扩大截面积的变截面模型单元，程序允许 设置的模型层数可多达27层。
0.02
40
1.5
IP单位，可以使用：ms、mrad 、ms/ohm.m、0.01 FE
319.2071667
18.9
IP积分延时，IP充电率积分时长
-200
120
1.5
-200
200
1.5
…………
1800
880
1.5
1800 1000
1.5
1246.182882 1588.538077
455.8401864 437.1905941
• 4、为了便于野外施工，设计的测深极距宜使 所有AB电极均处在剖面的测深点位上；
• 5、MN点位必须与单位电极距相匹配，否则读 数据时将出现错误提示；
• 6、为了便于反演程序图像显示，整条剖面各 测深点的电极排列必须一致。
• 7、宜使用测绘仪器测放剖面及延长线上的测 深点位，使用测绳或皮尺测放MN点位，
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
单边多道三极测深电极排列示意图
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
三极四极混合测深电极排列示意图
B
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（二）普通电测深与高密度电法的主要异同点
1、电极布设方式不同 2、数据点密度不同 3、数据采集方式不同 4、自动化程度不同 5、基本原理相同 6、电极排列装置相同
（三）GDF正反演模型
递增厚度变截面模型
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（三）GDF正反演模型
等截面模型
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（四）模型计算结果
模型参数：低阻体从第19测点开始(x=95m)，延续到第 24测点(x=120m)。高阻体从第30测点开始(x=150m)， 延续到第35测点(x=175m)。
• （一）概述 • （二）GDF软件特点 • （三）GDF正反演模型 • （四）模型计算结果
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（一）概述
• GDF高密度电法及电测深剖面正反演软件是一种全中 文的电法模型正演和异常自动反演计算程序。程序采 用了有限元法、有限差分法和准牛顿最优化非线性圆 滑约束最小二乘算法，在大数据量下的计算速度较常 规最小二乘法快10倍以上且占用内存较少。
MN/2 10
20
30
40
50
70 100 150 200 250
300
400
• 非等比排列, n=AM/MN≠常数：
AB/2
50 100 150
200
300
400 500 600
800
100 120 140 160 180 200
0
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0
0
0
0
MN/2 10 10 10 20 20 20 50 50 50 100 100 100 200 200 200
• 6) 输入输出数据文件均采用txt文本字符格式，便于 使用各种仪器输出的数据；输出的成果图像还可以选 择普通图像文件格式和SURFER等值线文件格式。
• 7) 具有较强的坏点删除，测线数据拼接、拆分，测 线反向、数据编辑等数据预处理功能；
• 8) 可控制调节的参数多，便于提高反演计算效果。 可调的参数主要有：阻尼系数、阻尼深度系数、阻尼 系数优化方式、模型单元电阻率范围、垂向平滑滤波 (fz)与水平平滑滤波(fx)的阻尼系数比、模型单元尺度、 反演收敛极限、截高密止度电均法软方件演用误于电差测深、剖面迭反代次数等。
数据点的点位、极距、场值同时删除； • 3、排列(剖面)的首电极是指位于剖面最小点
位的电极； • 4、数据点的第一个电极是指采集该数据所使
用的电极中相对位于最小点位的电极； • 5、数据中的重复观测数据要事先整理，每个
观测极距只能保留1组数据。
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
点距或极距不匹配的典型错误提示
• 反演数据文本格式文件后缀为“.DAT”，程序
要求DAT数据文件必须严格按规定的顺序排列
，不能随意改变，否则数据读入过程将会出错
。
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
测线名称。限制255个字符以内
XX矿区XX号激电测深剖面
20
单位电极距
7
数据点的总点数
275
1
1
充电率
排列类型标识 （ 温纳α=1，二极=2，偶极-偶极=3，温纳β=4，温
2B 正向单极梯演度装置(三极装置AMN )反演成果
3A 反向单极梯度装置(三极装置MNA) 正演成果
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
拟合断面 原始断面
模型及反演 成果断面
拟合误差0.152％， 耗时6.7分
高密度电法软件用于电测深剖面反
3B反向单极梯演度装置(三极装置MNA )反演成果
• 程序采用VC++编制，运行环境为Windows 系列操 作系统，它不但可以完成各种排列的高密度电法剖面 电阻率和极化率模型正演及异常反演，还可以完成普 通电测深剖面的自动拟合反演。
• 一次可以处理2000个电极、8000个数据点的高密度 电法剖面，允许电极排列的最大电极距可以达到最小 电极距的47倍。
高密度 例：对称四极测深装置，测深点距50m，最小供电 极距AB取100m，最大供电极距AB取4000m，设 计a=10m，电测深供电极距与测量极距可选择如下：
• 等比排列，n=AM/MN=2：
AB/2
50
100 150 200 250 350 500 750 1000 1250 1500 2000
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（一）开展电测深剖面反演的主要优点
• 1、可将人为规定的测深点位视电阻率转换为 地电断面模型的“真”电阻率和“真”极化率； 把纵坐标从AB/n转换为深度，将成果图件从 拟断面图转变为断面图；
• 2、可消除二维地形影响，减少地形假异常误 导；
• 3、可有效使用单边多道三极、双边多道三极 或其它效率更高的电极排列，提高野外测深工 作效率。
1080 1160
160.127854 162.775657
地形点的x , z
…………
1720
159.02959
1800
147.803064
3800 1
147.803064
剖面第一个电极位置的地形点序号
0
0
0
最后以4个0作为结束标志
0
高密度电法软件用于电测深剖面反
演
（六）编排反演数据的几个注意点
• 1、数据点点数要与实际的数据量匹配一致； • 2、舍弃误差大、不准确的数据时，应该将该
模型及反演成果断面
高密度电法软件用于电测深剖面反
1B 双向单极梯度装置(NMAMN )反演 演成果
拟合误差0.103％， 耗时12.4分
2A 正向单极梯度装置(三极装置AMN )正演成果
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
拟合断面 原始断面
模型及反演 成果断面
拟合误差0.146％， 耗时6.7分
高密度电法软件用于电测深剖面反
错误原因：
野外施工时没有从整条剖面反演的角度安排极距，致使该数据点电极排列中 的某个电极不在以“a=10” 为单位的位置上。
改正措施：
修改a值或舍弃该数据点或在数据中微调电极位置。
预防措施：
野外施工时从整条剖面反演的角度安排极距，务必使所有的电极均位于a的整
数倍位置。
高密度电法软件用于电测深剖面反
演
37.52 41.52
42.1 60.16
点位，MN电极距，(使用偶极-偶极、 单极-偶极和温纳-对称四极排列时， 增加电极间隔系数n)，实测视电阻 率值，实测充电率值。
1
地形数据标志（0=无地形数据,下面的地形点数据不必输入；
28 -2200
146.548512 剖面地形点数
1=地形点和物探点都有水平和垂直坐标；2=地形点有水平和 垂直坐标，但是物探点在测线方向的距离是沿地表的斜距）
反向单极梯度 779
15 0.152 / 6.7 0.381 / 2.1
对称四极 589
13 0.197 / 5.0 0.384 / 1.7
偶极-偶极 1134
21 0.155 / 9.7
0.370 / 2.8
二极
731
25 0.184 / 8.7 0.373 / 3.9
温纳 α
459
11 0.177 / 3.9 0.269 / 2.1
温纳β
630
16 0.193 / 6.5 0.377 / 2.0
温纳γ
425
高密1度0电法软件用0于.2电3测1深剖/面反4.4
演
0.375 / 2.5
1A 双 正向 向 单 极 反向 梯 度 装 置 正 演 成 果
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
正向单极梯度拟合断面 正向单极梯度原始断面 反向单极梯度拟合断面 反向单极梯度原始断面
n
2 4.5 7 4.5 7 9.5 4.5 5.5 7.5 4.5 5.5 6.5 3.5 4 4.5
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（五）反演数据格式
(以RES2DINV和GDF软件为例)
• RES2DINV和GDF软件的输入输出数据均采用 ASCII码文本格式，GDF软件可以直接读入重 庆奔腾公司和中国地质大学（武汉）的高密度 电阻率仪器数据。数据文件可用任何文本编辑 程序（建议使用UltraEdit）进行编辑。数据项 之间可用逗号、空格、或换行/回车符分隔。
一、普通电测深剖面的高密度软件反演
➢ （一）开展电测深剖面反演的主要优点 ➢ （二）普通电测深与高密度电法的主要异同点 ➢ （三）高密度电法剖面自动拟合反演定量解释与普
通电测深点曲线量板法定量解释的主要异同点 ➢ （四）野外工作中需注意的问题 ➢ （五）反演数据格式 ➢ （六）编排反演数据的几个注意点 ➢ （七）反演参数设置的注意点
纳γ=5，三极(单极-偶极)=6，对称四极=7，赤道偶极-偶极=8）
数据点的记录位置类型: 0=记录点位于排列
激发极化资料标志:（1=有电
的第一个电极处; 1=记录点位于排列的中点
阻率和极化率；0＝仅有电阻 率, 后续的3行不必输入）
IP数据类型,可以使用：充电率、相位角、金属因子、百分频率效应
ms 0.2 -200
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
（二）GDF软件特点
• 1) 可以直接读取多种高密度电法仪器采集的数据、 完成各种电极排列在起伏地形条件下二维模型视电 阻率和激发极化数据的反演计算；
• 2) 可以选择使用有限差分法或有限元法，以满足 对计算时间和计算精度的不同需求；
• 3) 具有多种地形模拟网格可供选择：可以选用均 匀变形有限元网格、阻尼变形有限元网络或变形有 限元变换网格；
（七）反演参数设置的注意点
• 1、首先使用删除坏点功能检查数据质量， 删除突变点；
• 2、一般应限制模型电阻率的上下限（默认 不限制）；
• 3、一般应设置降低边缘单元影响选项（默 认不降低） ；
• 4、一般应选择模型电阻率圆滑选项（默认 圆滑）
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
二、高密度电法正反演软件GDF介绍
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
高密度电法软件用于 电测深剖面反演
高建东 中国冶金地质总局 山东正元地质勘查院
2010.3
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
主要内容
• 一、普通电测深剖面的高密度软件反演 • 二、高密度电法正反演软件GDF介绍 • 三、反演实例
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
高密度电法软件用于电测深剖面反 演
模型正反演结果简表（P IV1.8G/256MB笔记本计算机）
装置类型 数据点数 正演时长(秒) 反演拟合均方误差(%) / 反演时长(分)
双向单极梯度 1558
28 0.103 / 12.4 0.320 / 3.3
正向单极梯度 779
15 0.146 / 6.7 0.357 / 2.6