《地球物理反演基本理论与应用方法》课程简介(刘天佑)

《地球物理反演基本理论与应用方法》课程简介1．课程编号： 21098

2．课程名称：地球物理反演基本理论与应用方法

3．英文名称：Basic Theory And Method of Geophysical Inversion 4．先修课程：地球物理学原理、地球物理数据采集与处理

5．总学时： 30学时实习学时：4 学分数：1.5

6．课程简介：《地球物理反演基本理论与应用方法》是地球物理学专业的专业课。

《地球物理反演基本理论与应用方法》是应用地球物理系列课程的第三册。应用地球物理系列课程是地球物理学专业和应用地球物理专业的主干专业课程，也是新调整后的地矿类工科本科专业的主要专业课。

自五十年代初到九十年代末，我国的应用地球物理专业的课程体系基本上与前苏联类似，专业课主要按重力、磁法、电法、地震和测井五门课分别讲授，学科和专业分得较细，教学内容较窄。结果培养的科研人员越来越专，这对促进科技快速纵向发展起到了积极作用，但不利于学科交叉和学科综合的发展。另外，重、磁、电、震、测五门课程内容之间也存在着某些重复。随着科学技术的发展，专业课的教学内容也需进一步更新。

所谓系列课程的建设，是指为了向学生传授某一方面相对完整的知识或比较全面训练学生某一方面的能力，而把教学内容密切相关、相互之间有必然联系的若干课程组织在一起，从总体上确定每一门课程的教学目标、教学内容和教学方法。

纵向系列课的课程设置，按应用地球物理学原理（100学时）、地球物理数据采集与处理（80学时）、地球物理反演基本理论与应用方法（30学时）和地球物理方法的综合应用与解释（40学时），从纵向上分为四门专业系列课程，建立一套面向二十一世纪的新的专业课程体系。

通过对《地球物理反演基本理论与应用方法》课程的学习，使学生初步掌握地球物理反演的基本理论、反演方法及其应用。

本课程共分七章，每一章的主要内容如下：

第1章 地球物理反演问题的一般理论，论述了反演理论及其相关问题的一般性概念，以及彼此之间的相互关系。

第2章 线性反演理论与方法，介绍线性反演的基本理论，对以观测数据或模型参数量度（长度）而提出长度法、以反演方程中反演算子（广义逆）而提出的广义逆法和以观测数据或模型参数的分布特征而提出最大似然法作出了论述。

第3线性反演问题的最优化算法，介绍有关最优化的基本概

章 念，常用的最优化算法：最速下降法、共轭梯度法、牛顿法、变尺度法、最小二乘算法和阻尼最小二乘法，以及这些方法在地球物理勘查中的应用。

第4章 线性反演问题的广义逆算法，介绍广义逆矩阵的概念及其在解线性方程组中的应用，以及对长方阵进行分解的奇异值算法；广义逆矩阵方法在求解地球物理反问题中的应用及其对地球物理解的评价。

第5章 非线性反演初步，论述了线性化和拟线性化反演方法求解地球物理非线性反演存在的问题。介绍常用的非线性反演方法（蒙特卡罗方法、模拟退火法、遗传算法及人工神经网络法等）的基本原理及在地球物理中的应用。

第6章 位场勘探中的反演问题，介绍位场勘探中的数学模型（孤立模型及组合，连续模型），以及直接法与迭代法、空间域与频率域求解位场反演问题的原理与方法。

第7章 电法勘探中电测深曲线的反演，介绍直流电测深曲线的反演与交流电测深曲线的反演方法。

地震勘探中的反演方法，介绍地震资料反滤波处理、波阻抗反演、

地震波速度反演及其他反演方法。

通过本课程的学习，学生应当了解和掌握地球物理反演基本理论与应用方法。学会线性反演、广义线性反演及非线性反演方法的基本原

理；学会运用反演理论去解决各种地球物理勘查方法（重力、磁法、电

法与地震勘探）中的反演与解释问题；并能够将这些理论与方法应用于

解决基础地质研究、资源能源地球物理勘查、城市与环境地球物理勘查

中的各种问题。

7．授课对象：应用地球物理、地球物理和固体地球物理专业的三年级学生

8．教材：《地球物理反演基本理论与应用方法》，姚姚等编，中国地质大学出版社，2002

9．参考书：

王家映，地球物理反演理论，高等教育出版社，2002

llian Menke ，王明光、楼海译，地球物理数据分析——离散反演理论，地质出版社，1988

Albert tarantola，张先康等译，反演理论——数据拟合与模型参

数估算方法，学术书刊出版社，1989

栾文贵，地球物理中的反演问题，科学出版社，1989

刘天佑，重磁异常反演理论与方法，中国地质大学出版社，1992

杨文采，地球物理反演的理论与方法，地质出版社，1997

何侃宝等，地球物理反演问题中的最优化方法（上、下册），地质出版社，1980

D.S.Parasnis等,Principles of applied geographsic,.- 5th.-London:Chapman & Hall,1997

R.E.Sheriff,L.P.Geldart,Exploration Seismolophy(2nd Edition),1995

Telford W.M., L.P.Geldart,R.E.Sheriff and D.A.Keys,Applied Geophysics(2nd Edition),1990

10．考核方式：考试（笔试、口试）

11．主讲教师：刘天佑、朱培民、姚姚、陈超、刘江平、张世晖12．开课教师所在院系：地球物理与空间信息学院

（刘天佑提供2004、4，修改稿）