Программа res2dinv версия 4 (или версия 49h) для Windows 95/98/Me/2000/NT/XP



страница1/6
Дата07.11.2016
Размер1.08 Mb.
  1   2   3   4   5   6
Программа RES2DINV версия 3.4 (или версия 3.49h)

для Windows 95/98/Me/2000/NT/XP

Быстрая 2-D инверсия данных метода сопротивлений и ВП с использованием метода наименьших квадратов

Для установок Веннера дипольной осевой, двухэлектродной, трехэлектродной, дипольной экваториальной, Шлюмберже и нестандартных установок



Для съемок на земле, под водой и между скважинами

Для методики Geoelectrical Imaging 2-D и 3D

GEOTOMO SOFTWARE

Август 2001

email: geotomo@time.net.my

geoelectrical@yahoo.com



Internet: www.geoelectrical.com
Содержание

Раздел Страница No.

1 Введение 1

2 Требования к компьютеру и установка программы 3

3 Защита от копирования 5

4 Теория 6

5 Содержание диска 7

6 Использование программы 9

7 Операции с файлами данных 10

8 Редактирование данных 14

9 Изменение установок программы 17

10 Опции инверсии 22

11 Топографическое моделирование (с рельефом) 29

12 Показ результатов инверсии 32

13 Параметры программы 37

14 Помощь 37

15 Печать псевдоразрезов 37

16 Другие полезные программы 38

17 Ловушки в 2-D инверсии 39

18 Некоторые полевые примеры 40

19 Улаживание конфликтов 43

Благодарности 44

Литература 45

Appendix A: Съемки с дипольной осевой и трехэлектродной установками 47

Appendix B: Установки Венера и Шлюмберже 50

Appendix C: Закрепление сопротивлений 52

Appendix D: Дипольная экваториальная установка 54

Appendix E: Подводные съемки 55

Appendix F: Инверсия данных ВП 58

Appendix G: Работа с командной строкой 62

Appendix H: Скорость графического вывода 63

Appendix I: Инверсия данных для межскважинных наблюдений 64

Appendix J: Удаленные электроды 73

Appendix K: Трудные случаи данных и инверсий 77

Appendix L: Нестандартные или произвольные установки 79

Appendix M: Типы установок в RES2DINV 85

Appendix N: Спасение результатов в формате SURFER 87

Appendix O: Улучшение модели 90

Отказы 92

Поддержка 92

Заметки по работе с аппаратурой Special OhmMapper 93

Что нового 94

Анонсы о будущих изменениях и дополнениях 97
Предисловие переводчика. Мне показалось полезным как для себя, так и для других сделать перевод инструкции к программе Локе, являющейся мировым эталоном двумерной интерпретации данных ВЭЗ. Текст инструкции объемный и содержит большое число формул и рисунков, аккуратно переводить которые или включать в русский текст довольно нудно. Кроме того, в тексте оставлено много английских терминов, используемых в меню программы (это удобно, если пользоваться программой). Для большинства оставленных английских терминов дан и русский перевод. В силу неполноты перевода, я рекомендую читать эту инструкцию, имея как русскую, так и английскую версию инструкции (последнюю – в формате PDF). Для получения основного представления о возможностях программы достаточно пролистать только русский текст. Программа RES2DINV быстро развивается, быстро меняются двумерные версии, появилась и развивается трехмерная версия. Достоинство инструкции к данной версии (2001 года) состоит в том, что Демо-версия 3.49h достаточно работоспособна и может быть использована как для знакомства с программой, так и для интерпретации полевых данных, пока пользователи собираются с силами приобрести более современную и полную версию. При переводе были обнаружены некоторые ошибки или неточности, большинство из которых я не исправлял, стараясь сохранять авторский текст. С некоторыми утверждениями я не был согласен, но не комментировал их по той же причине.

В.А.Шевнин, август 2004.


1 Введение

RES2DINV это компьютерная программа, которая автоматически находит двумерную (2-D) модель сопротивления среды для данных, полученных с помощью томографических методик (Griffiths and Barker 1993). Так как это программа под Windows, то все Windows совместимые графические карты и принтеры поддерживаются автоматически. Она была оттестирована для различных режимов разрешения экрана до 1600 на 1200 пикселей и 256 цветов.



Рис. 1. Последовательность измерений для построения псевдоразреза с использованием многоэлектродной аппаратуры под контролем компьютера.

На рис. 1 показан пример размещения электродов и последовательности измерений, который можно использовать для 2-D томографической съемки. Эта программа разработана для инверсии больших массивов данных (от 200 до 6500 точек) собранных системой наблюдений с большим числом электродов (от 25 до 1800 электродов).

Двумерная 2-D модель, используемая программой инверсии, состоит из ряда прямоугольных блоков, как показано на рисунке 2. Расположение блоков слабо связано с распределением точек на псевдоразрезе. Распределение и размер блоков автоматически генерируются программой, так что число блоков обычно не превышает числа точек измерения. Однако программа имеет опцию, которая позволяет пользователю задать модель, в которой число блоков будет превышать число точек измерения. Глубина подошвы блоков принимается примерно равной эквивалентной глубине исследования (Edwards, 1977) для точек с максимальным разносом. Съемка обычно выполняется с такой системой наблюдений, в которой электроды расположены вдоль линии с постоянным шагом между электродами. Однако программа может также работать с данными для неравных расстояний между электродами.

Подпрограмма прямой задачи используется для расчета значений кажущегося сопротивления, а метод нелинейной оптимизации на основе наименьших квадратов используется для осуществления инверсии (deGroot-Hedlin and Constable 1990, Loke and Barker 1996a).

Программа может работать как с методом конечных разностей, так и конечных элементов для расчета прямой задачи. Эта программа может использоваться для наблюдений с установками Веннера, двухэлектродной, дипольной осевой, трехэлектродной, Веннера - Шлюмберже и дипольной экваториальной. В дополнение к обычным, программа поддерживает и нестандартные установки, с почти неограниченным числом возможных расположений электродов. Можно обрабатывать псевдоразрезы, в которых до 1800 электродов и до 6500 измерений для одного времени. Максимальный разнос может до 36 раз превосходить наименьший разнос. Пределы размеров данных будут распространены на еще большие системы наблюдений.

Кроме обычных наземных съемок с электродами на поверхности, программа также поддерживает подводные и межскважинные наблюдения.

Рис. 2. Расположение блоков, используемых в модели вместе с точками записи на псевдоразрезе.


2 Требования к компьютеру и установка программы

Наша программа разработана для компьютеров IBM PC с использованием операционной системы Windows 95/98/Me/2000/NT/XP. Прямая 2-D задача и инверсия методом наименьших квадратов были написаны для 32 битной системы расчета, и требуют по меньшей мере 32 МБ оперативной памяти. Интерпретация данных на компьютере Пентиум для съемки с 50 электродами займет первые минуты.

Минимальные требования: Жесткий диск с 64 МБ свободного пространства и 32 МБ RAM. Цветная графическая система SVGA, с разрешением экрана начиная от 640 на 480 и 256 цветов. Операционная система Windows 95/98/2000/NT/XP. Процессор Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III или Pentium 4 (или совместимый).

Однако рекомендуется использовать 64 МБ или больше памяти, если вы хотите обрабатывать большие массивы данных, более чем для 400 электродов и 3000 точек данных. Вы сможете обрабатывать самый большой пример данных, DUFUYA.DAT в котором 297 электродов, если ваш компьютер имеет 32 МБ оперативной памяти и 64 свободного пространства на диске. Мы, однако, рекомендуем иметь как минимум 128 МБ свободного места на диске.

Эта 32-разрядная Windows программа может иметь доступ к 4 гигабайтам виртуальной памяти. Чем больше оперативная и дисковая память, тем больший массив данных можно обработать этой программой.

Также рекомендуем использовать 14 или 15 дюймовый экран с разрешением 800 на 600 или 1024 на 768 (для мониторов 17 и 19 дюймов) или 1280 на 1024 (для 21 дюймового экрана) с 256 цветами в графической моде SVGA. Вы можете менять графический режим, нажав 'Start', затем 'Settings' выйти в 'Control Panel' и затем 'Display'. Если вы используете SVGA режим с 16- или 24-битами цвета, пожалуйста, переключите режим дисплея на 256 цветов (т.е. 8-бит) если у вас возникнут проблемы.

Операции с графикой для 256 цветов могут быть значительно быстрее, и больше памяти будет доступно для программы. Лучше не запускать слишком много фоновых программ перед запуском нашей программы. Активные фоновые программы обычно показаны на полоске 'Start' внизу экрана. Отключая эти программы, вы сможете обеспечить больше памяти для данной программы. Это уменьшит и swapping памяти жесткого диска, что замедляет работу программы.

Программы пакета RES2DINV находятся в виде единственного инсталляционного файла SETUP.EXE, который является программой инсталляции под Windows. Для инсталляции программы нажмите Start, затем Settings, Control Panel, и затем Add/Remove Programs.

После инсталляции программы RES2DINV.EXE, вы должны запустить программу JACOBWIN.EXE, чтобы создать файлы поддержки. Следует запускать программу JACOBWIN.EXE только после инсталляции программы RES2DINV.

Практически все компьютеры имеют встроенную систему управления энергопотреблением, которая замедляет и приостанавливает работу компьютера, если клавиатура, мышь или жесткий диск не используются в течение определенного времени. Это может нарушить работу программы RES2DINV, если вы интерпретируете большие массивы данных, т.к. программа затрачивает время при этом только на работу процессора и сопроцессора. Windows также имеет встроенные функции screen saver, которые заменяют изображение на экране на screen saver. Перед запуском программы RES2DINV, вам надо отключить энергосбережение и screen saver. Для этого нужно сделать следующие действия.

1). Сразу после включения компьютера пока он проверяет память надо зайти в программу CMOS Setup в BIOS. Для большинства компьютеров для этого нажимают кнопку "Del". Тогда появится экран CMOS setup. Перейдите в раздел управления энергосбережением и отключите эту опцию.

2). После запуска Windows перейдите в Control Panel. Запустите иконку Power Management. Здесь вероятно будет указано время в минутах, после которого Windows автоматически выключит компьютер, если мышь или клавиатура не используются. Отключите эту опцию.

3). Затем, снова в Control Panel, нажмите иконку Display. В программе установок Display, нажмите опцию Screen Saver и отключите screen saver. Это гарантирует вам, что Windows не запустит автоматически screen saver.

После отключения энергосбережения и опции screen saver, вы можете физически выключить монитор компьютера, если ваш компьютер оставлен для счета на всю ночь.

Перед запуском инверсии большого массива данных с более чем тысячью точек закройте, пожалуйста, все активные программы, чтобы освободить ресурс системы для одной RES2DINV. Также, используя установку приоритета программ “Set program priority” подраздел меню “File” в главном меню, установите приоритет программы на высокий или наивысший уровень, чтобы гарантировать отсутствие прерываний счета другими программами во время инверсии данных.

В Windows 2000/NT/XP, необходимо инсталлировать драйвер для электронного ключа программы.



a). Для пользователей ключа от Rainbow Technologies Sentinel SuperPro

Файл SYSDRVR.EXE является самораскрывающимся (он находится на том же CD, что и файлы программы RES2DINV), и содержит системные драйверы для Windows. Скопируйте этот файл в поддиректорий, например, в C:\SYSDRVR, и запустите его. Драйверы для Windows NT и 95/98 будут извлечены автоматически. Имеется файл README.TXT, который содержит указания по инсталляции драйвера (только вместо флоппи диска, указанного в инструкции, используйте поддиректорий). Для операционных систем Windows 2000/NT/XP, используйте поддиректорий Win_NT и запустите SETUPX86.EXE чтобы инсталлировать драйвер для NT. После этого нужно перезагрузить компьютер, чтобы инсталляция драйвера имела успех. Больше информации о системных драйверах можно найти на следующем сайте: www.rainbow.com



b). Для пользователей ключа Keylok

Запустите программу INSTALL.EXE в поддиректории системных драйверов Keylok. Эта программа инсталлирует соответствующий драйвер для вашей операционной системы на жесткий диск компьютера. Обычно необязательно запускать программу INSTALL.EXE для Win 95/98/Me, но если RES2DINV не может определить наличие ключа, попробуйте запустить INSTALL.EXE чтобы установить драйвер для Win 95/98/Me. Больше информации о системных драйверах можно получить на следующем сайте: www.keylok.com

Если вы используете систему Windows 95/98/Me, то обычно необязательно устанавливать драйвер. Однако если программа не находит ключ, то установка соответствующего драйвера может помочь в ситуациях с нестандартной конфигурацией для принтерного порта.

В Windows 95/98/2000/NT/XP, иногда используется программа Recycle Bin, чтобы сохранить недавно стертые файлы. Эта особенность может вызывать проблемы при инверсии больших массивов данных, так как программа использует ряд временных файлов. Хотя программа удаляет эти файлы, они могут оказаться в Recycle Bin, и быстро заполнить жесткий диск! Программа RES2DINV будет по умолчанию использовать жесткий диск с наибольшим объемом свободного пространства как буфер. Рекомендуется в таких случаях отключать Recycle Bin. Это может быть сделано путем клика иконки Recycle Bin правой клавишей мыши, и переходом в раздел Properties. Вы можете сконфигурировать установки для каждого жесткого диска. Для обеих операционных систем рекомендуется удалить CD диск, если он присутствует в дисководе CD-ROM, когда используется эта программа. Из-за многозадачной природы этих систем, иногда программа на диске может быть запущена в тот момент, когда RES2DINV занят инверсией большого массива данных! Для всех версий Windows, рекомендуется запускать время от времени программу SCANDISK, чтобы проверить состояние жесткого диска, и также программу DEFRAG, чтобы уменьшить фрагментацию файлов.



3 Защита от копирования

Ключ - вставка (dongle) поставляется вместе с зарегистрированной версией программы. Вставьте этот ключ в принтерный порт компьютера. К ключу с другой стороны можно присоединить кабель принтера. Демонстрационная версия программы не требует такого ключа, но некоторые возможности программы; такие как спасение результатов инверсии на диск, опция batch файлов и моделирование с рельефом; нельзя использовать. Также, установлен лимит трех итераций для инверсии наименьших квадратов в демо-версии.

Программа должна быть способна обнаружить ключ, если параллельный порт соответствует спецификациям IBM PC. Если она не может найти ключ, то принтерный порт может быть не полностью IBM PC совместимый. В этом случае, после подключения ключа к компьютеру, подсоедините принтер к другому концу ключа. Включите принтер и отпечатайте что-нибудь, чтобы убедиться, что принтерный порт работает. Оставьте принтер включенным, и попробуйте снова запустить программу RES2DINV.EXE. Если программа не способна обнаружить ключ, вам потребуется специальный адаптер от Rainbow Technologies чтобы использовать ключ без принтера (особенно для старых ноутбуков). Если это настольный компьютер, вы можете сменить карту адаптера принтерного порта, или установить второй принтер с другой картой. Если вы используете Windows NT, необходимо установить системный драйвер для ключа (смотрите предыдущий раздел). Если вы все еще не можете решить проблему, установите контакт с компанией Rainbow Technologies или Keylok по email.

Более общая проблема может состоять в том, что принтерный порт был занят другим устройством, таким как сканерный порт, и уже не является LPT1 который по умолчанию должен быть портом принтера. В этом случае нужно переназначить параллельный порт как принтерный. В Windows 95/98/Me/2000/NT, вы должны войти в Settings option из Start menu, чтобы достичь Control Panel или Printers.


4 Теория

Процедура инверсии используемая программой основана на smoothness-constrained (с ограничениями гладкости) методе наименьших квадратов (deGroot-Hedlin and Constable 1990, Sasaki 1992). Может быть также использована новая реализация метода наименьших квадратов, основанная на квази-Ньютоновском методе оптимизации (Loke and Barker 1996a). Этот метод более чем в 10 раз быстрее, чем обычный метод наименьших квадратов для больших объемов данных и требует меньше памяти. Метод наименьших квадратов smoothness-constrained основан на следующем уравнении

(JTJ + uF)d = JTg (1)

где F = fxfxT + fzfzT



fx = горизонтальный сглаживающий фильтр

fz = вертикальный сглаживающий фильтр

J = матрица частных производных

u = показатель затухания

d = вектор приращений параметров модели

g = вектор невязок

Одним из достоинств этого метода является возможность настройки показателя затухания и сглаживающих фильтров, чтобы удовлетворить различным типам данных.

Вы также можете использовать в этой программе обычный метод Гаусса-Ньютона. Он намного медленнее чем квази Ньютоновский метод, но в местах с контрастами сопротивлений больше чем 10:1, он дает лучше результаты. Третьей возможностью в этой программе является использование метода Гаусса-Ньютона для первых двух – трех итераций, после чего используется квази Ньютоновский метод. Во многих случаях это дает наилучший результат.

Двумерная модель, используемая этой программой, делит полупространство на ряд прямоугольных блоков (Рис. 2). Цель работы программы состоит в определении сопротивлений прямоугольных блоков дающих псевдоразрез кажущихся сопротивлений, совпадающий с практическими измерениями. Для установок Веннера и Шлюмберже, мощность первого ряда блоков составляет 0.5 разноса электродов. Для установок потенциала, дипольной осевой и трехэлектродной мощность равна 0.9, 0.3 и 0.6 соответствующих разносов электродов. Мощность каждого более глубокого слоя обычно увеличивается на 10% (или 25%). Глубины слоев также могут быть изменены пользователем вручную. Метод оптимизации обычно пытается уменьшить различие значений кажущегося сопротивления рассчитанного и измеренного путем вариации сопротивлений блоков модели. Мерой этого различия является среднеквадратическая ошибка (RMS). Однако модель с наименьшей возможной ошибкой RMS иногда может давать большие и нереальные изменения сопротивлений модели и не всегда может оказаться «наилучшей» моделью в геологическом отношении. В общем, наиболее разумным методом является выбор модели для той итерации, после которой ошибка RMS уже не изменяется значительно. Это обычно происходит между третьей и пятой итерациями.


5 Содержание диска

Диск содержит главный setup файл SETUP.EXE. После инсталляции этого setup файла, в поддиректории, содержащей программу RES2DINV должны оказаться следующие файлы.

RES2DINV.EXE Основная программа инверсии

JACOBWIN.EXE Программа создающая дополнительные файлы.

REGISTER.TXT Файл регистрации

LANDFILL.DAT Пример полевых данных для установки Веннера для наблюдений с 50 электродами. Этот пример показывает применение электрической 2-D томографии для картирования ореола загрязнения от свалки (Niederleithinger, 1994).

GRUNDFOR.DAT Другой полевой пример для установки Веннера, но с нерегулярным расположением точек измерений.

ODARSLOV.DAT Большая коллекция данных собранная над высокоомной дайкой (установка Веннера).

ROMO.DAT Другая большая коллекция данных (установка Венера).

DUFUYA.DAT Очень большой набор данных для почти 300 электродов и более чем 1200 измерений (установка Веннера). На компьютере Pentium II с 266 Mhz требуется 23 минуты на инверсию этих данных когда матрица Якоби пересчитывается после каждой итерации.

GLADOE2.DAT Пример файла данных с информацией о рельефе.

BLOCKWEN.DAT Пример входных данных для установки Веннера с очень плохими измерениями.

BLOCKDIP.DAT Пример данных для дипольной осевой установки.

CLAYSTG.DAT Пример данных для дипольной осевой установки с разными разносами диполей.

BLOCKTWO.DAT Пример данных для двухэлектродной установки.

RATHCRO.DAT* Данные для установки Веннера на археологическом объекте содержащие информацию о рельефе.

PIPESCHL.DAT Пример полевых данных для установки Веннера-Шлюмберже.

WATER.DAT Пример полевых данных для подводной съемки.

MARINE.DAT Пример полевых данных для морской съемки с рельефом морского дна.

MODEL101.DAT Очень большой массив данных для компьютера имеющего как минимум 48 MB RAM.

DIPOLEN5.DAT Пример данных для дипольной осевой установки с нецелыми значениями фактора “n”.

WENSCHN5.DAT Пример данных для установки Веннера-Шлюмберже с нецелыми значениями фактора “n”.

PDIPREV.DAT Пример данных для трехэлектродной установки с прямым и встречным расположением электродов.

POLDPIN5.DAT Пример данных для трехэлектродной установки с нецелыми значениями фактора “n”.

IPMODEL.DAT Данные ВП со значениями поляризуемости

IPSHAN.DAT Полевые данные ВП со значениями процентного частотного эффекта (PFE).

IPMAGUSI.DAT Полевые данные ВП со значениями металл-фактора.

IPKENN.DAT Полевые данные ВП со значениями фазового угла

BOREHOLE.DAT Пример наблюдений между скважинами.

BOREHIP.DAT Пример наблюдений между скважинами с измерениями ВП.

BORELANC.DAT Пример наблюдений между скважинами.

BOREDIFF.DAT Пример наблюдений между скважинами когда электроды в двух скважинах находятся на разных глубинах.

BORERES.DAT Пример наблюдений между скважинами с результатами измерений в виде сопротивлений.

SYSDRVR.EXE Самораскрывающийся сжатый файл содержащий драйверы для защитной вставки для Windows 3.1, 95/98 и NT.

RES2DINV.HLP Help файл для программы инверсии.

RES2DINV.CNT Файл поддержки для Help файла.

RES2DINV.INI Файл конфигурации для программы RES2DINV.

RES2DINV.IN2 Альтернативные файл конфигурации.

README.TXT Последняя информация о текущей версии программы 2-D инверсии.

RESIS.BTH Пример файла для опции batch processing.


6 Использование программы

После запуска программы установки SETUP.EXE, и программы JACOBWIN.EXE, главная программа RES2DINV.EXE и файлы поддержки (GRADWEN, GRADTWO и GRADDIP) а также примеры файлов данных окажутся на жестком диске в одном директории. Пожалуйста, проверьте состояние жесткого диска с помощью программ CHKDSK и SCANDISK, или аналогичных программ, входящих в такой пакет как Norton Utilities.

Для запуска программы инверсии, используйте иконку RES2DINV. Программа сначала проверит систему компьютера на наличие необходимых ресурсов требующихся программе. Она проверит доступную оперативную и дисковую память. Если программа выведет предупреждение, следует выйти из программы и сделать требуемые изменения. После проверки конфигурации компьютера программа выводит в верхней части экран Главное меню.

Вы можете выбирать опции с помощью курсора мыши. Если вы используете программу впервые, попробуйте прочесть файл метода сопротивлений LANDFILL.DAT поставляемый с программой. Затем выберите опции инверсии для ее осуществления. На рис. 3 показан пример результатов при инверсии этих данных. После чтения данных в общем случае вы должны проверить плохие точки используя опцию “Edit data”. В следующих разделах дано более детальное описание каждого раздела меню.

  1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница