Research Article

שיטת היפוך אנומליה מגנטית המשלבת מודול קשב בלוק קונבולוציוני ומגבלות עקביות פיזיקלית

DOI:

10.3791/69539

⸱

March 3rd, 2026

 ,  ,  ,  , 
1Chengde Vocational and Technical College, 2School of Information Engineering, Hebei GEO University, 3Hebei University of Science and Technology

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כדי להתמודד עם האתגרים של אי-ליניאריות ואי-ייחודיות בהיפוך אנומליה מגנטית, מחקר זה משלב את מודול CBAM עם מגבלות עקביות פיזיקלית ומציע שיטת היפוך חדשנית עם דיוק ויציבות גבוהים, ובכך לתמוך בפרקטיקות חקר גאולוגיות.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

היפוך אנומליה מגנטית ממלא תפקיד חיוני בחקר גאולוגי ובזיהוי מבנים תת-קרקעיים; עם זאת, הלא-ליניאריות והאי-ייחודיות הטבועה בו נותרות אתגרים משמעותיים. כדי לשפר את דיוק ההיפוך ויכולת פירוש המודלים, מחקר זה מציע שיטת היפוך אנומליה מגנטית שמשלבת את מודול תשומת הלב של בלוק קונבולוציוני (CBAM) עם מגבלות עקביות פיזיקלית. השיטה מבוססת על ארכיטקטורת רשת עצבית קונבולוציונית, ומשלבת את מודול CBAM כדי לשפר את תשומת הלב של הרשת לערוצים קריטיים ולאזורים מרחביים, ובכך לשפר את הגדרת הגבולות ואת שחזור המבנים. במקביל, מונח עקביות פיזיקלי המבוסס על מטריצת גרעין המידול הקדמי מוטמע בפונקציית אובדן השגיאה בריבוע הממוצע כדי לאכוף התאמה בין התוצאות החזויות לחוקי הפיזיקליה. ניסויי היפוך נרחבים המשתמשים הן בנתונים סינתטיים והן בשטח מאזורי כרייה מראים שהשיטה המוצעת עולה על מודלים CNN קונבנציונליים מבחינת מיקום אנומליה, שחזור מורפולוגיה והערכת פרמטרי מגנטיזציה. התוצאות מדגישות את הדיוק והיציבות המעולים של השיטה, ומציעות גישה חדשה ויעילה ואמינה להיפוך אנומליה מגנטית.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

היפוך אנומליה מגנטית הוא טכניקה קריטית בתחום החקר הגיאופיזי, ומשחקת תפקיד משמעותי בחשיפת מבנים גאולוגיים תת-קרקעיים, חיפוש משאבי מינרלים וחיזוי סיכונים גאולוגיים1. במהלך השנים, חוקרים רבים הציעו מגוון שיטות להיפוך אנומליה מגנטית, והעשירו באופן מתמיד הן את היסודות התיאורטיים והן את המתודולוגיות המעשיות בתחום זה.

במחקרים קודמים, יושמו אלגוריתמים שונים לאופטימיזציה על היפוך אנומליה מגנטית. לדוגמה, פותחה שיטת אופטימיזציה של מושבת נמלים המוגבלת על ידי ליתולוגיה לעיבוד נתונים מגנטיים על פני השטח ובארות2; אלגוריתם חישילה מדומה מהיר מאוד שימש להפיכת אנומליות מגנטיות ה....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מידול אנומליה מגנטית קדמית והפוכה
מודלים של אנומליה מגנטית קדימה והפוכה משמשים כבסיס תיאורטי יסודי בחקר הגיאופיזי, ומיושמים באופן נרחב לזיהוי מבנים תת-קרקעיים ולחיפוש משאבים. מודלים קדמיים מבוססים על מודלים גאולוגיים תת-קרקעיים ידועים ומשתמשים בחוקים פיזיקליים לחישוב תגובות האנומליה המגנטית בנקודות תצפית, תוך הדגשת הסקת תוצאות מסיבות ידועות. לעומת זאת, המידול ההפוך מתחיל מנתוני אנומליה מגנטית שנצפו ומסיקים את פרמטרי המודל התת-קרקעיים שגורמים לאנומליות אלו, כגון התפלגות מגנטיזציה או גאומטריה מבנית. עקב הלא-ליניאריות והטבע הלא מוצב של שדות גאופיזיים, בעיות הפוכות סובלות לעיתים מאי-ייחודיות וחוסר יציבות, ודורשות שילוב....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ניסויים סימולציה

תוצאות היפוך בקבוצת הבדיקה
המודל מאומן תחילה על סט האימון ואז מוערך על מערך הבדיקה, שבמהלכו נשמרות תוצאות החיזוי על סט הבדיקה. כדי להאיץ את התכנסות הרשתות, מוגדרים היפרפרמטרים מתאימים, כפי שמפורט בטבלה 3. לאחר מספר איטרציות אימון, עקומת האובדן מתייצבת סביב תקופת 1900; לכן, מספר תקופות האימונים הכולל נקבע ל-2000. תוצאות ההיפוך בסט הבדיקה מוצגות באיור 3.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה מציע שיטת היפוך אנומליה מגנטית המשלבת את מודול תשומת הלב של הבלוק קונבולוציוני (CBAM) עם מגבלות עקביות פיזיקלית, כדי להתמודד ביעילות עם האתגרים הנפוצים של אי-ליניאריות ואי-ייחודיות בהיפוך גאופיזי. על ידי שילוב CBAM, הרשת יכולה להתמקד באופן אדפטיבי בערוצים קריטיים ואזורים מרחביים, ובכך לשפר משמעותית את רזולוציית הגבולות ואת דיוק השיקום עבור מבנים תת-קרקעיים מורכבים ולהקל על בעיות כמו טשטוש גבול ועיוות מבני הנפוצים בהיפוך רשת עצבית קונבולוציונית קונבנציונלית (CNN) קונבנציונלית. בינ.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל המחברים מאשרים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים (כולל אך לא מוגבל למענקים, פטנטים, דמי ייעוץ, אחזקות מניות) או ניגודי עניינים אישיים, מקצועיים או מוסדיים אחרים שיכולים להשפיע באופן בלתי הולם על תוצאות או פרשנות מחקר זה.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה מומן על ידי פרויקט הפיתוח בר-הקיימא של העיר צ'נגדה "מחקר ויישום של מערכת תעסוקת סטודנטים מבוססת גרף ידע" (פרויקט מס' 202305B032) ופרויקטים של לשכת המדע והטכנולוגיה של צ'נגדה (פרויקטים מס' 202501A038 ו-202305B032).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
אנקונדה3אנקונדהhttps://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/archive/
MATLAB 2016bMathWorkshttps://www.mathworks.com/
Python3.7Python.orghttps://www.python.org/downloads/release/python-370/
TensorFlow2.0גוגלhttps://tensorflow.google.cn/install
Windows10מיקרוסופטhttps://www.microsoft.com/zh-cn/software-download/windows10

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Liu, S., et al. Ant colony optimisation inversion of surface and borehole magnetic data under lithological constraints. J Appl Geophys. 112, 115-128 (2015).
  2. Biswas, A., Acharya, T.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Magnetic Anomaly InversionConvolutional Neural NetworkAttention ModulePhysical ConsistencyBoundary DelineationStructural ReconstructionForward ModelingMagnetization ParameterAnomaly LocalizationMorphology Reconstruction

Related Articles