畳み込みブロック注意モジュールと物理的整合性制約を統合した磁気異常反演法

Hao Wang; Zhaohui Tang; Xing Qi; Dongyu Zhang; Cancan Zhao

doi:10.3791/69539

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研究記事

畳み込みブロック注意モジュールと物理的整合性制約を統合した磁気異常反演法

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DOI:

10.3791/69539

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2026年3月3日

Hao Wang¹ , Zhaohui Tang¹ , Xing Qi² , Dongyu Zhang¹ , Cancan Zhao³

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

この記事について

サマリー

磁気異常反転における非線形性と非一意性の課題に対処するため、本研究はCBAMモジュールと物理的整合性制約を統合し、高精度かつ安定性のある新しい反演手法を提案し、地質探査の実践を支援します。

要約

磁気異常反転は地質探査や地下構造の特定において重要な役割を果たします。しかし、その本質的な非線形性と非一意性は依然として大きな課題となっています。反転精度とモデル解釈可能性を向上させるために、本研究は畳み込みブロック注意モジュール(CBAM)と物理的整合性制約を統合した磁気異常反転手法を提案します。畳み込みニューラルネットワークアーキテクチャを基盤とし、CBAMモジュールを組み込んで重要なチャネルや空間領域へのネットワークの注意を強化し、境界の境界区分や構造再構築を改善します。同時に、前方モデリングカーネル行列に基づく物理的整合項が平均二乗誤差損失関数に埋め込まれ、予測結果と物理法則との整合性を強制します。鉱山地域の合成データと現場データの両方を用いた広範な反転実験により、提案された手法は異常局在、形態再構築、磁化パラメータ推定の面で従来のCNNモデルを上回る性能を示している。この結果は、この手法の優れた精度と安定性を強調し、磁気異常反転に対する効率的かつ信頼性の高い新しいアプローチを提供します。

概要

磁気異常反転は地球物理探査の分野で重要な技術であり、地下地質構造の明らか化、鉱物資源の探査、地質災害予測に重要な役割を果たし^{ています。}長年にわたり、多くの研究者が磁気異常反転のためのさまざまな手法を提案し、この分野の理論的基盤と実践的方法論を継続的に豊かにしてきました。

以前の研究では、磁気異常反転に様々な最適化アルゴリズムが適用されていました。例えば、岩相学に制約されたアリコロニー最適化手法が、表面およびボアホールの^{磁気データの}処理のために開発されました。半無限の垂直棒状構造に関連する磁気異常を逆さなすために、非常に高速なシミュレートされたアニーリングアルゴリズムが用いられ^ました。同時に、正則化に基づく反演手法は広範な注目と進歩を集めています。古典的なオッカム反転アルゴリズム4は、電磁的な音響データから滑らかな^{モデルを生成}します。さらに、焦点地球物理的反転イメージング^5と準線形近似に基づく電磁反転が^{導入されました。}最小勾配支持制約と安定化汎関数を取り入れた三次元電磁反転アプローチ^{も提案され....}