孔凡涛　蔡盼盼　张解成　蒋鑫

摘 要：与常规反演方法不同，BP神经网络反演方法具有不依赖于初始模型、无需计算雅可比矩阵和反演过程中无需正演计算的特点。文章基于MATLAB神经网络工具箱，编写了BP神经网络用于大地电磁反演的程序，对比了不同数据预处理和不同训练方法对BP网络训练效果的影响。以7层地电模型为例进行反演测试，测试结果表明该反演方法能够逼近真实模型。最后对贵州松桃锰矿区实测资料进行反演，反演结果与实际地质情况相符，验证了BP网络对实测资料反演是可行的。

关键词：大地电磁；反演；BP神经网络

中图分类号：P631.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0019-03

Abstract： Different from the conventional inversion method， the BP neural network inversion method is characterized by no necessity to depend on the initial model， to calculate the Jacobian Matrix and to forward modeling in the inversion process. Based on the MATLAB neural network toolbox， the program of magnetotelluric inversion is compiled using BP neural network， and the effects of different data preprocessing and different training methods on the training effect of BP network are compared. A 7-layer geoelectric model is used as an example for inversion test. The test results show that the inversion method can approach the real model. Finally， the inversion of the measured data in Songtao Manganese Mine Area in Guizhou Province， the inversion results are consistent with the actual geological situation， thus verifying that the BP network inversion of the measured data is feasible.

Keywords： magnetotelluric； inversion； BP neural network

大地电磁测深以围岩与目标岩（矿）石的导电性导磁性差异为前提，以天然电磁场为场源，是一种依靠频率测深的地球物理勘探方法[1]。

常规的大地电磁非线性反演方法如OCCAM法、非线性共轭梯度法（NLCG法）、快速松弛法（RRI法）等，这些反演算法存在的問题包括：对初始模型有很强的依赖、反演过程需要大量的正演计算3反演过程需要计算雅可比矩阵。解决这些问题需要使用其他反演方法，人工神经网被认为是一种可行完全的非线性反演方法方法，国内外地球物理工作者对此进行了大量研究[2-6]。

人工神经网络是对生物神经系统的抽象、简化和模拟[7]。与生物的神经系统类似，人工神经网络以人工神经元为基本单元。按照一定规则将神经元连接成神经网络（拓扑结构），在对训练样本的学习过程中，按照一定规则（学习规则）修改连接权重，神经网络获得的信息就分布存储在连接权值中。……