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Efficient 3-D Inversion for Transient Electromagnetic Method Based on Rational Krylov Subspace
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DOI：10.1109/TGRS.2026.3663641.png)
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摘要
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传统的瞬变电磁法（TEM）三维反演算法要求在正演和伴随建模中均进行时域离散化。这些算法从初始时间开始，在每个新的时间步长上迭代计算电场，这涉及反复求解大规模线性方程组，从而造成巨大的计算成本。相比之下，基于Krylov子空间模型降阶技术仅需一次降阶过程即可计算三维时域电磁响应，使得任意时刻的电场可通过求解仅包含小规模矩阵指数问题获得，显著提高了正演建模效率。然而，这种方法在三维TEM反演中尚未得到广泛应用。本研究将基于有理Krylov子空间的模型降阶技术应用于正演和伴随建模。将每个观测时间道的拟合残差数据视为伴随问题的虚拟源，从而利用有理Krylov子空间算法（RK）求解相应的伴随场。梯度通过正演和伴随建模的结果进行评估，并通过L-BFGS方法更新模型。在整个梯度计算过程中，所有必要的正演和伴随建模仅需进行两次矩阵分解和有限次数的右端项回代，大幅降低了计算负担。所提算法通过合成数据进行了验证。结果表明，采用有理Krylov子空间技术的三维TEM反演算法在显著提高计算效率的同时，达到了令人满意的反演精度，相比采用传统时步法的反演方法具有明显优势。因此，本研究可为有理Krylov子空间方法在TEM数据反演中的进一步应用提供有价值的见解。
Keyword:
3-D inversion
adjoint modeling
rational Krylov subspace
transient electromagnetic method (TEM)
期刊
IF:
8.6
论文数:
2.1W
被引数:
10.7W
机构
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