Transformer网络在大地电磁反演成像中的应用

刘高村, 王绪本, 袁崇鑫, 李德伟, 谢卓良

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物探化探计算技术 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (04) : 484-496.

Transformer网络在大地电磁反演成像中的应用

  • 刘高村, 王绪本, 袁崇鑫, 李德伟, 谢卓良
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摘要

传统大地电磁反演通常是基于确定性梯度的迭代求解,不仅需要大量时间计算雅可比矩阵,还依赖于初始模型的输入和正则化因子等参数的设置。近年来学者们不断引入机器学习方法以试图改善大地电磁反演,该方法不需要计算雅可比矩阵,不用输入初始模型,训练好的网络仅需几毫秒就可实现反演成像。这里利用Google团队提出的Transformer神经网络经典框架搭建大地电磁数据和模型之间的映射网络,以9 240组正演数据为样本,对Transformer网络参数进行训练。采用南非开源大地电磁数据,实现了由视电阻率图像到电阻率模型的反演成像。研究表明:(1)经训练后的Transformer网络可以较准确的反映出异常体位置和大小;(2)网络实现了简单的矩阵并行化运算,大幅度提高训练的效率,且成像效率高于传统的反演。

关键词

大地电磁测深 / 有限元正演 / Transformer / 多头注意力机制 / 反演成像

中图分类号

P631.325

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刘高村, 王绪本, 袁崇鑫, 李德伟, 谢卓良. Transformer网络在大地电磁反演成像中的应用. 物探化探计算技术. 2023, 45(04): 484-496

基金

国家自然科学基金重点项目(41930112)

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