[发明专利]一种基于单纯形萤火虫法反演大地电阻率测量数据的方法

摘要

一种基于单纯形萤火虫法反演大地电阻率测量数据的方法，包括第一步，对每个萤火虫个体的位置和荧光素值进行初始化；第二步，更新萤火虫个体的荧光素值；第三步，萤火虫个体的邻域划分；第四步，确定第i只萤火虫向其邻居集合中第j只萤火虫移动的概率；第五步，利用轮盘赌法选择萤火虫个体j，然后对第i只萤火虫进行移动以更新萤火虫的位置；第六步在N个邻域内的最优萤火虫按照当前位置为中心的搜索半径的变动范围进行单纯形法的局部搜索；第七步若土壤反演的目标函数值已小于设定误差，则直接输出结果；若不满足，则最优萤火虫使用单纯形作局部搜索后，再返回第二步更新荧光素值。本发明可以增强算法的局部搜索能力和加快算法收敛速度。

主权项

一种基于单纯形萤火虫法反演大地电阻率测量数据的方法，其特征在于包括如下步骤：第一步：设在n层水平多层土壤反演的2n‑1维搜索空间内有p(p＝20n‑20)个萤火虫，其中n为大于等于2的自然数，对每个萤火虫个体的位置和荧光素值进行初始化；第二步：利用四极法测量浅层大地电阻率，使用公式(1)把第i个萤火虫在第t次迭代的位置Θi(t)对应的目标函数值fRMS‑error(Θi(t))转化为荧光素值；li(t)＝(1‑η)li(t‑1)+γfRMS‑error(Θi(t))   (1)公式(1)中，t代表迭代次数，li(t)为第t代第i个萤火虫的萤光素值，η是荧光素的挥发因子，η∈(0，l]，γ是荧光素更新率；土壤反演的目标函数fRMS‑error用视在电阻率测量值与视在电阻率估算值的均方根误差来表示，其计算式为公式(2)：fRMS-error(Θ)=minΣi=1m(ρai-ρMiρMi)2mΘ=(ρ1,...,ρn,h1,...,hn-1)---(2)]]>公式(2)中，m为四极法的极距数量，ρMi为第i组极距对应的视在电阻率测量值，ρai为第i组极距对应的视在电阻率计算值，ρai的结果与Θ有关，Θ是n层土壤模型结构，hi(i＝1,2,...,n‑1)和ρi(i＝1,2,...,n)分别代表第i层的厚度和电阻率，其结果由优化方法调整取得；第三步：从第二代开始，萤火虫算法根据各个萤火虫荧光素值的相近程度将该群体分成N个邻域：li(t)<lj(t)}，lj(t)代表当前萤火虫j的荧光素值，li(t)代表当前萤火虫i的荧光素值，Ni(t)表示t时刻第i个邻域的密度；xj(t)和xi(t)分别表示萤火虫j和萤火虫i第t次迭代求解过程中对应于求解空间中的位置，||||代表向量范数，为局部决策域半径，表达式如下：rdi(t+1)=rs1+μNi(t)---(3)]]>其中，rs是萤火虫感知半径；μ是动态域决策更新率；第四步：根据公式(4)确定第t次迭代第i只萤火虫向其邻居集合中第j只萤火虫移动的概率Pij(t)：Pij(t)=lj(t)-li(t)Σk=1Ni(t)lk(t)-li(t)---(4)]]>第五步：利用轮盘赌法选择萤火虫个体j，然后根据公式(5)对第i只萤火虫进行移动以更新萤火虫的位置：Θi(t+1)=Θi(t)+s(Θj(t)-Θi(t)||Θj(t)-Θi(t)||)---(5)]]>公式(5)中s为步长；第六步：在N个邻域内的最优萤火虫按照当前位置为中心的搜索半径w的变动范围进行单纯形法的局部搜索，w(t)=0.1[1.1-K(t)Kmax]---(6)]]>公式(6)中，K(t)为当前迭代次数，Kmax为设定的最大迭代次数；第七步：若土壤反演的目标函数值已小于设定误差，则直接输出结果；若不满足，则最优萤火虫使用单纯形作局部搜索后，再按返回第二步更新荧光素值。