pygimli

pyGIMLi - 地球物理反演

快速参考

import pygimli as pg
from pygimli.physics import ert, srt

# Load ERT data
data = ert.load("survey.ohm")

# Invert
mgr = ert.ERTManager(data)
model = mgr.invert(lam=20, verbose=True)

# View result
mgr.showResult()

主要类

类	用途
pg.Mesh	有限元网格
pg.DataContainer	测量数据与几何信息
pg.Inversion	基础反演框架
ert.ERTManager	ERT 处理与反演
srt.SRTManager	地震折射反演

基本操作

加载和查看 ERT 数据

import pygimli as pg
from pygimli.physics import ert

data = ert.load("survey.ohm")
print(f"Measurements: {data.size()}")
ert.showData(data)  # Pseudosection

ERT 反演

from pygimli.physics import ert

mgr = ert.ERTManager(data)
model = mgr.invert(
    lam=20,          # Regularization
    verbose=True
)
mgr.showResult()
resistivity = mgr.model

地震折射

from pygimli.physics import srt

data = srt.load("traveltimes.sgt")
mgr = srt.SRTManager(data)
model = mgr.invert(lam=30, zWeight=0.3)
mgr.showResult()

创建自定义网格

import pygimli as pg
from pygimli.physics import ert

data = ert.load("survey.ohm")
mesh = pg.meshtools.createParaMesh(
    data.sensors(),
    quality=34.0,
    paraMaxCellSize=5,
    boundary=2
)
pg.show(mesh)

保存和导出

# Save mesh and model
mgr.mesh.save("result_mesh.bms")
pg.save(model, "resistivity_model.vector")

# Export to VTK for ParaView
mgr.mesh.exportVTK("result", mgr.model)

电极排列类型

代码	排列
wa	温纳-α
wb	温纳-β
dd	偶极-偶极
pd	极-偶极
pp	极-极
slm	施伦贝谢
gr	梯度

数据格式

格式	扩展名	说明
BERT/pyGIMLi	.ohm	统一数据格式
Syscal	.txt	IRIS 导出格式
Res2DInv	.dat	二维反演格式
ABEM	.ohm	ABEM Terrameter
SRT	.sgt	地震走时

何时选择 pyGIMLi 而非其他方案

场景	建议
使用常见排列进行标准 ERT 反演	pyGIMLi - API 最简洁，内置排列类型
地震折射层析成像（SRT）	pyGIMLi - 集成 SRT 管理器
多方法反演（直流电、磁法、重力、电磁法）	SimPEG - 支持的方法更广泛
商用 ERT 处理与报告生成	Res2DInv - 行业标准，基于 GUI
自定义正演算子或需要研究灵活性	SimPEG - 设计更模块化
基于 FEM 的地球物理建模	pyGIMLi - 原生支持 FEM 网格

选择 pyGIMLi 的情况：需要以极少的代码进行近地表地球物理反演（ERT、SRT、IP）。其管理器类（ERTManager、SRTManager）只需几行代码，即可处理从数据加载、反演到可视化的完整工作流。

避免选择 pyGIMLi 的情况：需要近地表以外的方法（使用 SimPEG），或需要商用级报告流程。

常见工作流

ERT 数据反演与可视化

• 使用 ert.load("survey.ohm") 加载 ERT 数据文件
• 检查数据：使用 data.size() 查看测量数量，并绘制伪剖面
• 删除异常值或错误数据点
• 使用数据创建 ERTManager
• 运行反演：mgr.invert(lam=20)（从较大的 lambda 开始）
• 检查卡方值（目标值约为 1）
• 使用 mgr.showResult() 可视化结果
• 将网格和模型导出为 VTK，供 ParaView 使用：mgr.mesh.exportVTK()
• 根据需要调整 lambda 和 zWeight，然后重新反演

反演技巧

1. 从较大的 lambda 开始（50-100），再逐渐减小
2. 检查数据质量——反演前删除异常值
3. 对于层状结构，使用 zWeight < 1
4. 检查覆盖范围——覆盖范围低意味着分辨率较差
5. 卡方值约为 1 表示拟合良好且未过拟合

参考资料

• 地球物理方法 - 支持的方法与工作流
• 网格生成 - 网格创建与质量控制

脚本

• scripts/ert_inversion.py - 完整的 ERT 反演工作流