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Curso teórico práctico sobre inversión geofísica en Python: SimPEG, gravimetría, magnetometría, MT 1D y FWI.

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Curso teórico práctico sobre inversión geofísica en Python

Del dato observado al modelo del subsuelo

Gravimetría · Magnetometría · MT 1D · FWI · SimPEG · Aprendizaje profundo guiado por física

Python Jupyter SimPEG Course YouTube

Un laboratorio reproducible para explorar la relación

$$ \mathbf{d} = \mathcal{F}(\mathbf{m}) + \boldsymbol{\varepsilon} $$

y reconstruir modelos físicos con ajuste de datos, regularización y aprendizaje profundo.

Mapa visual del curso

Qué encontrarás

Este repositorio reúne los materiales del Curso teórico práctico sobre inversión geofísica en Python, dirigido a la comunidad científica. Integra fundamentos del problema inverso con ejercicios guiados, casos sintéticos y datos reales.

El curso fue dirigido por Ana Mantilla, Javier Torres y León Suárez, con PhD Henry Arguello Fuentes como investigador principal. Fue organizado por los grupos de investigación HDSP, GIGBA y CPS en el marco del Contrato No. 045-2025 financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MINCIENCIAS) y la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH).

Ruta científica

Sesión Eje Del dato al modelo Material Video
01 Fundamentos No unicidad, sensibilidad, incertidumbre y regularización Abrir ▶ Ver sesión
02 Gravimetría 3D Anomalía residual → contraste de densidad Abrir ▶ Ver sesión
03 Magnetometría 3D Anomalía TMI → susceptibilidad magnética Abrir No publicado
04 MT 1D guiada por física Impedancia Zxy → resistividad por capas Abrir ▶ Ver sesión
05 FWI: fundamentos Registros sísmicos → modelo de velocidad Abrir ▶ Ver sesión
06 FWI: entrenamiento Shots y pesos preentrenados → velocidad de onda P Abrir ▶ Ver sesión
07 Reto integrador MT 1D Datos sintéticos → inversión profunda no supervisada Abrir No publicado

Disponibilidad de videos: la playlist pública contiene actualmente las grabaciones de las sesiones 1, 2, 4, 5 y 6. Esta tabla puede actualizarse cuando se publiquen las sesiones restantes.

Arquitectura conceptual

Animación futurista de la arquitectura de inversión geofísica guiada por física e inteligencia artificial

La inversión se plantea como un ciclo iterativo y auditable: los datos observados y la hipótesis física alimentan el operador directo; la discrepancia entre datos predichos y observados se combina con regularización y conocimiento previo; el modelo se actualiza hasta alcanzar convergencia, y finalmente se evalúan resolución, incertidumbre y coherencia geológica.

Clases grabadas

Modelos 3D del subsuelo e inteligencia artificial: vista previa de las clases

Revisa las sesiones en orden y utiliza los notebooks de este repositorio como laboratorio práctico.

Inicio rápido

git clone https://github.com/Anagabrielamantilla/inversion-geofisica-python.git
cd inversion-geofisica-python
python -m venv .venv
source .venv/bin/activate
python -m pip install -r requirements.txt
jupyter lab

Abre los notebooks desde su propia carpeta de sesión para conservar las rutas relativas a los datos. Varios cuadernos fueron diseñados para Google Colab; las celdas de montaje de Drive y las rutas /content/... deben ajustarse si se ejecutan localmente. Las tareas de FWI pueden requerir GPU y conjuntos externos indicados dentro de cada notebook.

Estructura

.
├── docs/
│   ├── brochure.pdf          # pieza publicitaria y programa original
│   └── assets/               # publicidad e infografía conceptual
├── materials/
│   ├── session-01/           # introducción y regresión lineal
│   ├── session-02/           # inversión gravimétrica
│   ├── session-03/           # inversión magnetométrica
│   ├── session-04/           # inversión MT 1D
│   ├── session-05/           # introducción a FWI
│   ├── session-06/           # FWI y modelos preentrenados
│   └── session-07/           # reto de inversión MT 1D
├── CITATION.cff
└── requirements.txt

Programa anunciado

La pieza publicitaria presenta una intensidad total de 18 horas:

  • Bloque 1 — Introducción al problema inverso (3 h): datos, modelos, incertidumbre, problema directo, no unicidad, ruido, sensibilidad, ajuste y regularización.
  • Bloque 2 — Inversión gravimétrica con SimPEG (3 h): malla 3D, celdas activas, modelos sintéticos, datos reales y visualización en ParaView.
  • Bloque 3 — Inversión magnetométrica con SimPEG (3 h): TMI, campo inductor, susceptibilidad, casos sintéticos y reales.
  • Bloque 4 — Inversión profunda guiada por física para MT 1D (3 h): operador directo diferenciable, MLP con skip connections y entrenamiento no supervisado.
  • Bloques 5 y 6 — Inversión de onda completa (6 h): adquisición, ecuación de onda acústica, aprendizaje supervisado, hiperparámetros y pesos preentrenados.

Consulta el folleto original para preservar la información institucional y el programa completo.

Nota histórica. La publicidad anuncia el curso del 3 al 11 de agosto, de 1:00 p. m. a 3:00 p. m., en el salón 404 del edificio E3T, con modalidad virtual complementaria. Los enlaces de asistencia e inscripción del evento se consideran históricos y no se reproducen como llamadas activas.

Datos, reproducibilidad y alcance

  • Los conjuntos .npy, .txt y .edi disponibles en la carpeta fuente se mantienen junto a su sesión.
  • Versión de SimPEG: las salidas guardadas en los notebooks registran 0.25.1 en el ejercicio sintético de gravimetría y 0.25.2 en los ejercicios de gravimetría real y magnetometría. Para ofrecer un entorno común y reproducible, requirements.txt fija simpeg==0.25.2.
  • Algunos notebooks hacen referencia a recursos externos o a nombres de archivos que no forman parte del paquete original; revisa sus celdas de preparación antes de ejecutar.
  • Los resultados numéricos pueden variar por versión de biblioteca, hardware, semilla y tolerancias del optimizador.
  • requirements.txt documenta el conjunto común de bibliotecas; cada notebook sigue siendo la referencia para requisitos específicos.

Crédito institucional

Material asociado al proyecto “Nuevas tecnologías computacionales para el procesamiento e inversión conjunta de gravimetría, magnetometría y magnetotelúrica mediante aprendizaje profundo guiado por principios físicos para la caracterización multicriterio”.

Organizan: HDSP · GIGBA · CPS, con participación institucional de la Universidad Industrial de Santander.

Financian: Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MINCIENCIAS) y la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH) a través del cto 045-2025.

Uso y atribución

Este repositorio conserva material docente y datos del curso. No se declara una licencia abierta: todos los derechos permanecen con sus titulares. Antes de reutilizar, modificar o redistribuir contenido, confirma los permisos aplicables y cita a las personas e instituciones responsables mediante CITATION.cff.


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