起伏地形上规则二度体复重磁场正演和直接反演

"起伏地形上规则二度体复重磁场正演和直接反演"由4篇连续文章组成。第一篇和第二篇阐述复重磁场正演问题,主要采用前苏联学者的方法,在复数域内,严格而简明地推导出了规则二度体及其组合体复重磁场表达式。这些复场表达式与直角坐标系内对应形体重磁场表达式相比,具有非常简单的形式。第三篇和第四篇阐述复重磁场直接反演问题,是本系列文章的核心,从规则二度体及其组合体复重磁场表达式出发,完全在复坐标系内,采用独创的线性化方法,建立起求解中间变量的线性方程组,再结合复高阶方程解法,成功地解决了起伏地形上(或者观测线处于二维场源任意方位甚至封闭时)几乎所有规则二度体重磁场的直接反演问题,推动了重磁场解释理论的发展。     

局部重磁场源全方位成像理论概要(续)

作者近年来首创了"复杂条件下局部重磁场源全方位成像"理论体系。在本文中,概要阐述该理论体系中下延有限二度体复重磁场级数正演通式、复场模值全方位延拓和全方位反演等。     

起伏地形重磁三维快速正演计算

正演是反演技术的基础,正演速度和求解反演问题的系数矩阵存放一直是起伏地形下重、磁三维反演的关键技术问题。这里提出了一种起伏地形下重磁快速正演计算方法,其计算原理是根据反演在垂向的剖分层数,利用水平地形正演计算形成二个不同大小刻度标尺矩阵,然后在模型空间,使用分段线性插值的方式,直接计算出起伏地形观测点的正演值。该方法的主要特点是在保持很高的计算精度下计算速度可提高二倍,且节省计算内存,适合起伏地形下重磁三维反演技术研究。     

起伏地形条件下的磁异常二维聚焦反演及应用

地形对磁异常的反演和解释有很大的影响,特别是磁异常体贴近地表分布时更是如此,为了降低这种影响,笔者推导出了基于有限延深的二度厚板状体的带地形的磁异常正演公式,并提出了一种基于起伏地形的地下网格模型剖分的新方法。同时,聚焦反演对物性体有很强的聚焦效果,如果能够预先判断磁异常主要由地下浅层的强磁性体所引起,则可以考虑采用聚焦反演的方法得到磁性体的位置,显然这种方法非常适合铁矿体的反演。笔者将带地形的二维磁异常正演与聚焦反演结合起来,进行了相应的模型试验,并与水平地形下的聚焦反演及起伏地形下的光滑反演进行对比,验证了这种结合的有效性。最后,将该方法应用于新疆特克斯的磁异常剖面,对该剖面的磁性体分布做出了合理的解释。     

复杂条件二维重力场及重力张量场空间波数域正演方法

随着传感器技术的发展,重力场与重力张量场测量技术发展迅速,为实现地下密度分布精细反演提供了数据保障。正演是反演的基础,解决任意密度分布复杂地质体重力场与重力张量正演高效、高精度计算问题,是实现重力高效、精细反演、人机交互反演解释的关键。针对起伏地形和任意密度分布这种复杂条件下二维重力场及重力张量场高效高精度正演问题,这里提出了一种空间波数混合域正演算法,其关键环节包括:①结合新的矩形二度体组合模型波数域表达式和一维Gauss-FFT算法,提出了一种任意密度分布和起伏地形下重力场及重力张量高效、高精度正演算法;②采用新的二维正演算法,计算观测最高点和最低点之间多个不同高度水平网格重力场及重力张量,结合三次样条插值方法,实现了起伏地形上重力场及重力张量场高效、高精度正演。模型算例结果表明,新方法具有高效、高精度的显著特点。     

局部重磁场源全方位成像理论概要

本文概要阐述了复杂条件下局部重磁场源全方位成像理论体系的实用价值与学术意义、球坐标系内三度体重磁场球谐级数正演通式、三度体重磁场全方位延拓和全方位反演等。     

地形起伏条件下几种二度体磁场的通用反演方法

本文讨论在地形起伏条件下,根据垂直和水平磁测结果,利用Z_α/T_α~2和H_α/T_α~2对水平圆柱体和薄板状体直接进行反演的问题。文中分析了这类二度体Z_α/T_α~2和H_α/T_α~2正演公式的特点,提出了确定磁矩、中心位置及几何参量的通用反演方法,并以模型实例的计算结果,说明了方法的有效性。这种反演方法要求实测剖面附有相     

AMT数据地形畸变影响与带地形反演效果研究

在山区进行音频大地电磁测深(AMT)时,电磁场易受地形起伏影响发生畸变。为研究起伏地形对AMT数据的影响,采用WinGlink软件基于有限差分算法的正演模块,建立二维起伏地形和平地地电模型,并对比分析了两个理论模型的正演响应。结果表明:TE模式的视电阻率曲线在高频段受干扰程度相对较大,在低频段影响减小甚至消失;TM模式的视电阻曲线变化正好相反;二者相位受地形影响则较小。对含异常体的带地形地电模型进行正演计算,在正演响应中加入2.5%的随机误差模拟实测数据,利用WinGlink软件基于非线性共轭梯度(NLCG)算法的反演模块,分别进行带地形和不带地形的TE、TM和TE+TM模式的二维反演。各反演结果的对比表明,带地形的二维反演结果明显优于不带地形的反演结果,能够较好地反映出异常体的位置、形态及电阻率值。依据得到的认识,对青海祁连隧道工程的AMT实测数据进行带地形二维反演,取得了理想的应用效果。     

起伏地形下可控源音频大地电磁三维数值模拟

起伏地形对可控源音频大地电磁(CSAMT)响应具有强烈的影响,因此在CSAMT数据处理解释时需要考虑地形。同时,实际的地下地质情况和地表的地形情况通常比较复杂,地质结构和地形大部分情况下都是三维的。在水平地表三维有限差分CSAMT数值模拟算法的基础上,推导了利用地下交错网格采样点处的总磁场计算起伏地形下空气-地下介质分界面处的总电场和总磁场的表达式,从而实现了起伏地形下三维CSAMT数值模拟算法。在算法实现过程中,采用伪δ函数代替麦克斯韦方程中的场源项和直接计算总场的策略,避免了原有的将总场分离成背景场和二次场的策略在复杂地质条件下难以选择合适背景电阻率的问题。为了直接模拟总场,起伏地形下三维CSAMT数值模拟算法给出了新的三维正演方程的边界条件。将模拟水平地表三维异常体和三维山峰地形两个理论模型得到的响应结果与前人算法的计算结果进行对比,验证了所实现算法的正确性和有效性。     

利用MatLab对二角点矿体模型进行复场反演研究

利用MatLab强大的数值计算能力和优秀的数据可视化功能,结合二维局部重磁场源全方位成像理论,对复重磁场中的二角点矿体模型进行深入的反演研究。系统地介绍了二角点矿体模型的复场反演理论及MatLab程序实现过程,并以具体实例阐述复重磁场理论在未来地质找矿中所具有潜力。     

起伏地形频率域可控源电磁二维快速正反演

起伏地形频率域可控源电磁正反演研究受到众多学者的关注和重视,目前普遍实用的为未考虑地形的二维正反演算法程序。本文基于积分方程法正演和多场源、多频率、对比源反演算法,开展起伏地形条件下频率域可控源电磁二维快速正反演研究。通过引入层状参考模型、将地形与目标体整体作为异常场剖分区域,实现起伏地形可控源电磁正反演计算。针对包含地形在内的大尺度剖分区域引起的大型计算代价问题,采用快速傅里叶算法提高正反演计算效率。通过与现有正反演算法进行模型算例对比,验证了本文采用方法的可行性与有效性。     

二维磁异常资料的一种解释方法

本文根据复变函数理论给出了只具备磁异常垂直分量资料的情况下对二维磁异常进行反演的一种方法.本方法既适用于水平线上的,也适用于起伏地形上的磁测资料解释. 在垂直二度磁性地质体走向的剖面上建立oxy复平面(图1),用z=x+jy表示观测点的复坐标,ζ=ξ+jη表示地质体截面区域S内任一点的复坐标.那么,在区域|z|>|ζ|内,借助二项式展开式可将复场强T(z)展成z的负幂级数.     

换算场源上空间任意平面上Za值的磁测地形改正方法

磁测反演计算大多建立在水平面上,在地形起伏、切割剧烈、高差较大的山区开展磁测工作,严重的地形影响,给磁异常的推断解释带来困难.因此,研究消除地形影响的方法早已为人们所重视,复变函数保角映射的应用,使这一问题(二度体情况)基本上从理论到实际得到了解决.对于某些特殊地形(抛物线、单斜面、阶地等)可采用一些解析函数进行座标变换,达到地改目的,但这些特殊地形在野外是不多见的,实用意义也是不大的.由于导电纸的引用,可以利用"座标网模拟转换法"解决任意起伏地形的磁测地形改正(二度体情况),这是便于野外推广而行之有效的方法.目前所推     

起伏地形上垂直磁异常的直接解释方法

地面磁测工作常常在山区进行,所得磁测结果是沿起伏地形线分布的。现有磁性体磁场的正、反演计算公式都是水平地形的。为了解释起伏地形上的磁异常,通常是将起伏地形化直或在起伏地形上用磁异常矢量进行解释。这些方法在实际应用中都还存在着一些问题。     

三度体梯度磁异常全方位正反演方法

首创了磁法勘探学科中三度体任意方向梯度磁异常全方位正、反演方法。首先 ,在球坐标系中 ,导出了三度体任意方向梯度磁异常的两个球谐级数通用正演表达式 ,为实现全方位反演奠定了理论基础。然后 ,由第 1个梯度磁异常球谐级数表达式出发 ,提出了三度体总磁化方向、磁矩模值反演方法 ;由第 2个梯度磁异常球谐级数表达式出发 ,提出了三度体磁矩重心、近似形态与分布范围 ,以及有广泛实用价值的“均磁凸形体”边界点位置等全方位反演方法。最后 ,给出了 1个三度体梯度磁异常全方位反演的理论模型验证实例。     

三度体梯度磁异常全方位正反淀方法

首创了磁法勘探学科中三度体任意方向梯度磁异常全方位正、反演方法。首先,在球坐标系中,导出了三度体任意方向梯度磁异常的两个球谐级数通用正演表达式,为实现全方位反演奠定了理论基础。然后,由第１个梯度磁异常球谐级数表达式出发,提出了三度体总磁化方向、磁矩模值反演方法;由第２个梯度磁异常球谐级数表达式出发,提出了三度体磁矩重心、近似形态与分布范围,以及有广泛实用价值的“均磁凸形体”边界点位置等全方位反演方     

ZTEM二维非线性共轭梯度反演研究

ZTEM(Z轴倾子电磁法)是一种天然场源的频率域航空电磁法,其特点是磁场垂直分量在空中机载平台测量,磁场水平分量在地面的固定基站测量,具有勘探深度大、速度快、成本低、覆盖面积大等技术优势。本文实现了ZTEM二维有限差分正演和二维非线性共轭梯度(NLCG)反演算法。研究对象是倾子资料,反演过程中通过解"拟正演"问题来避开雅克比矩阵的直接计算。通过理论模型合成数据反演试算,验证了ZTEM倾子资料二维NLCG反演算法的稳定性与可靠性。与大地电磁(MT) TE模式阻抗资料反演结果进行对比,发现在异常体横向边界的约束方面,ZTEM倾子反演比MT阻抗反演更具优越性。     

二度规则磁性体的通用解释法

利用二度磁性体复变函数表达式,导出通用的解释公式,为求解各种二度体的反演问题提供一条捷径.     

二度重力人机结合选择法程序

一、功能本程序用于以人机结合选择法解二度重力勘探的反演问题。程序包括正演计算、绘图打印、物质带等效源反演计算三部分。正演计算采用水平多边形棱柱公式,可以有多个地质体,各地质体可以有不同的剩余密度。地形可以是平坦的或起伏的。在每次正演计算前,绘出本次计算所依据的地形地质剖面图。正演计算后,绘出异常剖面图。然后,由用户酌情选     

走向长度有限(上、下底水平)倾斜板△Z的正演计算

在重磁异常解释中,经常用一个或几个规则的棱柱体表示地质体作正演计算.对于三度体用常规手工方法作正演计算,困难很大.六十年代开始采用似二度量板,才使这种计算得以实现.但量板的制作很麻烦,计算精度也难以保证.现在带程序的计算器已广泛使用,三度体的正演计算于是变得轻而易举了. 下面介绍对于走向长度有限(上、下底水平)的倾斜板状体,在垂直其走向的剖面上△Z的正演计算.设倾斜板状体的水平宽度为2 b,走向长度为2 L,倾斜长度为2l,埋深为h,板与水平方向的倾角为β,剖面内有效磁化强度为J,有效磁化强度方向为i.其磁场垂直分量△Z的计算公式为