Chebyshev低通滤波器在位场数据波数域导数换算中的应用

导数换算作为常用的位场数据处理手段具有重要的物理意义。由于实际测量误差和噪声的影响,波数域导数换算存在计算过程不稳定、求导结果精度差的问题。为了降低噪声干扰,提高导数计算精度,提出了在波数域常规导数算子基础上附加Chebyshev低通滤波器的任意阶导数换算方法。通过分析该滤波器的滤波特性,并结合位场异常径向平均功率谱曲线特征,确定了Chebyshev低通滤波法的滤波参数,减少了人为因素对求导结果的干扰。二度体和三度体模型试验表明,与其他3种方法(常规FFT(fast Fourier transformation)法、向上延拓法和ISVD(integrated second vertical derivative)法)相比,该方法计算的导数与理论值的均方根误差最小,求导结果精度较高。在虎林盆地布格重力异常数据处理中,利用该方法计算的垂向二阶导数受噪声干扰小,结果可靠性较高,依此划分出的8条大断裂和11条小断裂在以往研究中均得到证实。     

利用水平导数与垂向导数标准偏差的相关系数法识别磁源边界

基于导数换算的边界检测技术在位场数据处理与解释中具有重要应用,但是高阶导数算法极易受到干扰噪声的影响,稳定性较差。鉴于此,本文提出利用水平导数与垂向导数标准偏差的相关系数进行边界检测,该方法是基于水平导数与垂向导数的标准偏差在地质体边界位置处呈现负相关性实现的。理论模型试验表明:该方法不仅可以识别出不同深度的异常体的边界位置,而且受噪声影响较小,计算稳定性更强。将本文方法应用于海拉尔盆地实测航磁数据,检测结果与实际资料有着较好的对应关系。     

用于航空电磁数据调平处理的导数突变点统计法

航空电磁数据中经常存在条带状误差,为消除这种误差,通常采用窗口滤波。但是,窗口参数及滤波参数要求极为严格,且不能区分调平误差和其类似大小的地质异常,需要操作者多次尝试以寻求合适的处理参数。这里提出了导数突变点统计法,该方法首先在沿伪切割线方向（垂直飞行方向）,对网格化的航空电磁数据求取伪切割线的导数,采用高通滤波方法滤掉幅值比较小的导数突变点;然后统计每条航线上的突变点个数,根据预设的阈值,确定出存在条带误差的航线;再针对这条航线上的数据,采用均值滤波得到调平结果。导数突变点统计法能自动找出存在误差的航线,并只针对误差线进行滤波,能有效消除条带状误差,极大地保留真实地质异常。导数突变点统计方法算法简单,输入参数少,数据处理速度快,为航空电磁数据调平提供了一种新思路。     

中国南海卫星重力数据Butterworth滤波处理

通过对重力模型数据进行Butterworth滤波处理,发现该方法对高频噪声具有很好的滤波效果。对Geosat和ERS—1卫星提供的重力数据进行了网格化和Butterworth滤波处理,得到中国南海自由空气重力异常值为-42~89 m Gal。经与GRACE卫星提供的数据进行比较,发现该方法得到的结果具有更好的精度和分辨率。     

位场欧拉反褶积方法适用性分析及其应用

欧拉反褶积是重磁勘探常用的反演方法和资料解释工具。从单一场源出发,推导了叠加场源下的常规欧拉反褶积公式,理论分析出了异常叠加是影响常规欧拉反褶积应用效果的主要因素。为解决这一问题,可采用高阶导数来提高异常分辨率,削弱叠加影响,但高阶导数却易受高频干扰影响。为了深入研究欧拉反褶积方法的应用效果及其适用性,利用垂向导数形式的欧拉反褶积与常规欧拉反褶积进行对比分析。模型试验表明:在无噪声情况,基于垂向一阶导数的欧拉反褶积反演结果具有更高的聚合度和计算精度,可有效压制异常叠加影响;但当原异常含有噪声时,基于垂向导数的欧拉反褶积受噪声影响严重,反演效果不如常规方法,可以采用向上延拓方法来压制噪声干扰以提高高阶导数欧拉反褶积的反演精度。在江西相山实际重力资料处理中,垂向一阶导数的欧拉反褶积比常规欧拉反褶积反演出了更多的地质边界信息,而常规欧拉反褶积在主构造上反演点的连续性更强。因此,在实际资料处理中,建议常规欧拉反褶积和导数形式下的欧拉反褶积同时使用,以提高方法的解释能力。     

一种压制干扰的频率滤波方法

在重磁资料解释的位场转换方法中,习惯用的高通滤波方法有i)垂向一阶导数;ii)垂向二阶导数,iii)向下延拓。     

位场各阶垂向导数的ISVD算法及其应用

位场垂向导数广泛应用于位场数据处理与解释当中,目前求取位场各阶垂向导数方法大致可以分为两类：①在频率域进行;②在空间域进行。针对这两类方法存在着稳定性较差的问题,这里介绍了计算位场各阶垂向导数的ISVD算法,并通过对单一地质体模型和地质体组合模型产生的布格重力异常进行处理分析,证明了ISVD算法在计算位场各阶垂向导数时,特别是在计算位场高阶垂向导数时,比在频率域及空间域计算结果具有较好的稳定性,ISVD算法能够有效地识别出浅层小尺度地质体边界。为了验证该方法对实际资料的处理效果,对某区块实际布格重力异常数据应用ISVD算法试算各阶垂向导数,结合地质背景等资料划分出断裂体系。结果证明,应用ISVD算法计算的位场各阶垂向导数,对于确定浅层小尺度地质体边界有较好的效果。     

位场垂向导数的稳定算法

垂向导数广泛应用于位场数据处理和解释中,常规的空间域求导公式多以台劳级数为基础,这不可避免会引入截断误差,且不便于求取高阶导数。另一种应用较多的波数域算法。其求导算子在高波数成份产生振荡失真,很不稳定,在实际应用中很难取得理想结果。这里提出了一种计算位场数据垂向导数的稳定算法,在波数域求垂向积分,在空间域计算二个二阶水平方向导数,借助拉普拉斯方程,求取位场异常的各阶垂向导数。算法只在求垂向积分时引入了一次付里叶变换,其它计算全部在空间域中进行,从而有效地避免了吉布斯效应的重复累加传递,有效降低了常规波数域求导算子在高波数成份产生的振荡失真。通过理论模型对比,证明了这里所提出的算法较常规的波数域方法具有良好的稳定性,特别是在计算高阶垂向导数时有明显优势,能有效地提高与垂向导数有关的位场定量解释方法的准确性。     

位场垂向高阶导数的Tikhonov正则化迭代法

在位场数据处理中,垂向导数具有重要的物理意义。其在一定程度上可以划分不同深度和大小异常源产生的叠加异常,且导数的阶次越高,这种分辨能力就越强,但通常认为高阶导数的换算是不稳定的。本文在Tikhonov正则化求位场垂向高阶导数的基础上,结合迭代法进行逐次逼近,提出了位场高阶导数的Tikhonov正则化迭代法,并且得到Tikhonov正则化迭代法的递推公式。通过对该方法的滤波特性分析可以看出,该方法计算的位场垂向高阶导数具有一定的稳定性及保幅性。模型试验和实际数据的处理表明,该方法计算结果较常规FFT求导法有更高的稳定性和实用价值。     

归一化总水平导数垂向导数法在位场数据解释中的应用

归一化总水平导数垂向导数方法是由一种结合水平导数与垂向导数的一种位场解释方法,通过计算总水平导数的垂向特征来突出岩体或者地质体边界的线性构造。文中以宁夏中卫市香山地区金属矿产和非金属矿产分布区为研究区,利用这种方法能够清楚地区分岩体与地质体的平面范围,通过极大值的位置判断岩体的边界位置和水平分布。结果表明,利用归一化总水平导数垂向导数的方法来定性解释岩体分布范围具有较好的应用效果。     

基于窗口数据的重力相关成像

位场相关成像可以快速估计场源的空间位置。为了减小叠加异常对相关成像的影响,现有的成像方法通常是采用剩余异常或异常垂向导数成像。笔者通过加入一个数据截取窗口,计算窗口内数据的相关系数,以减少相邻场源间的影响,从而达到提高成像分辨率的目的;并通过相关系数极值的大小选取窗口,从理论上使成像结果更加可靠。通过重力模型试验,验证本方法能够提高成像分辨率。将该法应用于葫芦岛市黑鱼沟的某矿洞的深度计算中,取得较好效果。     

小波分析在矿井高密度电法数据处理中的应用

矿井高密度电阻率法数据由于受地电干扰、地形、接地电阻等因素的影响,通常会遇到具有一定水平尺度和垂向幅度的类似尖脉冲假异常。在数据处理过程中,对于高幅度和宽尺度的噪声,特别是与有用信息的幅度及尺度相近时,即使应用广泛的Donoho软阈值函数和硬阈值函数去噪,也存在着难以克服的问题。为此提出了一种基于线性软阈值的去噪方法：根据噪声尺度确定分解层数,而每一层的阈值则采用线性函数确定。通过实测资料分析可知,这种方法能有效地消除高频随机噪声和特定尺度的噪声,尤其是在处理类似尖脉冲的噪声信号时有较好的效果,同时又能较好地保持原有地质信息。     

计算重力异常垂向二阶导数的DCT法——模型实验

基于离散余弦变换（DCT）的重力异常垂询二阶导数的计算方法是笔者提出的新方法。以无限长水平圆柱体为例研究了DCT法的计算规律：模型实验证实,该法计算的无限长水平圆柱体重力异常垂向二阶导数的精度与采样闻隔、剩余密度及圆柱体半径大小无关。与圆柱体轴心埋藏深度成正比。通过分析给出了基于DCT的合适的线性滤波方式,滤波后的重力异常垂向二阶导数与理论二阶导数拟合效果好,具有较高的计算精度。     

利用重力归一化总梯度及相位法研究断裂构造

用波数域的位场转换和快速傅立叶变换理论研究重力归一化总梯度和归一化相位;在波数域向下延拓和导数计算的滤波算子中,分别引入圆滑滤波因子,抑制了向下延拓计算中对噪声干扰的放大作用,增加了计算的稳定性;利用改进的方法,计算并阐述了4种断裂构造GH场等值线和相位曲线的变化特征;别列兹金重力归一化总梯度法中极大值理论在研究断裂构造中具有局限性,对于无限延伸断裂构造,应根据GH场等值线的走向、形状的特点,结合归一化相位曲线的转折点确定断裂空间位置.     

基于波场延拓的反Q滤波方法比较

波场延拓法是最常用的反Q滤波方法,但其振幅因子的不稳定性致使深层的高频信息放大,从而影响反Q滤波的效果。本文通过推导证明了完全稳定振幅补偿只和Glim(增益限制)有关难以提高深层地震波分辨率,系统分析了波场延拓反Q滤波算法中不同振幅补偿算子的滤波特性,增益控制法对某一频率之后既不放大也不压制,正则化滤波和迭代滤波法不仅具有较强的抗噪声干扰能力,而且对深层地震波具有较好的振幅补偿能力。通过对理论模型和井间地震实际资料应用不同振幅补偿算子,发现正则化振幅补偿因子和迭代法振幅补偿因子不仅对高频干扰有较强的压制效果,而且对于地震记录的中深层部分和低Q能量衰减严重的地震记录,都有较好的补偿效果。     

地面核磁共振-垂向电测深组合找水模式

地面核磁共振方法具有直接找水、提供水文地质参数、受地形影响小、垂向分辨率高、经济快速等优点,但它同时也具有易受电磁噪声干扰、横向分辨精度低、勘探深度小等缺点.垂向电测深方法具有技术成熟、不易受电磁噪声干扰、勘探深度大、横向分辨率高等优点,但它同时也具有反演解释存在多解性、定量解释不足、垂向分辨率低等缺点.通过比较地面核磁共振方法与垂向电测深方法的优缺点得知,2种找水方法具有优势互补的特点,合理配合使用上述2种找水方法,可形成地面核磁共振-垂向电测深组合找水模式.该组合找水模式在找水实践工作中的有效性已得到充分验证.     

基于时变双边滤波的海洋可控源电磁数据噪声压制方法研究

海洋可控源电磁(MCSEM)方法是一种低频电磁波海底勘探技术,海底噪声的存在往往对MCSEM后续反演解释造成比较严重的影响。本文对MCSEM噪声特点和传统双边滤波方法进行总结回顾,在传统双边滤波方法基础上根据MCSEM噪声特点提出时变双边滤波方法并应用到MCSEM数据处理中。通过对模拟数据和实际数据的处理,结果表明:时变双边滤波的方法能够较好地压制MCSEM噪声,尤其是中、远收发距区域的噪声干扰,提高了用于后续处理的MCSEM数据质量。     

地震信号中长周期随机干扰抑制技术的研究

主要提出两种消除数字地震信号中长周期随机干扰的方法窄带低通滤波对消法和自适应高通滤波法.通过使用多级抽点技术大大减少滤波法的运算量,可获得良好的滤波特性.最后对两种方法进行了对比讨论并给出了实验结果.     

基于磁法数据的边缘识别方法研究——以内蒙古某地区为例

为了准确划分内蒙古某地区的地质体边界和断裂位置,采用解析信号振幅和斜导数法对化极后的高精度磁法数据进行了处理,并将其综合解释结果与利用垂向一阶导数与总水平梯度法的综合解释结果进行了对比分析。通过解析信号振幅和斜导数法综合解释了7条断层和2条岩体分界线,解释结果与实际地质资料吻合较好,而通过垂向一阶导数与总水平梯度法综合解释了6条边界线,与实际资料具有一定误差。说明解析信号振幅和斜导数在识别一些地质体边界和确定某些断裂位置时,具有一定的优势。     

直接计算磁性下界面深度的功率谱法

以计算居里等温面深度为目的,本文给出了利用磁异常的垂向导数的功率谱来直接计算磁性下界面深度的方法。同时,借助于异常场的谱与其垂向导数谱之间的关系,还可由用磁异常垂向导数功率谱计算的公式转换出用异常场的功率谱来计算磁性体下底深度的公式。理论模型实验表明,两种计算方法均能得到较好的结果。最后给出了用该方法对泛华北地区航磁异常的试算结果。