低纬度磁异常化极的伪倾角方法改进

基于改造化极因子的低磁纬度频率域化极方法具有计算速度快、控制参数少、操作简单、化极稳定等优点.本文分析压制因子法和伪倾角法的化极因子特征及其控制参数的影响,在此基础上改进伪倾角法的化极因子,即在磁偏角垂直方向及附近采用伪倾角法化极因子,而在其他方向采用常规频率域化极因子.改进后的伪倾角法既能有效压制磁偏角垂直方向及附近化极因子的放大作用,使得化极稳定,又能减少其他方向有效信号的化极特征的损失,提高化极精度.理论模型数据试验表明本文改进方法有效.利用本文改进方法对南海海域磁总场异常数据进行了变磁倾角化极,得到南海海域化极磁异常,这为研究南海大地构造特征和岩浆活动提供重要的参考资料.     

低纬度磁异常化极方法——压制因子法

磁异常化极转换是磁异常解释的重要基础，针对频率域磁异常化极现状，本文对低纬度化极的困难原因进行了深入分析，并提出了针对性的化极措施——压制因子法. 与已有研究比较，该方法具有简单直观、控制参数少因而便于实际操作的特点，模型计算表明了方法的有效性. 在我国南海低磁纬度地区实测磁异常的计算解释中，应用该化极方法，取得了良好的效果.     

低纬度磁异常的转换与处理

我国的南海大部分海域位于磁赤道带附近,属于低磁纬度区域,以水平磁化为主,磁性体产生的△T异常特征与中国大陆广大地区的△T异常特征差别较大,且南北跨度大,达两千余公里,通常的化极技术在该区域很难取得良好的效果,虽然化赤方法在低纬度地区算法稳定,并通常能取得较好的结果,但是目前针对化赤异常的解释技术却相对较少;本文结合南海地区的航磁数据,对几种常用的化极技术进行了对比与分析,并对化赤技术进行了简要的介绍.     

变倾角磁异常化极方法

磁异常化极是磁测资料处理和解释的重要基础,在大面积磁法测量及编图工作中,测区内磁纬度的变化范围很大,多个图幅资料只采用单一的磁倾角作化极处理显然是不合理的,必须考虑变磁倾角的处理方法.本文针对这一问题,改进常规的化极实现途径,尝试了在频率域进行大区域逐点变磁倾角实现化极的方案.理论模型和实际资料均表明,该方法在磁倾角变化范围很大的情况下,数值恢复精度比传统方法有较大提高,对目前大面积矿产资源磁法勘探资料连片处理具有实际意义.     

低纬度磁异常的初始模型约束全卷积神经网络化极方法

磁异常化极是磁测数据处理的重要基础工作, 低纬度磁异常化极运算不稳定.深度学习是一种有效解决不稳定问题的数据驱动方法.然而, 现有基于深度学习的位场数据处理仅以位场响应作为输入, 缺乏场景外样本数据的通用性, 往往导致深度学习网络预测结果的泛化性能不足.因此, 为了克服这一问题以及进一步提高低纬度磁异常化极的精度.受“知识 &; 数据”联合驱动深度学习网络结构的启发, 本文提出一种基于初始模型约束的低纬度磁异常化极全卷积神经网络结构.该网络结构的输入包含两部分, 一部分为低纬度磁异常, 另外一部分为初始模型, 网络输出为垂直磁化方向磁异常.训练与测试的磁异常数据采用基于网格点格架函数的空间域快速正演生成, 以及对低纬度磁异常采用稳定的频率转换来获取初始模型, 另外本文对数据集中10%的随机样本加入了5%的高斯噪声, 以此增强全卷积神经网络结构的鲁棒性.理论模型试验验证了本文所提方法的有效性、精确性以及鲁棒性.最后, 将本文方法应用于实际磁测数据, 取得了良好的效果.

     

改进的阻尼法低纬度磁异常化极方法

中低纬度地区的磁异常资料进行化极处理能减少或消除斜磁化影响,对提高磁测资料的利用程度有重要意义.本文在总结分析原有的低纬度磁异常化极过程的基础上,改进了原有化极方法的滤波过程.改进后的阻尼化极方法,采用将振幅谱和相位谱分开进行滤波的过程,过程中只需要考虑对化极因子的振幅谱进行压制即可.通过公式分析表明该方法更加合理,减少了人为因素的影响;经单个模型和组合模型试验表明,此化极方法准确、稳定、可靠,可以有效地突出低纬度地区的异常体信息.

     

磁赤道处化极方法

化向地磁极(化极)是最基本的磁测资料处理方法之一,化极能消除或减少斜磁化影响,提高对磁测资料的认识程度和解释水平,对研究地壳产生的磁异常具有重要意义.但低纬度地区特别是磁赤道处,化极处理很不稳定甚至奇异,一直是位场研究的难点.针对地磁纬度较低特别是磁赤道地区磁异常化极的困难,利用从磁北极处垂直磁化向低纬度地区水平磁化方向转换稳定的特点,提出狭义化赤概念,并将其与低纬度磁异常倒相解释方法结合,提出专门用于磁赤道处化极的方法.该方法扩展了现有的化极理论,实现了磁赤道处的稳定化极.区别于目前任何方法,专门用于(近)水平磁化条件下的化极计算,具有原理简单,实现方便,收敛速度快等特点.对理论模型和实际资料计算表明这种针对磁赤道地区磁异常的化极处理方法是稳定、可靠的.     

低纬度磁异常化极方法应用效果对比

低纬度磁异常化极的方法很多,包括在空间域化极和在频率域化极,比较起来,频率域方法计算简单快速,目前化极主要在频率域进行.然而大部分低纬度化极方法只压制了噪声并没有针对化极因子做改动,也就没有真正达到压制南北向条带状拉长的目的.本文针对其中4种在频率域对化极因子做处理的方法(双曲正弦法,压制因子法,直接阻尼法,伪倾角法),设计模型进行对比,并用南海某地区的实测数据进行4种方法的化极效果对比,选出一种最符合南海地区实际情况的化极方法.并对原有的直接阻尼法和伪倾角法做了适当的改进.     

适用于变化磁倾角的区域磁异常三分量转换与化极方法（英文）

本文从标量磁异常总可视为矢量磁异常在某方向上的投影这一角度出发,系统回顾了磁异常频率域三分量转换和化极的基本表达式,提出了一种适用于变磁化倾角的区域磁异常三分量转换与化极方法。该方法将化极视为分量转换和磁化方向转换两个过程,通过连续两次应用磁异常垂向分量转换程序实现变倾角化极,区别于ArkaniHamed的变倾角化极方法,两类迭代计算的表达式具有高度统一的优越性。理论模型计算表明该方法具有较高的磁异常分量转换和化极处理精度,实际资料处理表明该方法具有实用性。     

一种重力异常概率成像的扩展计算

根据重力数据反演结果的数据类型不同,可将重力反演概括为两类:一类是应用线性或者非线性算法,直接计算成像空间的密度分布;第二类是计算得到一种所谓等效密度,用以勾画重力异常场源分布,称为概率成像方法.相对于第一类方法,第二种方法计算更为简单,反演过程也更为稳定.但在一些应用中,需要获取地下介质的实际密度值,进而通过岩性层析等来确定岩性分布,此时,等效密度反演方法表现出了其局限性.本文从概率密度方法出发,应用一种迭代计算,可完成将概率密度值到实际密度值的转化,同时,增加了反演结果的分辨率.本文应用两个理论模型证明了该方法的有效性.     

Hartley变换化极

本文采用一种新颖的积分变换Hartley变换,系统推导了其频率域化极方法,提出在实数空间利用Hartley变换进行磁异常化极.结合现有的低纬度化极方法,讨论了低纬度Hartley变换化极特性,实现低纬度化极.理论模型计算表明建立的Hartley变换化极方法准确、可靠,实际资料处理表明该化极方法具有实用性.     

一种改进的低纬度磁场化极方法——变频双向阻尼因子法

本文在考察分析原有的低纬度化极阻尼因子的基础上,提出了对原有阻尼因子的改造方法,即提出变频双向阻尼因子,改造后的阻尼因子不仅考虑了对振幅的压制,并兼顾了对相位谱的改造,同时还增加了频率控制因子.通过模型数据和实际资料检验,表明在低纬度地区,特别是在极低纬度地区,变频双向阻尼方法的化极结果能更有效地突出地质信息.     

基于离散余弦变换（DCT）的化磁极方法

针对提高磁异常化磁极的质量问题,提出基于离散余弦变换(DCT)的化磁极方法.以位场余弦变换谱分析为基础,从理论上推导了基于DCT的二度和三度体总场磁异常化磁极转换公式.在倾斜板状体模型实验中,化磁极误差小于0.001 nT,具有较高的精度;在单球体及多球体模型实验中,采用基于DCT的化磁极方法在5.倾斜磁化时就可以取得较好的化磁极结果,15°时化磁极的效果更加明显,其等值线的形态、幅值以及所反映的磁性体的水平位置都得到较好的恢复,这说明,采用本文方法进行化磁极时,可以取得较好的效果.     

应用磁视散度及磁源重力异常确定低磁纬度地区磁性体分布-以哥伦比亚普图马约盆地为例

低磁纬度地区受斜磁化的影响,用常规方法很难准确确定磁性体的平面分布特征.为了研究位于低磁纬度地区普图马约盆地的磁性体分布特征,本文根据场的散度原理,假定磁△T异常为具有一定方向的矢量场,其方向与磁化方向一致,导出了磁△T异常视散度的计算方法;根据磁位与引力位的关系,在频率域中通过磁△T异常求取了磁源重力异常,并尝试利用拉普拉斯方程计算磁源重力异常垂向二阶导数.本文设计理论模型讨论了磁△T异常视散度、磁源重力异常垂向二阶导数的特征与磁性体平面分布特征的关系,证明了上述方法的有效性.进而利用上述方法推测了普图马约盆地磁性体的平面分布特征,结果表明:应用磁视散度及磁源重力异常确定的普图马约盆地磁性体分布与实际地质特征吻合较好,取得的成果对普图马约盆地相关地质研究及对低磁纬度地区的磁性体的确定有一定的参考意义.     

The antisymmetric factor method for magnetic reduction to the pole at low latitudes

We analyze the characteristics of the wavenumber-domain factor for magnetic reduction to the pole (RTP) at low latitudes, and then propose a new wavenumber-domain method for RTP at low latitudes, herein called the antisymmetric factor method, based on modification of the RTP factor. The method applies the antisymmetric factor in a given scope of directions centered along the magnetic declination to suppress amplification of the RTP factor, stabilizing the RTP. Meanwhile it utilizes the routine RTP factor in other directions to preserve the effective RTP features. The test on the synthetic data demonstrates that the method is robust and effective. Finally, we use the new method, as well as a variable magnetic inclinations algorithm, to perform RTP on the real data of total magnetic intensity anomalies in the South China Sea, and obtain the reliable RTP anomalies.