重力高阶导数的正演研究

重力勘探作为一种位场勘探方法,由于体积效应或异常叠加效应,资料的解释往往精度差,也难以深度定位。因此,资料处理解释中的一个主要工作就是进行异常分离,以便突出异常的有用信息,区分不同异常源。高阶导数作为其中一种方法,能分离叠加异常,突出浅而小的地质体。     

重力高阶导数的正演研究

重力勘探作为一种位场勘探方法,由于体积效应或异常叠加效应,资料的解释往往精度差,也难以深度定位。因此,资料处理解释中的一个主要工作就是进行异常分离,以便突出异常的有用信息,区分不同异常源。高阶导数作为其中一种方法,能分离叠加异常,突出浅而小的地质体。     

高阶导数在分离重力叠加异常中的研究及应用

随着物探找矿的推进,找矿的难度越来越大,如何从复杂的叠加的弱信息中将我们需要的有用信息提取出来,是一件急待解决的迫切任务。这里在模拟、分析、总结了重力高阶导数在分离叠加异常的基础上,并应用到了实际资料的处理当中,利用重力高阶导数不同半径的交点比较准确地确定出了矿体的边界位置,同时与钻孔验证的结果基本一致,取得了良好的应用效果。     

计算重力垂向二阶导数的模糊数学方法

本文推导了重力垂向二阶导数新的计算公式，并将模糊模式识别理论用于选取最佳逼近多项式的阶次。理论模型的计算表明，新方法的计算精度和抗干扰能力明显优于艾尔金斯（Ｅｌｋｉｎｓ）和罗森巴赫（Ｒｏｓｅｎｂａｃｈ）等应用较多的经典算法。为验证方法的实用性，文中最后给出了１：５万油田高精度测量数据的计算实例。     

阴影图像处理在重力资料解释中的应用

简述了立体阴影图像处理方法。对柴达木盆地重力资料进行了处理，分析阴影图像处理的地质效果。     

位场高阶导数的波数域迭代法

位场导数换算是位场数据处理和解释的基本方法,但其不稳性限制了高阶导数在实际资料处理中的应用.针对于此,提出了位场高阶导数的波数域迭代法. 在导数算子中引入一个包含求导阶次和高阶导数算子本身相关的低通滤波器,然后通过迭代法进行逐次逼近,进而得到高阶导数波数域迭代法的递推公式;同时证明了该方法的收敛性,对比分析了迭代法与常规方法导数算子的滤波特性. 在高阶导数的模型检验和实例应用中,迭代法与常规方法的对比分析结果表明,迭代法具有稳定性强和计算精度高的优点.     

地学大断面对区域重力资料解释的意义

为了深化区域重力资料的解释,需要充分利用深地震测深等方法所提供的地壳及其深部资料.近几年我国完成的若干条地学大断面提供了这种可能.我们认为依据它为基础设计的较符合实际情况的重力密度模型,才会得到较为有效的解释结果;如果仅使用少量深地震测深点的资料去换算重力莫霍面是极不可靠的,由此作出的成矿预测也是不会正确的.新的重力模型应该包括地壳的多层结构、断块构造、变密度特征、莫霍面密度不均匀性和起伏不大、断裂产状在深部可能是平缓的剪切带等.而两层结构模型忽视了这些基本特征,解释结果没有实际意义.     

基于高阶磁异常导数与高阶统计量的地震短临预测方法

中强级地震给我国人民生命财产安全带来不可磨灭的灾难,探索中强震发生时地球内部磁场与地震间的联系,获取地震发生的前兆信息,进而实现对中强级地震的预报,是亟待解决的关键问题. 近年来,地磁场垂直分量Z被普遍用来进行地震预警,但其存在预测周期长、阈值不易确定、对中强震预测精度不高等问题.为解决上述问题,提出一种基于高阶磁异常导数与高阶统计量的地震短临预测方法（简称：HMAD-HS）,以有效减少高斯噪声对中强震前兆地磁信号的影响、缩短预测期、降低预测误报率,进而提高预测性能. 为验证该方法的可行性,以2017年新疆喀什地区中强震情况为例,将HMAD-HS与加卸载响应比、地磁逐日比等常用方法进行对比分析,实验表明：HMAD-HS处理得到的中强震前兆信号明显且漏报率与误报率降低30%以上,大幅提升了预报可信度. 此外,将HMAD-HS应用于我国多个地区的中强震短临预测,证明该方法具有普适性且对中强震预测效果良好.     

重磁异常数据三维人机联作模拟

在研究三角形多面体模型重、磁异常三维正演和反演技术的基础上,吸取人机交互正演模拟的优点,实现了三角形多面体模型重、磁异常数据三维人机联作反演。通过研究三角形多面体模型节点偏导数的计算方法,对目标函数进行线性化处理,形成了计算机自动迭代修改模型体的技术。利用计算机图形技术,在三维空间显示重、磁场和模型体,开发了模型的交互修改技术,使数据解释过程中,可以结合已知信息及人的推断和经验,完成重、磁异常数据的三维模拟,减少了数据解释结果的不确定性。     

Current Trends and Demands in Visualization in the Geosciences

Geosciences, along with many other disciplines in science and engineering, faces an exponential increase in the amount of data generated from observation, experiment and large-scale, high-resolution 3-D numerical simulations. In this communication we describe the fundamentals of visualization necessary to meet these challenges. We present several alternative methodologies such as 2D/3D feature extraction, segmentation methods, and flow topology, to help better understand the physical structure of the data. We use AMIRA from TGS to demonstrate our concepts. Examples are drawn from fields in computational fluid dynamics, 3-D mantle convection and seismic tomography. Finally, we present our perspective on the future of visualization.     

重力界面反演改进算法的比较与应用

为得到更接近地下真实分布的反演界面,笔者比较分析Parker-Oldenburg反演和改进迭代反演,发现改进迭代反演方法不仅可以避免计算放大项,而且能够得到更好结果。通过理论模型,对经典Parker-Oldenburg方法和改进迭代反演方法的计算速度、迭代收敛性和结果精确性进行比较,结果表明改进迭代反演方法在保证计算速度和迭代收敛的情况下,能获得更精确的地下界面结构。通过实际数据验证了改进迭代反演的有效性和实用性。     

基于重力及重力梯度数据的位场偏移成像

为了验证位场偏移快速成像方法的有效性以及对比基于重力和重力梯度数据的偏移成像的效果,笔者利用MATLAB编写了重力及重力梯度数据位场偏移成像的算法,并进行了模型正演计算,发现基于梯度数据的偏移成像的横向分辨率、抗噪性和抗背景场能力好于重力数据的偏移成像,并且能够较好的确定模型的中心埋深。将此方法应用于葫芦岛市黑鱼沟的某铅锌矿洞的深度计算中,验证了该方法的有效性。     

工程勘察数据的传递控制与可视化

从广义说,工程勘察成果中的很大一部分是通过大量数据的传递与处理取得的。数据传递结构的优化和合理控制是提高勘察效率和质量的保证。讨论了用程序编制的方法实现的数据从平面图到剖面图的钻孔距离传递,利用模糊聚类思想提出的对剖面数据进行合并的建议和利用地质三维软件实现的三维地质体模型的耦合展示,这几个问题正是目前大多勘察单位在数据控制与传递流程中可能欠缺的环节。     

细胞神经网络在重力异常分异中的研究及应用

介绍采用细胞神经网络CNN(cellular neural network)方法,对铬铁矿区内的矿体和围岩的重力异常进行分异。首先阐述了CNN方法的原理和算法,采用拟BP学习算法训练网络的权值,用全局误差函数求导方法推导权值的修正公式,讨论了如何根据目标异常训练适合该地质条件的网络的连接权值;其次将重力异常数据预处理,以达到适合CNN方法处理的数据格式和要求;最后由于该矿区内没有已知的重力数据作为网络训练的目标输出,根据相关地质图设置相应的地下构造模型。利用"点元"法分别正演出叠加异常和矿体异常,进而训练出适合全区的网络连接权值,实现了对全区重力异常的分异。应用结果表明,细胞神经网络方法较好地突出该矿区高异常和矿体的边界,只要选择了合适的网络连接权值,就能将横向叠加异常区分开,故CNN方法可以实现矿体和围岩的重力异常分异。     

基于MPI和OpenMP的重力及重力梯度数据并行正演算法研究

为提高重力及重力梯度数据的正演效率,笔者引入基于MPI (Message Passing Interface)和OpenMP (Open Multi-Processing)的并行计算,通过对比分析不同数据规模的网格数和模型体个数对并行效率和加速比的影响,得出随着正演数据规模的增加,并行效率和加速比均得到提高。同时对比了基于MPI和基于OpenMP的两种并行方式的性能,结果表明,重力及重力梯度数据正演的并行计算中MPI的提速能力优于OpenMP,且在较大规模数据的正演计算中基于MPI的并行效率优于基于OpenMP的并行效率。     

高精度重力测量在河南某铝土矿区调查评价中的应用

豫某铝土矿勘查中重力异常显示,区域重力异常反映深部奥陶系顶面呈自西向东缓斜坡状起伏分布;对浅表干扰异常,通过上延过滤后,可以发现奥陶系顶界面的隆、凹起伏分布特征;虽铝土矿密度大于奥陶系灰岩密度,有较大密度差,但由于评价区似层状铝土矿厚度薄,斗状铝土矿虽厚度大,但体积小,重力异常不能直接反映铝土矿。含铝岩系厚度与铝土矿厚度总体上成正比,因此寻找厚大含铝岩系分布区可间接起到找矿的作用。比较含铝岩系密度值与奥陶系灰岩密度值可知,含铝岩系与奥陶系地层有一定的密度差,奥陶系灰岩密度相对较大,因此,局部重力高异常对应奥陶系隆起;对比己知见铝土矿钻井资料和上延后重力异常分布关系,发现铝土矿床大多分布在局部重力高异常以外的区域;通过上述分析,圈定了2个铝土矿找矿靶区,从而对铝土矿的调查评价有重要指导作用。     

基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化过程研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究,是"数字矿山"的核心组成部分,是现代矿山信息化研究的热点和重点.文章从三维地质建模的概念出发,探讨了基于钻孔数据的矿山三维地质建模及可视化的一般过程,包括地质数据库的建立,实体模型、品位块体模型的创建等,重点探讨了建模过程中地质数据库的设计,地质解译、矿体储量估算的方法与技术,并借助OpenGL三维图形开发库,在VC++6.0编程环境下,实现了三维地质的建模及可视化,为我国矿山三维地质建模及可视化软件的设计提供参考,促进了我国矿山信息化的建设.