划分重力区域场与局部场的多次切割法

本文给出了多次切割法的算法，研究了算法中的几个问题     

分离重力区域场与局部场的Matlab趋势分析法

趋势分析法作为场分离的一种方法,当地形情况复杂、测区面积较大时,往往很难达到场分离的要求。文章通过改变多项式数学模型的阶次,选择最优的多项式数学模型进行趋势分析。通过对剖面趋势分析和曲面趋势分析的对比得知,在同一地质模型上剖面趋势分析效果较曲面趋势分析效果好,由此运用切割法将叠加异常数据直接截取,获得多个剖面进行趋势分析,再由剖面趋势分析得到曲面趋势分析。实验结果表明趋势分析效果理想,能达到场分离的要求。     

多环带中值滤波法实现重力区域场与局部场的划分

重力区域场与局部场的划分是重力资料解释中的重要步骤之一。在考察空间域和波数域划分重力区域场与局部场常用方法的基础上, 提出了多环带中值滤波法。该方法以计算点为中心建立多个环带, 计算出各个环带的中值和均方差, 按照事先设定的条件进行筛选, 将满足条件的环带中值作为该点的区域场值, 从重力异常中减去区域场后得到局部场。理论模型与实际资料的处理结果表明, 该方法适应性强, 划分出的场畸变小, 并且能够很好地保留异常之间的界限特征。     

应用改进的克立格法分离重力区域异常与局部异常

地球物理区域场与局部异常场的研究在重磁资料信息分析中有十分重要的意义。本文从研究空间数据相关结构地质统计学出发，探索了解决重力区域场与局常场分离估值技术的另一条途径，推导了进行区域场与异常场估值的克立格方程组。最后通过某一区域重力资料的分析，说明该法有较好的应用效果。     

磁（重力）异常局部场与区域场分离处理中的扩边方法研究

本文针对局部场与区域场分离处理的特点，提出了区域场扩边的思想，并给出了一种区域场扩边方法。与其它两种数据处理中常用的扩边方法进行了对比研究。模型和实测资料的处理结果表明，区域场扩边方法效果最好，对折扩边方法次之，余弦衰减至零的方法效果最差。     

插值切割法在消除磁异常干扰中的应用

本文介绍一种名为插值切割的消除磁异常干扰的算法,并通过对具有不同信噪比和不同信息密度的模型进行了大量的计算,得到选取最佳切割半径的经验关系式.其中引入了磁异常状态数的新概念,与匹配滤波法、向上延拓法和其他方法对比,插值切割法有着较高分离磁异常和磁干扰的能力,适于处理叠加有随机和非随机磁干扰的复杂磁异常.为说明该法的应用效果,举有实例.     

基于插值切割法的水下磁性物体深度反演

为解决水下磁性物体深度反演偏差大的问题,本文采用了改进的八方位插值切割法进行水下磁性物体的深度反演,研究结果表明：当异常幅值首次达到极小值时,此时对应的切割半径就是磁性物体的埋深值,经过打捞对比发现,八方位插值切割法在磁性体深度反演方面精度更高,并且收敛性也较好。     

划分重力区域场与局部场的研究

由于划分重力区域场与局部场对重力资料的地质解释至关重要,多年来,前人对此作过大量研究,提出了多种解决办法。按原理可将这些方法分为徒手圆滑法,波长滤波法,趋势面拟合法,Paul 法,网函数插值法,先验模型法等。但是对于大面积的复杂区域场,上述方法均不能取得令人满意的效果。在对上述方法进行理论模型考察的基础上,我们提出了一种划分重力区域场与局部场的多次切割法。从理论模型及野外实例的计算结果看,这一方法有较好的适应性,并且划分出的局部场的畸变小。这一方法的其他优点是:1。只要计算机容量许可,不受算区大小的限制;2.不出现假局部异常;3.计算速度较快。     

重力异常匹配滤波法的原理和应用

匹配滤波法在磁测资料的数据处理中已广泛采用,并收到了较好的分离异常效果。但是,重力测量资料的匹配滤波处理还很少有人研究和使用。本文从理论上及实践步骤上做了详细推导与论证,为了验证从实际重力资料中分离出区域场和局部场的实用价值,文中总结了一些模型试验结果和一些实例的试算结果。     

基于重力大数据的中国大陆区域地质构造解析

本文从重力异常角度对中国大陆区域地质构造的深部结构进行了研究。基于卫星重力大数据,利用改进后的位场分离方法获取了从地表到上地幔顶部不同深度的重力异常场。分析了各个碰撞-俯冲带、造山带及盆地等地区上地幔顶部（参考深度约为72～76 km）和中地壳（参考深度约为12～16 km）深度的异常特征。结合地质构造、地球化学和地球物理学证据,重点讨论了重力异常产生的原因及其与中国大陆主要构造之间的关系,获得了中国大陆在环太平洋动力学体系和特提斯动力学体系这两大动力作用下不同地区差异性的壳幔响应。     

Discovering Crustal Deformation Bands by Processing Regional Gravity Field

Objectives: This article presents a new computational procedure to discover scratches buried in the earth's crust. We also validate this new interdisciplinary analysis method with regional gravity data located in a well-known Dabie orogenic zone for test. Methods: Based on the scratch analysis method evolved with mathematical morphology of surfaces, we present a procedure that extracts information of the crustal scratches from regional gravity data. Because the crustal scratches are positively and highly correlated to crustal deformation bands, it can be used for delineation of the crustal deformation belts. The scratches can be quantitatively characterized by calculation of the ridge coefficient function, whose high value traces delineate the deformation bands hidden in the regional gravity field. In addition, because the degree of crustal deformation is an important indicator of tectonic unit divisions, so the crust can be further divided according to the degree of crustal deformation into some tectonic units by using the ridge coefficient data, providing an objective base map for earth scientists to build tectonic models with quantitative evidence. Results: After the ridge coefficients are calculated, we can further enhance the boundary of high ridge-coefficient blocks, resulting in the so-called ridge-edge coefficient function. The high-value ridge-edge coefficients are well correlated with the edge faults of tectonic units underlay, providing accurate positioning of the base map for compilation of regional tectonic maps. In order to validate this new interdisciplinary analysis method, we select the Dabie orogenic zone as a pilot area for test, where rock outcrops are well exposed on the surface and detailed geological and geophysical surveys have been carried out. Tests show that the deformation bands and the tectonic units, which are conformed by tectonic scientists based on surface observations, are clearly displayed on the ridge and ridge-edge coefficient images obtained in this article. Moreover, these computer-generated images provide more accurate locations and geometric details. Conclusions: This work demonstrates that application of modern mathematical tools can promote the quantitative degree in research of modern geosciences, helping to open a door to develop a new branch of mathematical tectonics.     

重力场向下延拓的三阶Adams-Bashforth公式法

重力场向上延拓是稳定且收敛的过程,而向下延拓是不稳定且发散的过程。为此,本文提出一种重力场向下延拓新方法。首先,对重力场及其垂向一阶导数向上延拓,得到不同高度的重力场垂向导数;然后,基于求解微分方程的三阶Adams-Bashforth多步法,推导出稳定的向下延拓公式;最后,为验证本文方法,将其分别应用于模型数据和实际数据。理论模型试验及误差曲线表明,相对于经典下延方法——傅里叶变换下延法和积分迭代下延法,新方法三阶Adams-Bashforth公式法下延过程稳定,边界效应不明显,下延深度可达5倍点距,下延结果与真实值的相对误差更小,结果更准确。将本文方法应用于加拿大某区实测航空重力数据,得到有效且准确的下延结果,能够识别和圈定一些细小异常特征。     

用有限元插值法计算区域重力异常

有限元插值法利用区域边界上的少量数据可计算区域重力异常。由于只有区域数据参与插值计算,其结果更准确。通过教学模型实验得出结论:在区域场近似二次或三次曲面的条件下,有限元插值法比最小二乘法计算的区域场更接近真实值。在某盆地的重力资料处理中,用有限元插值法分离出该区的局部重力异常.     

维纳滤波技术及其在新疆地区重力场划分中的应用

基于维纳滤波原理,应用多层格林等效层模型模拟实测重力场的径向对数功率谱,采用改进的格拉姆-施密特正交化方法计算功率谱密度函数,确保了数值的稳定性,得到了较为满意的结果。通过理论模型实验,证实了利用维纳滤波方法提取深部场时可以保证低频成分不衰减的功能,能够较为精确地提取区域异常,从而实现频率域中位场的分离。运用维纳滤波方法对新疆地区布格重力异常进行了分离处理,获得了基于最佳滤波原理计算的新疆地区区域重力异常,并根据新疆地区布格异常和区域场特征,划分了9条深大断裂和5个一级构造单元。     

卫星重力与地球重力场的文献计量分析

卫星重力与地球重力场研究是国际大地测量学的重要研究领域,不仅带动了大地测量学本身的发展,也在其他相关研究领域取得了重要的科学应用.以2000年1月至2020年9月的20年Web of Science核心合集数据库中关于该领域的科学论文为研究对象,使用文献计量的方法,应用CiteSpace软件对当前研究现状、近年来发展脉络以及研究热点进行分析.结果 表明,关于卫星重力和地球重力场的文献数量总体上逐年上升,2016年以来维持较高的水平,其中美国、德国以及中国的发文量位居前三位;发文量排名前三的研究机构分别为中国科学院、加州理工学院和美国国家航空航天局;我国在卫星重力及地球重力场领域的研究力量相对集中,中国科学院、武汉大学以及中国科学院大学发文数占中国总数的75.36％;利用GRACE数据和球谐函数构建高精度地球重力场模型,反演局部质量变化是当前国际研究热点.得益于卫星重力观测数据,全球重力场模型得到了实质性改进.     

一种重力场下延的混合优化算法

由于地下埋藏体形态各异,影响解释效果的因素很多,在解释过程中,有些因素处理不当,不但会增加解释的工作量,更重要的是解释效果不太理想。根据带校正系数的位场下延的基本原理,从校正系数的特征分析入手,在分析校正系数对下延结果影响的基础上建立反演的数学模型,并利用混合优化算法求取计算的最初优值及其对应的校正系数取值,以使解释效果更好地反映出场源体的特征。     

基于位场分离方法的极地冰盖重力异常剥离：以模型试验为例

为了提高极地重力数据处理的质量,降低巨厚冰层对重力数据解释的影响,将极地大陆冰盖引起的重力异常从叠加异常中剥离出来成为极地重力数据处理的重要步骤之一。针对该问题,本文建立两个极地大陆冰层构造模型,对不同模型进行正演获得对应布格重力异常,再尝试利用三种位场分离方法,包括趋势分析法、向上延拓法和优化滤波法,对冰层引起的重力异常进行剥离试验,基于模型试验结果对比分析不同位场分离方法对极地冰层重力效应剥离的应用效果。模型试验结果显示,趋势分析法在冰层界面起伏较平缓情况下效果较好,但当冰层界面起伏复杂时难以用数学表达式精确拟合区域场,因此易在结果中引入虚假异常;向上延拓法在局部场源较浅的异常分离中效果较好,但由于极地模型冰盖深度较深及延拓高度选取不合理,在试验中出现了分离不足的情况;优化滤波法在相对复杂模型中分离效果相对好,但由于频段选取的主观性,使得该方法也易出现分离不足或过度情况。综合上述模型试验表明,在剥离极地冰盖引起的重力异常时,由于极地冰盖厚度起伏等地质情况复杂多变,应结合实际地质情况及其他可获得的地球物理资料进行综合分析,选择适用于具体情况的分离方法。     

基于引力场的挡土墙设计方法研究与初步实验

传统的挡土墙设计理论存在很多缺陷,其对挡土墙工作机理的解释尚有许多争议,挡土墙失效现象时有发生。根据多年来的工程实践与理论研究,结合地球引力场理论,对挡土墙的工作机理作出了新的诠释,指出挡土墙底部与接触岩土体问的摩擦力是挡土墙稳定的关键。据此,给出了挡土墙设计的基础公式,并用实例进行了验证,从计算结果来看,引力场法的计算结果比朗肯土压力法的计算结果偏大,与预埋土压力盒的监测结果较吻合,证实该方法较切合实际。     

A New Approach to Gravity Anomaly Separation: Differential Markov Random Field (DMRF)

In this paper the authors introduce a novel approach to stochastic image processing, denoted as Differential Markov Random Field (DMRF), which has been applied to gravity anomaly separation problems. The advantages of the method are that it introduces only little distortion into the shape of the original image and that it is not affected significantly by factors such as the overlap power spectra of regional and residual fields. Testing of the proposed meth using synthetic examples gave excellent results.