基于深度加权的重力梯度张量数据的3D聚焦反演

针对重力梯度数据聚焦反演结果中存在的"上漂"现象,在经典Tikhonov正则化理论框架下,引入最小支撑泛函数对反演模型进行约束以避免反问题解的不稳定,并针对重力梯度数据聚焦反演中存在的趋肤效应,在模型目标函数中引入指数深度加权函数。通过理论模型,对部分重力梯度张量分量进行了单独以及联合聚焦反演,验证了基于深度加权的聚焦反演方法的有效性,并将该反演方法运用到涩北一号气田区的实际数据中,反演结果较好地反映出气田位置。     

基于层源位场的重力及其梯度数据联合相关成像

为提高重力与重力梯度数据联合成像的纵向分辨率,笔者提出基于层源位场的重力及其梯度联合相关成像方法.为体现不同深度位置地质目标体的空间分布特征,采用均值滤波法和插值-切割分离法分离位场异常,并使用向下延拓方法得到不同深度层的层源重力及其梯度数据,在此基础上实现分层重力及其梯度的联合相关成像.将本文方法应用到多个立方体的组...     

多分量重力梯度数据联合欧拉反褶积与软件系统设计

和传统欧拉反褶积相比,重力梯度数据联合欧拉反褶积具有更高的计算精度和反演分辨率。为了消除计算产生的发散解,在应用中须使用不同的筛选方法,使得计算流程变得相对繁琐。可见提供有效的筛选方法与开发一个易用的可视化软件有利于提高该方法的准确性、便捷性和使用效果。因此,本文提出基于相关系数边界识别约束的重力梯度数据联合欧拉反褶积,并依据界面直观、功能实用、代码简洁的设计原则,针对算法流程与功能需求,利用Python语言及其函数库设计了一种支持数据/文件管理、二/三维可视化、边界识别、重力梯度数据联合欧拉反褶积等功能的软件系统。通过理论模型与实测数据试验,验证了计算的准确性和软件的实用性,设计的软件系统能够提高应用效果。     

固定翼电磁数据双分量联合电导率深度成像

传统固定翼航空电磁探测采用总场dB/dt进行电导率深度成像,不仅损失多分量测量信息,dB/dt与电导率的非唯一性也影响数据的成像精度。笔者提出了一种基于磁场双分量(B_x, B_z)查表的联合电导率深度成像算法,根据固定翼电磁响应的正演计算,建立按时间道划分的B_x-B_z-电导率-飞行高度数据表,利用磁场双分量联合查表与插值算法确定视电导率,避免了由于电磁数据二值性引起的视导率不确定性问题;根据扩散深度公式得到视深度,并计算成像深度,从而得到双分量联合电导率深度成像结果。基于一维大地模型正演数据与准二维大地模型正演加噪数据,分别采用磁场双分量联合查表法、总场查表法和单分量查表法对仿真数据进行电导率深度成像,结果表明磁场双分量联合查表法优于单分量与总场查表法,较单分量电导率深成像精度提高了7%。     

基于深度学习的重力梯度事后误差补偿方法

旋转式重力梯度仪动态测量的误差补偿是航空重力梯度测量的关键技术.因深度学习直接提取数据特征,有望补偿以往通过建模难以补偿的误差,从而进一步提高误差补偿效果,笔者提出了基于深度学习的航空重力梯度测量事后误差补偿方法,利用航空试验实测数据建立数据集,搭建并训练由梯度仪运动参数映射到梯度仪输出噪声的神经网络,利用该网络预测梯...     

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。     

利用比值DEXP进行重力梯度数据深度成像

针对传统DEXP快速成像结果依赖于地质体构造指数的缺点,笔者提出了利用重力异常不同阶垂向导数比值DEXP的方法。该方法使得成像结果独立于地质体构造指数。地质体的深度估计完全自动化,仅需要寻找比值DEXP成像结果的极大值点位置。通过该方法估计出的深度结果,可以进行地质体构造指数的估计。通过模型试验,证明该方法能准确地估计出地质体的深度位置以及地质体的类型。将该方法应用到Bell Geospace公司在Vinton Dome测得的Air--FTG全张量重力梯度数据中取得了很好的结果。     

逆时偏移中的归一化加权互相关成像条件及应用

成像条件是决定声波方程叠前逆时深度偏移效果的重要因素。常规的归一化互相关成像条件能补偿深部地层的反射波能量,但无法压制地震波逆时偏移过程中产生的偏移噪声。针对归一化互相关成像条件的主要缺陷,从二维声波方程出发,在交错网格空间中推导了声波方程逆时延拓的高阶有限差分格式和PML吸收边界条件,进而在对常规互相关成像条件分析的基础上对其进行改进,给出了一种加权互相关成像条件,即在成像过程中利用炮检波场的夹角进行加权校正,以实现只利用炮点下行波场与接收点上行波场进行成像的目标。模型数据和实测资料偏移结果表明,归一化加权互相关成像条件成像效果明显优于常规归一化互相关成像条件。     

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。     

基于时频联合深度学习的地震数据重建

地质条件和采集环境等因素的影响往往导致在地质勘探过程中无法获取完备的地震数据,对后续地质解释工作造成影响。随着计算机硬件的发展及基于卷积神经网络的地震数据处理方法的应用,越来越多的深度学习方法应用于地震数据规则化,当前此类方法通常局限在时域范围内处理数据,导致重建数据过于平滑,纹理细节信息缺失。本文提出一种联合时频域特征的卷积神经网络模型,通过在地震数据的时域和傅里叶域上进行联合约束,学习地震数据在时域和傅里叶域的多维度分布特征,重建欠采样地震数据,修正联合损失函数的权重,调整卷积神经网络学习的注意力;采用多级可调节的残差块构建卷积神经网络中间层,提高特征提取能力,根据任务的需要调节残差块数量,平衡网络的精度与效率。实验结果表明,本文提出的方法与双三次插值、基于块匹配的3D协同滤波、深超分辨率网络、增强深度学习超分辨率重建网络等方法对比,具有更好的细节保持效果和鲁棒性。     

叠前深度域偏移成像技术及其应用

根据“西部煤炭资源高精度三维地震勘探技术”项目中对国内外各种深度域偏移成像方法和特点的调研成果．对各类深度域成像的算法和特点进行了总结,指出不同深度域成像算法选取原则主要依据构造复杂程度和横向速度变化情况。结合克希霍夫叠前三维深度域偏移模块说明深度域偏移原理和工作流程,并以实例说明叠前深度域成像能够解决因第四系地层厚度剧烈变化造成的下覆煤层赋存形态被扭曲、深度误差大、断层平面位置不准确等问题。该实例中,叠前深度域成像划分的煤层深度比时间域偏移剖面解释结果向下移动40多m,钻探结果证实其解释的煤层深度和断层位置比较准确。     

基于逐级迭代插值的重力数据扩边方法研究

为了研究考虑异常变化特征的扩边插值方法,笔者使用理论重力异常模拟提取的1∶5万重力数据进行研究。通过Surfer软件中7种插值方法的比较,认为径向基函数法在数据扩边时能够获得较好的结果。在此基础上,笔者提出逐级迭代插值的思路并优选扩边参数如下：①核函数为多重二次曲面核函数。②搜索扇区为4个。③搜索点数为64个。④搜索半径R1/R2为6/18,且R2平行于异常整体走向。⑤搜索角度选为当搜索半径长轴R2平行于异常走向时的角度。⑥R2参数一般为0～1。其中,首次扩边时R2参数根据边界点残差对比结果选定,其余各级扩边时R2参数选0.1即可。银额盆地西部LY区块实际资料扩边应用时,采用“三步法”进行插值能够将外扩与内插参数联合考虑,扩边结果显示扩边区与实测区衔接处的重力异常连续光滑,扩边区较好的反映了异常整体趋势和局部变化特征。     

深层地震勘探激发井深探讨

深层地震勘探野外资料采集的关键是在保证原始资料一定信噪比的基础上,同时兼顾分辨率,激发井深是决定资料品质的重要因素之一。通过对虚反射滤波作用分析,提出了充分利用虚反射能量设计最佳激发井深,增强下传地震波能量的采集方法。理论分析和试验资料表明,在高速层下4～7m的最佳激发岩性深度是深层勘探的理想井深。     

重力梯度数据协克里金三维反演确定岩脉倾向

采用协克里金法处理重力或重力梯度数据反演地下3D密度时,岩脉倾角的先验信息是否合理决定了反演结果的好坏。为了使协克里金法在先验信息不充足时也能得到理想的反演效果,我们提出角度扫描的方法来获取岩脉倾角信息:在保持其他反演参数不变的前提下,假设模型的倾斜角度未知,每次引入不同角度进行协克里金反演,再根据先验信息剔除不合理密度值,得到密度分布;统计预测数据与测量数据拟合残差的标准差,根据极小值对应的角度估计岩脉的倾角。本文基于4种不同倾斜角度(0°,45°,90°,135°)岩脉模型的重力梯度垂直分量Tzz验证方法有效性,都能够准确地估计出岩脉倾斜角度。这使得协克里金法在岩脉倾角未知的情况下,也能得到较好的反演结果。     

基于多元线性回归的航空重力梯度测量自身梯度校正

航空重力梯度勘探中,载体自身产生的重力梯度效应对于超高精度的重力梯度仪而言是一种严重的干扰。由于载体结构复杂,用常规的载体建模并正演难以精确去除这种干扰。本文从统计学角度出发,用多元线性回归来处理自身梯度效应,不需要对载体模型做出任何假设与近似,用纯数据驱动的方式来校正自身梯度的干扰。回归诊断与模型仿真验证了这种校正方式有较高的准确性,并且当实际的转角落在地面标定的范围内时具备预测能力。     

基于AMSR-E的北疆地区积雪深度反演

利用北疆地区2007/2008-2009/2010年度积雪季(12月至次年2月)的AMSR-E降轨19 GHz与37 GHz波段的水平极化亮温数据, 结合北疆地区45个气象台站的实测雪深数据, 建立了北疆地区基于AMSR-E亮度温度数据的雪深反演模型, 并对模型的精度进行评价. 结果显示: 雪深在3~10 cm时, 模型反演的雪深值负向平均误差为-5.1 cm, RMSE值为6.1 cm; 雪深在11~30 cm时, 模型反演雪深值的平均误差仅为2.6 cm, RMSE、 正向平均误差、 绝对平均误差均较小; 雪深大于30 cm时, 模型反演的各项误差较大. 用合成方法反演北疆地区2006/2007-2010/2011年度5个积雪季的平均雪深分布和最大雪深分布, 结果显示北疆地区积雪主要分布于北部阿尔泰山和南部天山一带, 其中阿勒泰地区所占比重最大, 中部的准噶尔盆地腹地、 克拉玛依地区雪层较浅.     

三维地震与测井资料在多煤层对比中的应用研究

陆相成煤环境及断陷构造特点,致使二连盆地内煤层具有层数多、间距小、厚度横向变化大、标志层少等特点,利用钻探资料进行煤层对比难度大,其结果将直接影响对煤层、煤质评价及煤炭资源量估算。考虑到研究区煤层赋存特点,利用三维地震成果,对该区进行了煤层辅助对比,其结果与原有7个钻孔煤层对比成果存在差异。通过三维地震层位对比与构造解释方案的核查,结合波阻抗反演结果和测井资料重新解释,认为三维地震的煤层对比是合理的。该实例表明,综合利用测井资料、三维地震解释和波阻抗反演等,可有效提高煤层对比的可靠性,提高煤炭资源地质勘探阶段的控制精度。     

基于偏标加权法模糊综合评判的矿井涌水水源分析

白龙煤矿一采区右翼480m水平,开采10#、11#煤层。该区域内煤层底板标高为470m～520m,大部分区域低于K2含水层水位（519.5m）及O2f含水层水位（520m）,为带压开采。由于K2和O2f含水层在水质、静水位等指标上很接近,不能快速准确区分。因此采掘工作面揭露构造出水后,快速准确地识别突水水源是矿井水害治理过程中最基础且必要的工作。通过对10-108工作面历次涌（突）水进行现场采样化验取得水化学指标,选择K＋＋Na,Ca2＋,Mg2＋,Fe3＋,NH4＋,SO42-,HCO3-,NO3-,NO2-共9种化学成分做为评价指标,采用偏标加权法确定权重的模糊综合评判模型,对采掘工作面的涌（突）水水源进行快速识别,分析结果与巷道实际揭露后情况一致,表明该方法是较为有效的。     

称重法配制标准溶液研究及其不确定度评估

在标准溶液配制及稀释的过程中放弃了传统的定量移液管,采用精密电子天平作为定量工具。精密电子天平准确度高,重复性好,不需考虑溶液黏度、管口流速等因素对不确定度的影响,而且明显地降低了在标准溶液逐级稀释过程中由于读数、操作等原因产生的误差,可实现大比例稀释,操作简便。根据《化学分析中不确定度的评估指南》(CNAL/AG07:2002)评定了此方法与传统溶液配制方法的不确定度。利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)验证了其准确性和线性,均获得满意结果。本法适用于ICP-AES法测定样品中的主元素(含量在x%~xx%)时的标准溶液配制,也可应用于原子荧光光谱、原子吸收光谱等仪器系列标准溶液的配制。