磁异常ΔT三维相关成像

本文将重力和重力梯度数据三维相关成像方法推广到磁力勘探领域,推导并建立了磁异常ΔT的三维相关成像方法,同时提出了基于熵滤波分离异常的三维相关成像算法来提高成像分辨率.组合模型磁异常ΔT数据和实际磁测资料试验分析表明,本文方法能成像出地下地质体的空间赋存状态和等效磁性分布,具有良好的横向和纵向分辨率.     

磁总场异常垂直梯度三维相关成像

本文提出了磁总场异常垂直梯度三维相关成像方法,用于成像地下等效磁源分布.它首先将地下待成像空间划分为三维规则网格,然后直接计算每个网格节点磁偶板子在观测面理论磁总场异常垂直梯度与实测磁总场异常垂直梯度的互相关,其相关系数值表征等效磁偶极子分布(即磁偶极子发生的概率).理论长方体组合模型数据和实际某矿区磁测资料试验结果表明本文方法计算得到的相关系数值能基本反映地下的磁源分布,且分辨率明显高于磁总场异常三维相关成像的分辨率,也高于基于熵滤波分离异常的磁总场异常三维相关成像的分辨率.     

基于剩余异常相关成像的重磁物性反演方法

将场源区剖分成长方体单元,通过采集的重磁数据反演出这些单元的密度或者磁化率变化,勾画出场源的分布图像,这种方式是重磁三维反演的重要方向.重磁相关成像通过计算测量的重磁异常与地下各点在测区上的重磁异常的归一化相关,显示出异常地质体的空间赋存状态和等效剩余重磁物性.该方法计算速度快,方法简单、稳定,但是反演的结果只是在-1到+1之间的等效物性,不能够直接反演剩余密度或者磁化率,并且无法引入已知的地质约束.本文通过对物性模型的正演和实测结果的残差进行相关成像,迭代更新物性模型实现对物性参数的反演过程.模型实验证明该方法相对相关成像不仅能提高分辨率,还能够得到真正的物性参数.     

南沙海域及邻区△T磁异常化极的实现

在对南沙海域及邻区(2°N～17°N,104°E～122°E)1960～2000年间地磁倾角/偏角等地磁要素特征变化及△T磁异常数据特点分析研究的基础上,通过对低纬度化极方法的综合分析及实验对比试算,提出了滤波与偏移抽样法结合的化极处理方法模式及数据分带划块的具体实施措施,实现了该超低磁纬区,亦称零磁纬区(地磁倾角变化范围:-15°～+20°;地磁偏角变化范围:-1°～+1.3°)大范围、多来源、长测量时间间隔实测△T磁异常的变倾角变偏角化极,并给出了对化极结果的评价及验证。△T磁异常化极的实现,为深入研究该区域内磁性地质体特征,提供了更为密切直接的依据。     

基于概率成像技术的低纬度磁异常化极方法

化极转换是磁异常解释的重要基础,为了克服在地磁纬度较低的地区尤其是磁赤道附近化极不稳定的问题,出现了多种化极方法．本文基于概率成像技术提出了一种等效物性的反演方法,实现对地下等效场源的反演成像,取得了对低纬度磁异常稳定化极的效果．化极反演中逐次对剩余异常进行反演成像,实现由概率模型到物性模型的复杂映射,避免了类似反演中需要大型方程组求解等问题,并将概率模型的构制、物性参数的反演和反演评价有机地集成到一起,加速了反演成像的进程,使反演成像速度与目前概率成像的计算速度达到可相比拟的程度．对理论模型和实际资料的计算表明,该方法对低纬度磁异常化极处理是稳定有效的,而且可以较好地压制噪声干扰,能够在噪声干扰条件下进行反演化极．     

重力和重力梯度数据三维相关成像

本文提出了重力异常三维相关成像方法和重力梯度数据三维相关成像方法,并提出了基于异常分离的三维相关成像方法来提高成像分辨率.通过合成Y型岩脉模型和合成多个直立长方体组合模型的重力异常和重力梯度数据试验分析,验证了本文三维相关成像方法可显示出异常地质体的空间赋存状态和等效剩余质量分布,具有良好的纵向和横向分辨率.     

中国及邻近地区卫星总强度磁异常的三维结构

根据卫星磁异常（△Ｘ，△Ｙ，△Ｚ）的球冠谐和模型和地磁场的不谐模型，得到了卫星总强度磁异常（△Ｆ）的三维模型，计算出中国及邻近地区不同高度（ｈ＝０，１００，２００，３００，４００，５００ｋｍ）的卫星磁异常，绘制出相应高度的总强度磁异常分布图。讨论和分析了卫星总强度磁异常的分布特征，以及卫星磁异常随高度的变化。     

关千ΔT磁异常的解释

本文对于二度问题证明了总磁場强度△T与垂直磁場强度Z的一般表达式具有相同的形式,因此可以把△T异常曲线看成Z异常曲线,利用复变函数理论中的柯西-黎曼条件我们就可根据△T异常曲线计算出与H异常曲线相当的所谓△T的“负共轭调和函数”△T,文中指出了同时利用△T及其原函数△T将有助于磁测资料的解释工作,还举出了两个应用的例子:1)根据△T与△T计算二度体的磁矩及其倾角;2)利用观测水平上的△T及△T值将△T向下解析延拓。     

数据空间磁异常模量三维反演

强剩磁的存在通常导致了总磁化强度方向未知,进而影响了磁异常的反演和解释.磁异常模量是一种受磁化方向影响小的转换量,可以在强剩磁条件下通过反演三维磁化强度大小分布来推测场源分布状态.我们提出了一种数据空间磁异常模量反演算法来减少剩磁的影响.与标准的模型空间L2范数正则化反演方法相比,我们的方法有两个优点:一是无需搜索正则化参数(需要反复求解非线性反演问题),因而可以减少计算时间;二是反演结果更加聚焦,深度分辨率更高,我们对此进行了原因分析.通过模型和实测数据测试证明了该算法的有效性和更好的反演效果.     

地下核爆炸磁异常

研究目的在于跟踪地下核试验现场核查新方法,通过选择合适的磁力仪器,研究针对地下核爆炸磁异常数据解释方法,使磁法成为一种地下核试验现场核查方法的新技术;并且可以根据磁异常数据处理解释,作为研究探测地下核爆炸相关参数的方法和工具.     

基于BTTB矩阵的快速高精度三维磁场正演

本文改进了一种快速、高精度空间域三维正演算法,用来计算地下场源在水平观测面产生的磁异常ΔT场及其梯度场,以解决传统空间域正演计算效率低的问题.算法采用长方体对场源区域进行剖分,观测点与场源剖分单元体中心点在水平面上的投影重合.改进的算法具有以下三个特点：（1）采用无解析奇点的解析解公式计算磁异常,保证计算精度.（2）通过构造特殊的分块托普利兹（BTTB,Block-Toeplitz Toeplitz-Block）矩阵,利用其结构特性压缩核矩阵,并且用预先计算并存储中间变量,优化计算核矩阵的过程以提高计算效率.（3）基于BTTB矩阵的特殊性质,将核矩阵与磁化率向量的乘积转化为二维离散卷积的形式,因此能利用快速傅里叶变换进一步提高计算效率.模型实验显示,当剖分个数较多时,改进的快速正演算法比传统解析解方法快约5个数量级,比现有的8点高斯-快速傅立叶变换（Gauss-FFT）正演算法快约两个数量级,而且绝对误差极小（最大约为10^-6 nT）,同时将反演时核矩阵的内存占用降低约5个数量级,证明了该正演算法具有高精度、高效率、低存储量的优点.最后设计了一个合成模型实验,将改进后的快速正演算法运用到磁异常ΔT反演中,反演所得三维磁化率与真实模型特征一致,且大幅降低反演计算时间和内存占用,验证了快速正演算法的实用性.

     

重力异常分离的相关法

本文研究重力异常分离的相关法,它由测点坐标的多项式方程构建区域异常,由观测异常减去区域异常计算剩余异常,根据最大化已知测点的目标密度分界面深度与剩余异常的互相关原则来分离重力异常.互相关的最大化目标可写为最小二乘方程,并利用线性或非线性优化算法迭代求解出构建区域异常的多项式系数,进而可计算出全区的区域异常和目标密度分界面的剩余异常,实现重力异常分离.理论重力异常试验结果表明,相关法直接有效地利用了已知测点的目标密度分界面深度信息,分离效果良好、反映实际地质情况.     

有限长圆柱体磁异常场全空间正演方法

在经典位场理论中,许多简单形体位场异常难以通过积分得到全空间的解析式.圆柱体是一类很重要的理论模型体,常用于模拟圆柱状地质体或非地质体（如管线）,但目前还不能用解析公式正演有限长圆柱体在三维空间里的磁异常,而多是采用近似简化为有限长磁偶极子或线模型代替.对于有限长圆柱体,特别是半径相对于上顶埋深较大时,这种近似的误差不可忽略.本文利用共轭复数变量替换法,推导出有限长圆柱体在全空间的引力位一阶、二阶导数,利用Poisson关系得到磁异常正演公式,进而利用有限长圆柱体磁异常正演公式求解管状体的磁异常,得到不同磁化方向、不同大小的管线产生的磁场的特征,并将其推广到截面为椭圆的情况.最后通过模拟计算定量给出了将圆柱体近似为线模型的条件.

     

空间波数混合域磁异常场积分解三维数值模拟

本文提出一种空间波数混合域磁异常场三维数值模拟方法.该方法利用磁位三维空间域积分为卷积的特点,沿水平方向进行二维傅里叶变换,把空间域磁位满足的三维积分问题转化为不同波数之间相互独立的垂向一维积分问题.保留垂向为空间域,优势之一在于便于浅层单元剖分可适当加密,随着深度增加,单元剖分适当稀疏,可以准确模拟任意复杂地形和磁性体的磁异常,兼顾了计算精度与计算效率;优势之二在于一维积分垂向可离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征磁化强度,可得出单元积分的解析表达式,计算精度高、效率高.该方法充分利用一维形函数积分的高效和高精度、快速傅里叶变换的高效性及算法高度并行性,实现了磁异常场高效、高精度的数值模拟.设计棱柱体模型,将模型解析解与空间波数混合域法的数值解对比,结果表明该方法计算精度高、效率高.设计了组合棱柱体复杂模型,对比分析了标准FFT扩边法与Gauss-FFT法的计算精度与计算效率,总结了标准FFT的扩边系数选取策略.针对任意复杂地形条件下的磁异常模拟问题,本文提出一种适用于起伏地形条件下的磁异常场快速计算方法,并对其有效性进行了验证.