[发明专利]一种基于PDE的磁测数据等效源化极与类型转换方法

说明书

本发明提供一种基于PDE的磁测数据等效源化极与类型转换方法，包括：S1、获取磁场数据d₀，并根据磁场数据所在区域的地形高度信息建立地形起伏曲面；S2、确定网格剖分的空间范围，并进行非均匀多层网格剖分；S3、根据地磁场的磁倾角、磁偏角和磁感应强度，对磁场数据d₀进行带深度规整化因子、正值约束项以及规整化项的PDE三维反演计算，得到磁异常体的多层等效源模型；S4、给定不同的地磁极参数，利用多层等效源模型进行非线性PDE的磁场三维正演计算，得到化极数据、磁异常总场数据、磁异常分量数据以及磁梯度张量数据中的一种或多种。本发明的有益效果：能对复杂环境中的地下磁异常数据进行自适应、高精度的化极与数据类型转换计算。

技术领域

本发明涉及地球物理勘测技术领域，尤其涉及一种基于PDE的磁测数据等效源化极与类型转换方法。

背景技术

在地磁探测中，人们通常对磁场的总场异常进行探测，但在实际的数据解释中，又往往需要将这些数据转换成所需要的参数和类型，比如不同磁化方向的换算(化极数据)、磁场分量、张量数据的换算等，磁场数据类型转换的主要挑战在于航磁(地面磁测)的起伏测量曲面以及数据的不规则测量位置(非网格化测量)，传统的数据类型转换以及化极计算无法处理这些数据，而采用传统单层、双层、三层等效源的数据转换方法，处理结果精度较低，无法满足应用需求。

现有文献1“Dampney,C.N.G.THE EQUIVALENT SOURCE TECHNIQUE[J].geophysics,1969,34(1):39.”首次提出了等效源方法，利用虚拟场源模拟实测异常，可用于位场数据的空间延拓(包括曲面延拓)、梯度计算以及分量转换等；选择单层等效源且将其布置于近地表是等效源方法的主要特点，比如,文献2“Li Y.Reduction to the poleusing equivalent sources[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,1999,19(1):2484.”通过在有限的深度内设置单层的等效源实现了低纬度磁异常的化极方法，文献3“黄翼坚,王万银,于长春.等效源法三维随机点位场数据处理和转换[J].地球物理学进展,2009(01):101-107.”使用单层等效源实现了磁场数据的转换，然而由于观测数据的局限性，近地表的单层等效源模型无法完整模拟深部场源信息，以致利用等效源重构的位场在进行延拓时会产生畸变；为了在保证计算效率的同时高精度重构位场，多层等效源方法是一个相对合理的选择，文献4“Li D.,Q.Liang,J.Du,S.Sun,Y.Zhang,C.Chen,2019,Transforming total-field magnetic anomalies into three components using dual-layer equivalent sources,Geophysical Research Letter,47(3),e2019GL084607.”将地下等效源分为两层，文献5“李端,陈超,杜劲松等.多层等效源曲面磁异常转换方法[J].地球物理学报,2018,061(007):3055-3073.”则提出了一种将地下等效源分为三层来实现磁场数据的转换。

这些技术的应用使得人们可以通过等效源技术来进行地面磁测数据的化极与数据类型转换运算，但存在以下问题：1)等效源网格的构建最大只有三层，且网格剖分不连续，现有技术由于等效源的设置层数有限、地下空间的网格剖分不合理，影响了磁场数据类型转换与化极的精度及速度；2)需单独对每一个等效层的深度位置进行估算，然后单独放置；3)采用线性正演方法和线性模型反演方法计算等效源，抗干扰能力和计算精度较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于PDE的磁测数据等效源化极与类型转换方法，采用连续的结构化非均匀网格剖分，并基于非线性PDE(Partial Differential Equations，偏微分方程)正反演理论框架，引入深度规整化因子，在反演过程中直接确定等效源的深度和分布，可一次性计算整个三维自由空间的磁场数据。

本发明提供一种基于PDE的磁测数据等效源化极与类型转换方法，包括以下步骤：