[发明专利]重磁场成像方法和系统

说明书

本发明提供了一种重磁场成像方法和系统。该方法包括：利用整合二次垂向导数方法计算重磁场数据的各阶垂向导数{T_n}；将实测的一阶垂向导数代入整合二次垂向导数方法中，整合二次垂向导数方法退化为只需在空间域计算的方法，无需波数域求重磁场积分；利用获得的各阶垂向导数{T_n}计算帕德近似展开向下延拓的系数方程，并求解其中的系数；利用求得的系数代入帕德近似展开，计算重磁场数据的向下延拓结果；对获得的向下延拓结果进行中值滤波，对滤波后的结果直接成像即可得到等效重磁场成像结果。本发明提供的重磁场成像方法和系统能够在保证稳定的前提下，着力于提高准确性、消减对深度加权的依赖。

技术领域

本发明涉及地球探测与信息技术领域，特别是涉及一种重磁场成像方法及系统。

背景技术

重磁场成像技术是服务于地球内部重磁场高效建模的主要手段，而且建立地球内部密度和磁性模型的总体要求是准确性高，对实现建模的重磁场成像的要求也是高准确性。但是，已经开展的现有重磁场成像相关技术存在一定问题：首先，由于目前重磁场数据成像方法是基于向上延拓，这种技术具有低通滤波属性可以保证数据处理的稳定性和准确性，但是由于这一属性，也会压制数据中高频部分的有效信息，导致建模所用数据的有效信息提取不充分，准确性不够高；其次，成像方法为了避免结果集中于浅部，在处理过程中采用深度加权，而深度加权参数设置直接影响成像结果的准确性，理论上要提前获得重磁场目标体的类型，需要通过其他途径提前获知，这使成像处理复杂化，与重磁场成像技术在建模方面的高效性这一优势而言相矛盾。

重磁场成像技术是一类简单、高效、稳定的对地球内部重磁场建模的手段，其结果可以媲美三维离散物性反演。重磁场成像技术以重磁场数据向上延拓为基础，通过深度加权函数获得地球内部的等效重磁场分布，进而对相应地质体成像。重磁场数据向上延拓计算稳定、结果准确(Fedi，2007)，深度加权可以改善重磁场成像在垂向上的分布，因此，重磁场数据成像技术在地球物理建模领域已经得到广泛的发展和应用。

在2007年，Fedi等提出了极值点确定深度(DEXP)的方法是根据向上延拓场与向上延拓高度之间明显的幂函数规律。而这个幂函数规律决定于尺度函数r可表示为

其中，r表示重磁场，z表示向上延拓的高度，z₀表示未知的场源深度，ζ是预估的场源深度，N是构造指数(与场源体形态有关的无单位量纲，一般有0，1，2)，这里的构造指数N需要特定方法去估计，在这里需要提前预估出场源的形态信息，这点会给成像计算造成麻烦。另外，求未知场源深度z₀时，需要不断变化ζ直到r(z,ζ)变成一条斜率近似为0的直线，可以估计出构造指数N。这时DEXP方法可以表示为

其中，Ω(r,z_i)表示在z_i这个高度上DEXP尺度的重磁场，T(r,z_i)表示在z_i这个高度上的向上延拓后的重磁场，表示DEXP尺度的高度的幂指数函数，是与场源有关的量。而结果表明Ω(r,z_i)的极值对应场源的位置，即场源的深度位置由极值点高度的相反数给出。所以可以把公式(2)中的z_i替换成h_i，

其中，h_i＝|z_i|。

不难看出，利用基于向上延拓的DEXP方法对重磁场进行成像，关键在于深度加权而这个关键量需要大量的前期工作，这影响重磁场快速成像。并且这种方法是基于向上延拓，一般向上延拓方法虽然稳定准确，但是其本身固有的低通滤波平滑作用会损失重磁场数据中的细节信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种重磁场成像方法及系统，能够在保证稳定的前提下，着力于提高准确性、消减对深度加权的依赖。