[发明专利]地下铁质管线埋深磁偶极子构造法优化反演

摘要

本发明涉及地下铁质管线埋深磁偶极子构造法优化反演方法，具体涉及一种基于磁偶极子构造法正演的地下铁质管线埋深优化反演计算方法。建立磁异常探测数据预处理、地磁场定位查询及反演搜索模型参数替代，将十二个正演模型参数简化为埋深和磁化率两个未知模型参数。埋深和管道磁化率两个未知模型参数作为全局优化反演求解参数，使用初次反演得到埋深和管道磁化率作为第二次反演参数搜索范围参考点，在新搜索范围内再次进行多次反演搜索，取埋深反演平均值作为地下铁质管线埋深优化反演结果。本发明地下铁质管线埋深磁偶极子构造法优化反演兼顾正演计算速率和精度，反演求解快速且准确度高。

主权项

1.地下铁质管线埋深磁偶极子构造法优化反演，其特征在于，具体步骤如下：（1）建立正演模型：以地理北为X轴，地理东为Y轴，垂直向下为Z轴，探测地平面为XY平面，建立计算坐标系；坐标系中，设所致探测磁异常有效管道长度为，管道外径为，管道厚度为，管道磁化率为；设管道方位角为，，管道轴线埋深为；地磁背景场由总强度、磁倾角及磁偏角三个独立的地磁要素表征；磁异常正演时，管道轴线位于坐标系原点正下方，探测路径垂直于管道轴线，探测路径的中点在Z轴上，探测路径高度为，探测路径长度为，探测路径方位角为；将探测路径上总磁异常大小或总磁异常分量表示为十二个参数表征的函数：（2）测点磁异常计算：将管道分割成有限数量的单元块，将所得单元视作坐标为单元几何中心的磁偶极子，使用磁偶极子磁场计算公式计算每一个单元所在测点处的磁感应强度，使用矢量和计算所有单元在测点处的叠加磁感应强度，该叠加磁感应强度加上该点的地磁场强度即为测点磁异常；设测线上所有测点的总磁异常的大小或总磁异常分量组成的向量为计算磁异常向量；（3）探测计算管道方位角：初步选择几条探测直线路径探测地下铁质管线所致总磁异常分布，确定管道大致走向后，在垂直管道方向上选取两条相隔一定距离的探测路径测量总磁异常，使用曲线拟合的方式找到两条探测曲线的峰值点，使用两个峰值点坐标计算管道方位角，测线垂直于管道轴线的探测路径方位角等于90°,初步确定管道的水平位置；（4）磁异常测量：垂直管道轴线方向布设探测路径，探测路径长度范围在16m到30m之间，探测路径中点设于初步确定的管道的正上方，每隔10cm左右测量记录一次总磁异常或总磁异常分离，得到探测磁异常向量；（5）建立反演模型：使用GPS定位得到探测区域坐标，查询国际地磁参考场得到地磁总强度，磁倾角及磁偏角；反演时使用有限长管道作为反演管道长度，有效管道长度在18m至30m范围选取；探测路径高度在探测磁异常时确定；反演时，使用替代管道厚度与管道外径作为确定的参数，管道厚度选取范围为5mm至15mm，管道外径选取范围为20cm至80cm；此时建立参数反演模型：；（6）反演数据预处理及反演目标函数的确定：使用插值方法找到模拟计算磁异常向量的最大值或者最小值，使用拟合方式找到探测磁异常向量拟合曲线上的最大值或者最小值，以上述两个最大值点或两个最小值点作为反演数据定位点，按一定测点间隔选取测线长度为16m至20m的探测磁异常向量的拟合计算得到目标磁异常向量，并选取对应坐标点由计算磁异常向量插值计算得到匹配磁异常向量，更新反演模拟为，建立反演目标函数：；（7）管道埋深参数优化反演：使用全局优化算法找到使得目标函数尽量小的埋深和磁化率，优化反演得到的埋深即为地下铁质管线的轴线埋深。