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磁记忆梯度张量测量信号预处理方法

系统工程与电子技术 2017年第3期39卷 488-493页

作者：陈海龙王长龙左宪章朱红运军械工程学院无人机工程系河北石家庄050003

为降低磁记忆测量信号中各种噪声干扰,提高磁记忆信号梯度张量解算精度,提出形态滤波和经验模态分解组合的方法消除噪声。首先,根据矢量合成原理将磁分量信号转换成总场幅值和方向信号,保证降噪处理过程中不改变各磁分量之间的内在关系... 详细信息

为降低磁记忆测量信号中各种噪声干扰,提高磁记忆信号梯度张量解算精度,提出形态滤波和经验模态分解组合的方法消除噪声。首先,根据矢量合成原理将磁分量信号转换成总场幅值和方向信号,保证降噪处理过程中不改变各磁分量之间的内在关系;然后,利用形态滤波器对幅值和方向信号进行处理,消除信号中的瞬时强脉冲噪声;最后,将信号进行经验模态分解降噪,消除低频和局部干扰噪声。将上述方法用于磁记忆实测信号处理,结果表明,提出的方法能有效消除磁分量信号不同类型干扰噪声,解算得到高精度的磁记忆梯度张量数据。

关键词：磁记忆梯度张量经验模态分解形态滤波降噪

基于重力梯度张量数据的欧拉反演在梅山铁矿的应用

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地球物理学进展 2020年第2期35卷 608-615页

作者：罗丁黄岩蒋甫玉张作宏江苏省地质勘查技术院南京210049 河海大学地球科学与工程学院南京210098

随着在石油勘查、矿产勘查、构造研究等地质工作中提出的应用位场异常研究规模相对较小的地质体及其细节的要求不断提高,传统重力方法在精度和分辨率方面已不能满足要求.重力梯度张量作为重力位二次导数,较之重力异常,能够更直观地反映... 详细信息

随着在石油勘查、矿产勘查、构造研究等地质工作中提出的应用位场异常研究规模相对较小的地质体及其细节的要求不断提高,传统重力方法在精度和分辨率方面已不能满足要求.重力梯度张量作为重力位二次导数,较之重力异常,能够更直观地反映地下密度体的赋存状态,基于重力梯度张量数据的反演能够提高地质体的定量模拟质量.但是由于受国内仪器的发展水平限制,直接获取实测的重力张量数据难度较大,目前对于重力张量数据的获取主要是通过数值计算的方法,把重力异常测量值变换成张量信息.本文是在样条理论的基础上,提出新的重力梯度张量计算方法,利用三次样条插值方法拟合重力异常,进一步地通过积分导数关系求取样条函数系数,实现了由重力异常求取重力梯度张量的数据计算.在此基础上,利用张量数据进行欧拉反演计算,对比常规欧拉反演结果,进一步分析张量欧拉反演精度.球体及水平板状体模型试验结果显示,张量欧拉反演更能有效地完成目标体的反演,其结果更加准确.最后,将张量欧拉反演应用到梅山铁矿区重力实测数据解释中,准确地反演出梅山主矿体的水平投影范围及矿体中心埋深.同时,相比常规欧拉反演,张量欧拉反演在刘家村附近、梅山村南部及黄林库-吴家洼地段显示出有更加收敛的欧拉解,这为梅山地区进一步找矿工作提供了重要的理论支撑.

关键词：三次样条函数梯度张量欧拉反演梅山铁矿

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油气模型的重力梯度张量研究

吉林大学学报（地球科学版） 2011年第2期41卷 545-551页

作者：蒋甫玉高丽坤黄麟云河海大学地球科学与工程学院南京210098 南京大学地球科学与工程学院.南京210093 江汉油田勘探开发研究院计算中心湖北潜江433126

以位场数据处理中的傅里叶变换为出发点,推导出由重力异常计算梯度张量的余弦谱变换公式,进而通过离散余弦变换实现梯度张量的数值计算。对不同贮油厚度的三度体球冠模型梯度张量的研究表明:当油气含量较小时,其梯度张量与均匀三度体球... 详细信息

以位场数据处理中的傅里叶变换为出发点,推导出由重力异常计算梯度张量的余弦谱变换公式,进而通过离散余弦变换实现梯度张量的数值计算。对不同贮油厚度的三度体球冠模型梯度张量的研究表明:当油气含量较小时,其梯度张量与均匀三度体球冠模型所表现出的特征相似,Vxx、Vyy呈'两高夹一低'的对称特征;Vxy总体上呈现出向中心变小的趋势,在4个边缘的中部分别有4个呈两两对称的相对较高值;Vzz四周低,中间高;Vzx、Vzy呈现出西低东高和南低北高的特征。而当贮油厚度逐渐增大时,Vxx、Vyy的形态则渐变为'两低夹一高';Vxy在四周有相对低值,中部有极大值;Vzz四周高,中间低,变化更加尖锐;Vzx及Vzy呈西高东低和南高北低的特征。对三度体球冠模型重力梯度张量的研究,可以为寻找储油背斜构造提供理论依据。

关键词：余弦变换三度体球冠梯度张量贮油厚度

基于重力梯度全张量解析信号的场源参数估计方法研究

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基于重力梯度全张量解析信号的场源参数估计方法研究

作者：黄松东华理工大学

学位级别：硕士

重力勘探是进行地质调查常用的地球物理方法,具有测量范围广、探测深度大及应用效果好等优点。相对重力异常而言,重力梯度张量能够更好地识别微弱密度异常体,对浅层地质结构具有更高的分辨能力,同时能够提供更为丰富的场源异常信息。本... 详细信息

重力勘探是进行地质调查常用的地球物理方法,具有测量范围广、探测深度大及应用效果好等优点。相对重力异常而言,重力梯度张量能够更好地识别微弱密度异常体,对浅层地质结构具有更高的分辨能力,同时能够提供更为丰富的场源异常信息。本论文从常用典型地质体的重力异常公式出发,给出了不同形状地质体的重力梯度张量全分量的表达式,并在此基础上,提出了全张量解析信号的概念,该方法适用不同几何形状地质体的重力通用表达。通过重力梯度全张量解析信号进行求导,推导出了全张量解析信号的总梯度,根据不同高度上的全张量解析信号总梯度与全张量解析信号的比值,提出了一种场源参数快速估计方法。通过对水平圆柱体、垂直岩脉、水平薄板、垂直台阶、球体、垂直物质线、有限长垂直岩脉、有限宽水平薄板及超大长方体等9种单一地质体的模型试验,证实了论文方法的正确性;还进行了二维和三维的叠加模型试验,阐述了叠加场时论文方法的反演效果。另外噪声试验结果表明,通过选取一定高度上的重力进行反演估计会获得更稳定、更可靠的计算结果。在山东玲珑采空区矿洞上的重力剖面应用中,未延拓和向上延拓100 m的反演结果基本一致,指示出两个矿洞中心埋深约为300 m,而两个矿洞都可以看作是水平圆柱体的形状。

关键词：重力异常梯度张量解析信号向上延拓场源参数

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重力全梯度张量的延拓

物探化探计算技术 2013年第1期35卷 112-122,8页

作者：蒋甫玉薛进高丽坤黄麟云河海大学地球科学与工程学院南京210098 江苏省地质勘查技术院南京210008 江苏省地质矿产勘查局第一地质大队南京210041 江汉油田勘探开发研究院计算中心潜江433126

以傅里叶变换为基础,证明了重力全梯度张量满足拉普拉斯方程,进而实现了梯度张量的延拓计算。三维断层模型试验结果表明,基于傅里叶变换的梯度张量向上延拓计算在理论上是严密且可以实现的,计算误差主要是由有限的积分范围所致,延拓高... 详细信息

以傅里叶变换为基础,证明了重力全梯度张量满足拉普拉斯方程,进而实现了梯度张量的延拓计算。三维断层模型试验结果表明,基于傅里叶变换的梯度张量向上延拓计算在理论上是严密且可以实现的,计算误差主要是由有限的积分范围所致,延拓高度越高则误差越大。而梯度张量的向下延拓则属于不适定问题。一般情况下,当延拓高度大于三倍点距时即出现严重的振荡现象,导致有用梯度张量信息的淹没。结合黑龙江省虎林盆地的梯度张量,验证了梯度张量延拓的实用性。

关键词：梯度张量傅里叶变换延拓虎林盆地

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基于U⁃Rnet的重力全张量梯度数据反演

石油地球物理勘探 2024年第2期59卷 331-342页

作者：祁锐李厚朴胡佳心罗莎海军工程大学基础部湖北武汉430033 海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033 上海联影智能医疗科技有限公司上海200100 中国地质大学(武汉)数理学院湖北武汉430074

重力反演是通过地表信息获取地下地质体空间结构与物理性质的重要手段之一。每个重力梯度分量反映不同的地质体信息,联合重力梯度分量进行重力反演能够更好地研究地下密度异常体的形态和分布。为此,提出基于神经网络的重力全张量梯度数... 详细信息

重力反演是通过地表信息获取地下地质体空间结构与物理性质的重要手段之一。每个重力梯度分量反映不同的地质体信息,联合重力梯度分量进行重力反演能够更好地研究地下密度异常体的形态和分布。为此,提出基于神经网络的重力全张量梯度数据反演算法,将U⁃Rnet网络应用于重力全张量数据的三维反演问题。为了检验该算法的有效性,采用六种典型模型进行模拟实验,获得了具有清晰边界和稀疏的反演结果。首先,对比L2和Tversky两种损失函数的反演结果,后者的反演结果能更清晰地反映模型的边界位置;然后,对不同梯度张量组合进行反演,四组实验结果在三个方向(x、y、z)上具有不同的反演精度,组合四的误差最低;最后,将该方法应用于美国德克萨斯州文顿盐丘的FTG数据,反演结果与实际地质信息基本吻合。

关键词：梯度张量 U⁃Rnet网络正演重力反演文顿盐丘

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磁梯度张量异常反演算法与算例

磁梯度张量异常反演算法与算例

作者：徐熠中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

磁梯度张量方法是磁法勘探的重要发展方向,磁梯度张量是利用磁场在各个方向上的分量的导数来进行勘探解释的一种方法。随着超导磁力仪以及多磁通门测量装置的发展,直接测量磁梯度张量成为可能,而磁梯度张量相比于普通的磁法勘探来说,可... 详细信息

磁梯度张量方法是磁法勘探的重要发展方向,磁梯度张量是利用磁场在各个方向上的分量的导数来进行勘探解释的一种方法。随着超导磁力仪以及多磁通门测量装置的发展,直接测量磁梯度张量成为可能,而磁梯度张量相比于普通的磁法勘探来说,可以提供更多的信息。此外磁梯度张量也存在着更多的优点,它本身是一个位场,具备对称性与无源性,可以利用延拓等位场处理中常见的方法对磁梯度张量数据进行处理,而且受到地磁场方向的影响相对较小。梯度张量测量能提高磁法测量的可解释性,尤其是异常形态被剩磁或者低纬度磁化扭曲的地区。磁梯度张量的反演,相较于传统磁异常反演来说,能够又更好的分辨率,而且磁梯度张量具有多个分量,当我们观测出这些分量之后,可以利用加权的方式改造目标函数,进行联合反演。联合反演理论上包含了更多的信息,因此也会对异常体的构造、形态、位置等因素有着更好的刻画。在进行了磁梯度张量的网格单元正演拟合之后,采用适当的反演方法进行反演,就可以得到地下空间内的异常分布状况。这里我们采用的反演方法是预条件共轭梯度法,预条件共轭梯度法和一般的共轭梯度法相比,可以提高反演的稳定性,提高运算的迭代效率,是目前地球物理位场反演所采用的主要算法之一。此外我们根据磁梯度张量的性质,加入了多种约束因子,主要包括深度约束因子,稀疏约束因子等,进一步提高的反演的稳定性与分辨率。磁梯度张量具有九个分量,其中有五个独立分量,通过实验我们发现,每个分量的单独反演均可以起到一定的效果,但因为各个分量的核函数有所差异,反演效果各异,也不利于地质解释工作。将多个分量联合反演之后,得到的效果更加理想,组合模型上对深部异常也有着更高的分辨率。这些结果也证明了反演的有效性。由于条件有限,论文亦存在很多不足,并在文章最后提出了结论与建议,希望能够对继续从事这一方面工作的人有所启发。

关键词：磁法勘探梯度张量反演预条件共轭梯度

等式（不等式）约束和磁场梯度张量约束三维反演

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等式（不等式）约束和磁场梯度张量约束三维反演

作者：陆裕国中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

磁力勘探是重要的地球物理方法,磁场反演可以反映磁性体分布情况。物性最优化反演可以实现磁场三维定量解释,是当前磁场反演主要研究方向。本文重点研究使用等式(不等式)和磁场梯度张量对三维反演的约束作用。论文首先回顾了磁场反演发... 详细信息

磁力勘探是重要的地球物理方法,磁场反演可以反映磁性体分布情况。物性最优化反演可以实现磁场三维定量解释,是当前磁场反演主要研究方向。本文重点研究使用等式(不等式)和磁场梯度张量对三维反演的约束作用。论文首先回顾了磁场反演发展历程,根据几何反演反映目标体几何参数;物性反演定量计算物性参数;解析反演计算位场方程;而最优化反演求解泛函极值,便于计算机实现的特点,确定了物性反演、最优化计算的研究思路。研究最优化问题,指出L-Curve反演将约束最优化化作无约束最优化,等式(不等式)约束计算是严格的约束算法。对多种垂直磁化模型的进行反演,对比研究现有广义逆、L-Curve反演和本文等式(不等式)约束反演在深度定位、边界形态刻画、数值还原三方面的反演效果。结果显示,等式(不等式)约束反演能充分发挥约束条件的作用,反演结果深度准确、形态集中、边界尖锐、物性亏损小。研究了斜磁化模型、有误差磁化参数的反演和叠加磁异常的反演。认为,在准确给定磁化方向时,直接使用斜磁化数据进行反演的结果较好。磁场梯度张量数据精度高、目标体边界体现好的特点,适于构建约束控制反演过程。论文具体讨论了磁场梯度张量分量作等式约束的反演和用磁场梯度张量不变量作加权函数约束的反演。通过研究,认为磁场梯度张量分量的等式约束对目标体边界刻画更好,磁场张量不变量的约束能使目标体形态更集中,在消除“趋肤效应”方面与深度加权函数的效果近似。最后以两个地区的野外实测数据反演为例,讨论等式(不等式)约束反演的实践效果。由于条件有限,本文研究还有许多不足。主要是反演程序效率不高,不能实现大规模最优化计算;梯度张量加权函数较简单,无法实现遮盖目标体的反演。在论文最后提出了结论和建议,希望对以后工作有所启发。

关键词：磁力勘探三维反演最优化计算约束条件梯度张量

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位场梯度张量转换的频率域正则化迭代法

黑龙江科技大学学报 2019年第4期29卷 398-403页

作者：邰振华黑龙江科技大学矿业工程学院

常规位场异常向梯度张量转换的过程稳定性差。基于Tikhonov正则化原理及不同方向导数换算的内在关系,提出位场梯度张量转换的频率域正则化迭代法。根据L曲线基本原理,给出确定最佳迭代次数的曲率函数法。模型实验结果表明,位场梯度张量... 详细信息

常规位场异常向梯度张量转换的过程稳定性差。基于Tikhonov正则化原理及不同方向导数换算的内在关系,提出位场梯度张量转换的频率域正则化迭代法。根据L曲线基本原理,给出确定最佳迭代次数的曲率函数法。模型实验结果表明,位场梯度张量转换的频率域正则化迭代法具有较高的计算精度与稳定性,曲率函数法可以准确界定最佳迭代次数。实际资料处理结果验证了方法的有效性。该研究可为位场梯度张量反演提供高质量数据。

关键词：位场梯度张量 Tikhonov正则化迭代法迭代次数