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海洋磁测数据日变幅值比规律分析

海洋磁测数据日变幅值比规律分析

作者：贾富昊中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

学位级别：硕士

随着海洋自然资源勘探需求的进一步提高,深远海地球物理勘探技术也在快速发展。其中,海洋磁力测量作为海洋地球物理勘探的重要手段之一,在深远海勘探应用中仍面临着许多问题。本文重点对海洋磁力测量中日变校正中存在的同纬度幅值差现... 详细信息

随着海洋自然资源勘探需求的进一步提高,深远海地球物理勘探技术也在快速发展。其中,海洋磁力测量作为海洋地球物理勘探的重要手段之一,在深远海勘探应用中仍面临着许多问题。本文重点对海洋磁力测量中日变校正中存在的同纬度幅值差现象进行了讨论与总结,以期为海洋磁测的日变校正方法的改进提供帮助。地磁日变随时间、纬度变化,其产生的干扰可高达数十乃至上百n T,是海洋磁力测量中最主要的误差,其校正的结果对海洋磁力测量精度有着重要的影响。根据《海洋调查规范——海洋地质与地球物理调查GB/T 12763.8-2007》中的要求,在海洋磁力测量期间,通常是在与海上作业工区同纬度的陆地区域设立台站进行地磁日变观测,并利用处理后的陆地台站的地磁日变观测数据作为在高精度海洋磁测时海上工区的实际地磁日变情况的替代进行校正,即认为所设陆地台站的地磁日变化在经过处理后和海上测区的地磁日变化的幅值相一致。这一方法的原理主要是基于前人研究中对于地磁日变幅值、相位变化规律特点的认知,即地磁日变曲线的相位、幅值往往受纬度变化影响较大,受经度影响极小。但本文发现,在海洋磁力测量(测量对象为地磁场的总场强)中即使在纬度相同的情况下,海上工区的日变曲线幅值与陆地台站的日变幅值变化仍存在着一定差异。若忽视这一现象对日变校正产生的影响,无疑会对海洋磁力测量的准确性造成一定干扰。为了积极了解与探寻这一现象,并尝试总结其幅值变化的规律,本文搜集到了不同年份(时间跨度为:2005年～2018年)、不同工区(范围:16°N～36°N,112°E～122°E)可用的海上磁力测量资料及相应的陆地台站日变观测资料,并进一步利用局部极值比对法的原理从各工区海上磁力测线中筛选出了多条可代表海上工区某时间段内地磁日变变化的测线段。之后对这些测线段进行了IGRF场校正、梯度校正等处理,并与陆地台站的地磁日变进行了对比,发现:(1)海上工区与陆地台站的地磁日变曲线间在短周期变化区间存在着一定的幅值差,特别是当钩扰、湾扰等扰动出现的区间表现明显(以下简称异常区间)。(2)通过对往年海洋磁测数据的整理与分析,可以发现一定范围内海上工区与陆地台站的地磁日变相比,在存在幅值差的区间上,幅值间存在一确定比例关系。(3)这一比例关系随着纬度的改变而变化,且异常区间上陆地上地磁日变幅值与海上地磁日变幅值之比在0.5至0.85之间。

关键词：海洋磁测日变校正幅值差规律分析

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地磁场模型在海洋磁测资料处理中的应用研究

海洋地质与第四纪地质 2020年第3期40卷 214-221页

作者：邢琮琮徐行中国地质调查局广州海洋地质调查局广州510760

地磁日变改正是海洋磁测资料处理过程中的一个重要环节。本文利用地磁场综合模型与IGRF模型联合计算了西太平洋某调查工区的地磁日变数据,对比分析了相同位置的海洋地磁日变站观测数据。使用两种不同类型的地磁日变数据,分别对该测区中1... 详细信息

地磁日变改正是海洋磁测资料处理过程中的一个重要环节。本文利用地磁场综合模型与IGRF模型联合计算了西太平洋某调查工区的地磁日变数据,对比分析了相同位置的海洋地磁日变站观测数据。使用两种不同类型的地磁日变数据,分别对该测区中15条测线进行了磁测数据处理,并对这些测线及其56个交叉点进行了误差分析。研究结果认为:①当用计算数据做海洋磁测的处理时,其交叉点内符合精度在调差前基本满足海洋地质规范的要求,在调差后完全符合海洋地质规范的要求,但使用计算数据的精度低于实测数据。②磁静时,计算日变曲线和实测日变曲线拟合程度高;磁扰时,两者幅值差异较大,磁扰越强相关系数越小。磁情指数K>4时的模型计算数据,建议谨慎使用或不使用。

关键词： CM4模型 IGRF模型海洋磁测日变改正西太平洋

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地磁日变规律及海洋磁测日变校正方法研究

地磁日变规律及海洋磁测日变校正方法研究

作者：潘星辰中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

由于开阔海域中难以架设有效日变站,海洋磁测中的日变改正成为一个棘手并亟待解决的问题。现有方法通过陆地日变数据来推算海域测区的日变数据,但很少考虑到日变本身的规律性。本文旨在研究并有效利用日变的规律性,为日变校正方法提供... 详细信息

由于开阔海域中难以架设有效日变站,海洋磁测中的日变改正成为一个棘手并亟待解决的问题。现有方法通过陆地日变数据来推算海域测区的日变数据,但很少考虑到日变本身的规律性。本文旨在研究并有效利用日变的规律性,为日变校正方法提供具有物理内涵的更合理的技术,减少计算误差,扩大有效计算范围。已有研究表明,地磁日变由静日变化和扰动变化组成,静日变化依赖于地方时,扰动变化依赖于世界时,为此,本文采取将二者分离并在不同的时间坐标系下计算的方法。在非磁暴时期,扰动变化幅值小且频率高,可通过小波变换进行有效分离。基于Sq电流体系理论,通过研究静日变化随经、纬度的变化规律得到以下结论:(1)经度影响着Sq的相位,可通过每15°经度差调整1小时时差(相位)的时差校正方式消除其影响;(2)纬度影响着Sq的幅值,由Sq电流体系焦点向南北两侧,Sq值递增。通过对Sq纬度分布特征进一步的量化分析,发现Sq值与磁纬度间存在明显的规律,且可用二次函数近似描述,以此拟合函数为基础我们建立了纬度改正方法。该方法以经度链为基站,利用基站数据得到日变值与磁纬度的拟合函数以进行纬度改正,再调整时差作为经度校正即得到计算站的日变值。计算结果表明,相较于加权平均法,此方法在远距离(经度差40°)仍能保持较高的校正精度(磁测。另外,基于静日变化曲线差值高斯分布规律,我们建立了差值高斯拟合方法。该方法选取最南侧台站作为基站,基站和各台站的差值日变曲线可被高斯分布函数拟合,且各台站的高斯拟合函数系数与其经纬度间具有可被拟合的函数关系。由此可形成日变曲线经验模型,将基站的日变曲线和待计算位置的经纬度带入模型即可得到待计算位置的日变曲线。测试结果表明该模型的计算误差磁暴时期的暴时变化,可利用Dst指数进行分离。在该分离方法中加入纬度因子,建立起了暴时变化—纬度模型。对Sq的计算可以沿用现有的计算方法在地方时计算,暴时变化可由暴时变化—纬度模型得到。再将二者调整至同一时间坐标系下相加,即可得到磁暴期间的日变曲线。测试结果表明,相较于将磁暴时期的日变作为整体进行计算,分离计算可以减少30%的校正误差。

关键词：海洋磁测日变校正日变规律纬度改正日变分离

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海洋磁测中单台站地磁数据补缺方法探讨

海洋技术学报 2020年第6期39卷 17-24页

作者：张向宇关永贤王功祥国土资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局广东广州510075 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458

随着海洋测量工作的不断深入,对海洋磁测成果数据的需求量日渐增大,而受制于实际采集情况,时常会出现地磁台站某一时间段内缺失数据的情况,导致无法进行数据处理,为了解决该问题,本文提出联合谐波分析法和聚类分析法的单台站地磁数据补... 详细信息

随着海洋测量工作的不断深入,对海洋磁测成果数据的需求量日渐增大,而受制于实际采集情况,时常会出现地磁台站某一时间段内缺失数据的情况,导致无法进行数据处理,为了解决该问题,本文提出联合谐波分析法和聚类分析法的单台站地磁数据补缺方法。首先采用谐波分析法逐日重构静日变化数据,并引入聚类分析法对分离出的静日变化数据进行遴选,选取合适的数据求取缺失数据时间内的静日变数据,再附加上由参考地磁台站分离出的磁扰数据,合成缺失时间内的地磁数据,最终完成对地磁台站的数据补缺工作。实例计算分析验证表明,该方法计算结果与实测数据偏差合理,具有一定的可靠性,有效地解决了地磁数据缺失的问题。

关键词：海洋磁测谐波分析聚类分析日变改正

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海洋磁测—任务和方法

海洋通报 1974年第6期 95-96页

作者： М.М.伊万诺夫

获得必须的最低限度的资料是海洋磁力测量的主要任务,这些资料应当首先用于解决三个主要问题。 1.研究地球上水域部分主要地磁场的分布; 2.研究磁场长年变化的分布和它随时问的变化; 3.研究异常磁常及其在水面上的分布特征,也就是研究... 详细信息

获得必须的最低限度的资料是海洋磁力测量的主要任务,这些资料应当首先用于解决三个主要问题。 1.研究地球上水域部分主要地磁场的分布; 2.研究磁场长年变化的分布和它随时问的变化; 3.研究异常磁常及其在水面上的分布特征,也就是研究跟地球最表层相联系的大地固定场部分。由于不同条件下测量方式可以是完全不同的,在水面上的磁测或是能够同时解决上面提

关键词：地球基本磁场海洋磁测地磁测量基准网航空测量摄影测量异常场海洋磁力测量系统误差

海洋矢量磁测仪姿态测量技术与数据归算方法研究

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海洋矢量磁测仪姿态测量技术与数据归算方法研究

作者：慕志江防灾科技学院

学位级别：硕士

海洋地磁场的矢量测量是认识海洋地磁场信息的重要技术手段,而现有的海洋地磁场矢量测量仪在海底工作时由于耦合方式不稳定和海底水压挤压变形等原因,导致海洋地磁场矢量测量仪实际工作时姿态变化较为明显,导致海洋磁测数据的矢量归算... 详细信息

海洋地磁场的矢量测量是认识海洋地磁场信息的重要技术手段,而现有的海洋地磁场矢量测量仪在海底工作时由于耦合方式不稳定和海底水压挤压变形等原因,导致海洋地磁场矢量测量仪实际工作时姿态变化较为明显,导致海洋磁测数据的矢量归算变得困难,难以获取精确的数据。针对海洋矢量磁测仪姿态不稳定问题,分析海洋矢量测量仪姿态测量系统误差来源,以提高海洋磁测数据的有效性作为研究目标。以姿态测量原理、传感器的性能特性和地磁场模型等为研究基础,设计了用于海洋仪器方位角测量的姿态测量系统,搭建了陆地测试环境,使用GM4型三分量磁通门磁力仪获取磁测数据,分析该测量系统对磁测数据的修正结果。在地震台站完成仪器安装方位误差的标定,结合安装方位误差和姿态角度修正结果,对深海磁测数据进行矢量归算,以标准地磁场计算数据为基准,分析评判矢量归算的有效性。本文的主要研究内容有:(1)姿态测量系统的搭建:系统由硬件和软件两部分组成,硬件方面:以高精度的电子罗盘为核心,构成倾角传感器,在静态状态下测量精度可达0.1°。以STM32芯片为核心,搭建主控电路,控制传感器的采集状态,主控电路包含计数器、串口、下载和电源电路。软件方面:以C#语言开发姿态角度监视器上位机软件,完成传感器的采集设定和数据处理。实践测量表明,三个方位的姿态测量精度可以达到0.1°,具备长期连续稳定工作能力,封装后可适应深海工作环境测量需求。(2)仪器安装方位误差的标定。姿态传感器和磁通门磁力仪是刚性连接在一起的,这种安装方式给测量结果带来误差。在仪器工作之前,先在地震台站对仪器的安装方位误差进行标定。使用地理三分量数据转换方式,将测试数据与标准数据统一到同一坐标系内,调用遗传算法,以台站的标准数据为优化目标,得出固定的角度偏差,完成安装方位误差的标定。设计实验环境,当GM4型磁通门磁力仪姿态发生倾斜时,以姿态测量系统同步获取的角度信息,将三个分量的磁测数据进行修正。(3)海洋磁测数据的矢量归算,运用姿态信息和固定的安装方位误差,将深海磁测数据做矢量归算。选用2019年9月23日南海深海测试数据,将归算结果与标准地磁场模型(IGRF)计算的三分量日变数据做对比分析,其相关系数为0.85,与矢量归算之前的相关系数0.6相比有明显提高。实验结果表明这种归算方式可以有效修正海洋矢量磁测仪的姿态,提高矢量磁测数据的精度。

关键词：海洋磁测姿态测量矢量归算误差标定

关于海洋磁测中东西测线和南北测线信号幅值差异的探讨

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海洋学研究 1985年第2期 15-19页

作者：石祥初国家海洋局第二海洋研究所

本文对海洋磁测中东西测线和南北测线信号幅位差异进行了探讨。发现东西测线比南北测线信号幅值低,其原因不是仪器主体故障,也不是地磁场突变所造成,而是传感器三只线圈的人工磁场H;与地磁场的夹角θ所造成的。本文同时对仪器某些部分,... 详细信息

本文对海洋磁测中东西测线和南北测线信号幅位差异进行了探讨。发现东西测线比南北测线信号幅值低,其原因不是仪器主体故障,也不是地磁场突变所造成,而是传感器三只线圈的人工磁场H;与地磁场的夹角θ所造成的。本文同时对仪器某些部分,提出了改进意见。

关键词：人工磁场地磁场地球物理场信号幅值测网测线地磁测量海洋磁测东西差异

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一种提高海洋磁测精度的改正方法

一种提高海洋磁测精度的改正方法

基于噪声辅助多元经验模态分解的海洋三分量磁测数据去噪方法

中国地球物理学会第二十七届年会

作者：张锡林张向宇国土资源部广州海洋地质调查局

＜正＞在海洋船磁测量中,为减少船体磁性对磁力测量数据的影响,往往将磁测探头拖拽在测量船后,通常拖曳距离至少为船长的3倍。同时由于海上船只航行的特点（受风向、海浪和海流等因素影响）,船只航行方向（通常为测线设计方向）与船艏... 详细信息

＜正＞在海洋船磁测量中,为减少船体磁性对磁力测量数据的影响,往往将磁测探头拖拽在测量船后,通常拖曳距离至少为船长的3倍。同时由于海上船只航行的特点（受风向、海浪和海流等因素影响）,船只航行方向（通常为测线设计方向）与船艏向并非一致,致使拖拽在船后的磁测探头位置与测线方向发生偏移。目前海洋船磁测量数据整理中,通常磁测探头的位置确定仅根据导航定位位置进行推算,即假定航向与拖拽电缆延伸方向一致,根据导航定位天线位置（定位位置）与磁测电缆在船上的固定位置（通常为船尾某个固定点）及电缆施放长度来推算。实际数据资料显示,这种简单的位置推算和实际磁测探头位置仅

关键词：海洋磁测磁测探头测量精度

来源： cnki会议评论

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地球物理学进展 2023年第5期38卷 2336-2349页

作者：袁常青杜劲松何水原胡正旺中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(武汉)武汉430074 中国地质调查局广州海洋地质调查局广州510760

动态环境下的海洋磁测数据难免会包含复杂多样的噪声干扰,为了便捷有效地恢复真实有效的磁异常信号,提升后续数据处理、反演和解释的可靠性(目的),本文采用了一种完全多元的方法进行多分量数据的同步相关去噪,在考虑各通道间耦合性的同... 详细信息

动态环境下的海洋磁测数据难免会包含复杂多样的噪声干扰,为了便捷有效地恢复真实有效的磁异常信号,提升后续数据处理、反演和解释的可靠性(目的),本文采用了一种完全多元的方法进行多分量数据的同步相关去噪,在考虑各通道间耦合性的同时避免了传统方法分别对每个分量去噪带来的繁琐计算.首先利用噪声辅助多元经验模态分解(Noise Assisted Multivariate Empirical Mode Decomposition,NAMEMD)将一维多分量含噪信号同步分解成一系列多元固有模态函数(Multivariate Intrinsic Mode Functions,MIMF),其次根据多元多尺度样本熵(Multivariate Multiscale Sample Entropy,MMSE)特性判断噪声主导与信号主导MIMF的分界阶数,然后利用马氏距离确定特定阶数MIMF的阈值区间,再对多元信号的同阶分量进行同步阈值处理,最后与高阶分量一同重构得到去噪结果(方法).与单分量去噪方法相比,该方法在模拟含有随机噪声、海浪噪声、粗差干扰的磁测数据去噪仿真试验中取得了更为优异的表现,并且在实测海洋三分量数据中的应用效果也较好,内符合精度从±2.49 nT、±8.72 nT、±4.51 nT分别提升到±0.71 nT、±2.25 nT、±1.04 nT(结果).总之,本文提出的基于NAMEMD-MMSE-马氏距离的去噪方法可有效去除三分量磁测数据中包含的噪声,值得在其他多分量数据去噪处理中进行推广与应用(结论).

关键词：海洋磁测噪声辅助多元经验模态分解多分量多元多尺度样本熵马氏距离数据去噪