[發明專利]地下鐵質管線埋深磁偶極子構造法優化反演

有效

• 申請號: 201611214908.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106772639B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 郭智勇;劉先平;杜堅;梁海波;張禾;趙丹丹;劉得軍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;中國石油大學（北京）
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01B7/26
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙) 34129
• 代理人: 徐國法

本發明涉及地下鐵質管線埋深磁偶極子構造法優化反演方法，具體涉及一種基于磁偶極子構造法正演的地下鐵質管線埋深優化反演計算方法。建立磁異常探測數據預處理、地磁場定位查詢及反演搜索模型參數替代，將十二個正演模型參數簡化為埋深和磁化率兩個未知模型參數。埋深和管道磁化率兩個未知模型參數作為全局優化反演求解參數，使用初次反演得到埋深和管道磁化率作為第二次反演參數搜索范圍參考點，在新搜索范圍內再次進行多次反演搜索，取埋深反演平均值作為地下鐵質管線埋深優化反演結果。本發明地下鐵質管線埋深磁偶極子構造法優化反演兼顧正演計算速率和精度，反演求解快速且準確度高。

技術領域

本發明涉及一種使用探測磁異常信號反演求解埋地鐵質管線埋深的方法，具體涉及地下鐵質管線埋深磁偶極子構造法優化反演。

背景技術

地下埋設鐵質管線主要有污水、雨水、給水、電纜、燃氣、電信、電力和石油管線，為國家工業生產和城鎮居民生活中提供基礎保障作用。

社會經濟的發展，地下鐵質管線數量的增多，其建設、維護和管理的成本越來越高，因此地下管線的探測變得越來越重要。隨著技術的不斷發展和完善，對各種管線都有自身適應的探測方法，其勘測施工難度、探測深度范圍、經濟投入及準確性各不相同。磁異常鐵質管線探測作為一種被動源管線探測方法，使用地球自身的磁場作為激勵磁源，不需要人工提供磁源發生裝置，使得該方法相對其他管線探測方法而言具有硬件設備簡單，操作容易，投入成本低等，探測位置準確優點。

目前，使用磁異常探測地下鐵質管線的商業儀器是基于探測總磁異常分布來判斷地下管線的有無及大致走向，而不能計算地下鐵質管線的埋深。專門針對地下鐵質管線磁異常探測，利用數據處理方式來計算管道埋深的方法報道較少，已有技術報道使用磁異常化極估算的方法計算管線埋深精度較低，且容易受噪聲影響。另有論文報道使用差分能量譜估計法估算出埋深在印度某小鎮附近的一段供水管的深度為3.88±0.10m，而使用磁感應強度大小與磁異常梯度張量的解析信號的比值的方法來估計這段管道的埋深時，其估計埋深為4.09m，且兩種方法都未給出準確性分析。另有文獻報道使用磁異常梯度的方法探測估計某水管的埋深時，深度估計誤差能夠小于5%。其它使用磁數據處理估算磁源模型深度的方法主要有Werner反褶積法，解析信號，Euler反褶積法，局部波數法，及源參數成像法等，這些方法尚未在地下鐵質管線探測埋深計算方面應用，無法知道其準確性如何。

基于磁異常反演求解地下鐵質管線埋深的方法較少，本發明前期研究報道使用遺傳算法基于四個反演參數進行過埋深反演，但該方法對于埋深較淺的管線需要進行分塊單元劃分，反演花費時間較長。其他相關磁異常反演方法尚未應用于地下鐵質管線探測埋深反演，無法判斷其有效性。

發明內容

本發明的目的是針對地下鐵質管線磁異常埋深求解現有的問題，提供了一種地下鐵質管線埋深磁偶極子構造法優化反演求解方法。

本發明是通過以下技術方案實現地下鐵質管線埋深磁偶極子構造法優化反演，具體步驟如下：

（1）建立正演模型：以地理北為X軸，地理東為Y軸，垂直向下為Z軸，探測地平面為XY平面，建立計算坐標系；坐標系中，設所致探測磁異常有效管道長度為管道外徑為，管道厚度為，管道磁化率為；設管道方位角為，管道軸線埋深為；地磁背景場由總強度，磁傾角及磁偏角三個獨立的地磁要素表征；磁異常正演時，管道軸線位于坐標系原點正下方，管道路徑垂直于管道軸線，管道路徑的中點在Z軸上，探測路徑高度為，探測路徑長度為，管道路徑方位角為；將管道路徑上總磁異常大小或總磁異常分量表示為十二個參數表征的函數：

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