[發明專利]一種二度體磁場數值計算方法

有效

• 申請號: 201710456520.7
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107024723B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 陳龍偉;陳欣;熊彬;張錢江
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G06F19/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

本發明提出了一種二度體磁場數值計算方法，包括復雜二度體模型表示以及矩形模型磁場計算兩大部分，本發明在特定的復雜二度體模型表示方式條件下，建立矩形二度體磁場疊加模型，根據設計的一種加權系數計算公式，采用一維離散卷積快速算法，實現了磁場計算在效率和精度上的統一。本發明解決了目前現有二度體磁場數值計算方法不能同時保證計算效率和計算精度，無法滿足大規模磁場數據磁化率精細反演成像、人機交互建模和解釋的需求問題。

技術領域

本發明涉及一種二度體磁場數值計算方法，特別是任意截面形狀、任意磁化率分布的二度體磁場快速、高精度數值計算方法。

背景技術

磁法勘探以地球磁場為根據、磁化率差異為物理基礎，是一種研究地球構造及尋找固體礦產資源的地球物理勘探方法，該方法效率高、操作簡單、成本低、勘探深度大、實施過程沒有過多條件限制。實際勘探工作中，常見這樣一類線性地質體：其走向方向的尺度要遠比垂直其走向方向的尺度大，諸如此類地質體，實際場源分布便可以用走向方向無限延伸的二度體代替。

伴隨傳感器和測量技術的發展，尤其是航空磁測的出現，使得磁場測量在精度、空間分辨率和范圍上都有了顯著提高，為磁化率反演提供了大規模高精度、高分辨率數據。同時，隨著計算機軟硬件水平的不斷提高，人機交互建模、解釋也日益得到人們的重視，在地球物理勘探中發揮著越來越重要作用。人機交互建模能夠使人們通過直觀的方式對地質體進行建模，更容易融合地下結構的先驗信息。反演方法與人機交互建模、解釋方法相輔相成，將極大提高人們對地球內部結構的認識。

磁場正演計算是指根據磁化率分布計算磁場，反演是指根據觀測磁場數據計算磁化率分布。正演是反演的基礎，正演計算效率直接影響反演計算效率，而正演計算精度直接影響反演結果的質量。一直以來，學者們都非常重視磁場的正演計算。對于任意截面形狀、任意磁化率分布的二度體磁場正演計算，一般采用數值方法。基本思路是將復雜二度體剖分成許多規則二度體，然后利用規則二度體磁場的累加來逼近復雜二度體磁場。文獻(劉增群.任意多邊形截面二度體磁場正演程序.物探化探計算技術,1991,13(4):357-360.)公開了一種磁化率為常值情況下任意多邊形截面二度體磁場計算方法，將二度體分解為若干臺階的組合，利用解析公式計算臺階磁場，并將其累加，這種方法保證了計算精度，但計算效率低，且只能計算磁化率為常值情況；文獻(張嶺,郝天珧.基于Delaunay剖分的二維非規則重力建模及重力計算.地球物理學報,2006,49(3):877-884.)公開了一種Delaunay剖分方式，將截面分為若干三角形，將二度體分解為若干三角棱柱的組合，利用解析公式計算變密度三角棱柱重力異常，并將其累加。這種方法適用于任意截面形狀、任意磁化率分布情況下二度體磁場正演計算，該方法保證了計算精度，但計算效率低。

剖分方式和計算方法共同決定了磁場正演計算的效率和精度。計算效率和計算精度是一對矛盾體，目前已有的方法存在的最大問題是不能同時保證計算效率和計算精度，無法滿足大規模磁場數據磁化率精細反演成像、人機交互建模和解釋的需求。因此，尋找一種計算效率高、同時能保證計算精度的磁場計算方法具有重要的現實意義。

發明內容

針對目前現有二度體磁場數值計算方法不能同時保證計算效率和計算精度，無法滿足大規模磁場數據磁化率精細反演成像、人機交互建模和解釋的需求問題，本發明提供一種二度體磁場數值計算方法。

本發明的技術方案是：

一種二度體磁場數值計算方法，包括以下步驟：

第一步復雜二度體模型表示：

根據二度體展布范圍，建立包含所有目標區域的矩形模型，確定矩形模型在x，z方向的起始位置，使得包含起伏地形的目標區域完全嵌入在該矩形模型中；

然后將該矩形模型均勻劃分成若干個規則小矩形，確定小矩形的幾何尺寸Δx，Δz；