[發明專利]一種平面地磁異常場向下延拓遞歸余弦變換法

有效

• 申請號: 201710795560.4
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107632964B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 黃玉;武立華;呂振川;齊瑞云
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G01V3/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種平面地磁異常場向下延拓遞歸余弦變換法，屬于地磁位場數據處理領域。具體步驟為：平面地磁異常場測量數據的預處理；平面地磁異常場測量數據的網格化處理；利用遞歸余弦變換計算平面地磁異常場的余弦變換波譜；根據向下延拓精度的要求設定一個小量ε，選取阻尼因子α的值；由觀測面余弦變換波譜和平面地磁異常場向下延拓的補償因子直接計算延拓平面地磁異常場場的波譜；對波譜進行行向和列向的一維遞歸反余弦變，得到延拓值。僅需一步波譜變換和反變換能穩定地進行地磁異常場的大距離向下延拓，減少了向下延拓算法的計算量；遞歸算法計算量小；提高了平面地磁異常場一步波數域補償的大距離向下延拓的精度。

技術領域

本發明屬于地磁位場數據處理領域，具體涉及一種平面地磁異常場向下延拓遞歸余弦變換法。

背景技術

在位場數據處理中，地磁異常向下延拓對于地質調查、UXO探測以及地磁輔助導航等方面具有重要意義。在海面、地表和超低空等測量條件惡劣的地區，航空地磁異常測量不可或缺。采用航磁數據進行不同高度的向下延拓可以彌補條件惡劣地區磁場資料的不足，大距離的向下延拓可將航磁數據及船測地磁異常數據歸算到水下，為水下航行器的地磁輔助導航提供基準圖。向下延拓的位場能夠突出局部地磁異常，提高異常的分辨率和數據解釋的可靠性；向下延拓也是許多位場數據處理技術的核心，如歸一化總梯度的計算。

向下延拓是一個將噪聲數據放大的過程，屬于不適定問題，如果采用不適當的延拓方法將無法得到穩定的解。傳統的向下延拓快速傅里葉變換法得到的解極其不穩定，可靠的延拓深度一般不超過2～3倍點距。大距離位場向下延拓因其重要應用價值而成為重磁數據處理的熱點之一。Dean從波數域研究了向下延拓的濾波特性，利用一組濾波器系數匹配向下延拓算子的頻率響應(Dean W C.Frequency analysis for gravity and magneticinterpretation,Geophysics,23(1):97-127)。Clarke應用維納濾波理論設計存在干擾的向下延拓最佳濾波(Clarke G KC.Optimum second-derivative and downward-continuation filters,Geophysics,1969,34:424-437)。Ku提出用窗函數修正向下延拓的濾波因子消除因向下延拓放大高頻干擾而形成的假異常(Ku C C,Telford W M,Lim SH.The use of linear filtering in gravity problems,Geophysics,1971,36:1174-1203)。梁錦文研究了四種正則化向下延拓濾波因子的特性(梁錦文.位場向下延拓的正則化方法，地球物理學報，1989,32(5)：600-608)。徐世浙將水平面上的位場實測值，向下垂直投影到延拓面作為延拓面的初始值，用快速傅里葉變換向上延拓計算觀測面上的位場值；用觀測面的實測值與計算值之差校正延拓面上的位場值；如此反復迭代，直至此差值可以忽略(徐世浙.迭代法與FFT法位場向下延拓效果的比較，地球物理學報，2007，50(1)：285-289)。劉東甲等在波數域研究徐世浙的空間迭代法，形成了波數域迭代法并分析濾波特性，嚴格證明了算法的收斂性(劉東甲，洪天求，賈志海等.位場向下延拓的波數域迭代法及其收斂性，地球物理學報，2009，52(6)：1599-1605)。曾小牛等引入截止波數的概念，小于該波數進行普通延拓因子的向下延拓，大于該波數進行正則化延拓算子的向下延拓(XiaoniuZeng,Daizhi Liu,Xihai Li,Dingxin Chen,Chao Niu.An improved regularizeddownward continuation of potential field data,Journal of Applied Geophysics,2014,106:114-118)。馬國慶等利用向上延拓和水平導數組合的迭代過程實現位場數據的穩定向下延拓(Guoqing Ma,Cai Liu,Danian Huang,Lili Li.A stable iterativedownward continuation of potential field data,Journal of Applied Geophysics,2013,98:205–211)。高玉文結合波數域廣義逆算法與迭代法，通過逐次補償的辦法實現位場穩定的向下延拓，延拓具有較高的精度(高玉文，駱遙，文武.補償向下延拓方法研究及應用，地球物理學報，2012，55(8):2747-2756)。