[發(fā)明專利]一種基于PDE的重力場(chǎng)數(shù)據(jù)等效源延拓與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011103444.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN112363236B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左博新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01V7/06
• 分類號(hào): G01V7/06
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來

本發(fā)明提供一種基于PDE的重力場(chǎng)數(shù)據(jù)等效源延拓與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方法，包括：輸入重力數(shù)據(jù)，建立地形起伏曲面；根據(jù)起伏觀測(cè)曲面的高程信息和預(yù)設(shè)反演最大深度，確定網(wǎng)格剖分的空間范圍，并進(jìn)行連續(xù)的結(jié)構(gòu)化非均勻網(wǎng)格剖分，確定等效源反演網(wǎng)格空間；根據(jù)重力背景場(chǎng)，基于等效源反演網(wǎng)格空間對(duì)重力場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行帶深度規(guī)整化因子、正值約束項(xiàng)以及規(guī)整化項(xiàng)的PDE三維反演計(jì)算，得到多層等效源模型；給定不同的觀測(cè)參數(shù)，利用模型進(jìn)行非線性PDE的重力場(chǎng)三維正演計(jì)算，得到重力異常鉛垂數(shù)據(jù)、重力異常場(chǎng)數(shù)據(jù)以及重力梯度張量數(shù)據(jù)中的一種或多種。本發(fā)明的有益效果：能對(duì)復(fù)雜環(huán)境中的地下重力異常數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)、高精度的延拓與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換計(jì)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地球物理勘測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PDE的重力場(chǎng)數(shù)據(jù)等效源延拓與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方法。

背景技術(shù)

在重力探測(cè)中，人們通常對(duì)重力場(chǎng)的鉛垂一次導(dǎo)數(shù)進(jìn)行探測(cè)，但在實(shí)際的數(shù)據(jù)解釋中，又往往需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需要的參數(shù)和類型，比如不同觀測(cè)高度(延拓)、梯度張量數(shù)據(jù)的換算等，重力場(chǎng)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換的主要挑戰(zhàn)在于航測(cè)的起伏測(cè)量曲面以及數(shù)據(jù)的不規(guī)則測(cè)量位置(非網(wǎng)格化測(cè)量)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換以及延拓計(jì)算難以處理這些數(shù)據(jù)，而采用傳統(tǒng)單層、雙層、三層等效源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，處理結(jié)果精度較低，無法滿足應(yīng)用需求。

現(xiàn)有技術(shù)主要包括以下幾種：(1)等效源方法，利用虛擬場(chǎng)源模擬實(shí)測(cè)異常，可用于位場(chǎng)數(shù)據(jù)的空間延拓(包括曲面延拓)、梯度計(jì)算以及分量轉(zhuǎn)換等；選擇單層等效源且將其布置于近地表是等效源方法的主要特點(diǎn)。

(2)使用了單層等效源進(jìn)行重力場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析，使用單層等效源對(duì)重力梯度張量數(shù)據(jù)進(jìn)行了去噪；為了在保證計(jì)算效率的同時(shí)高精度重構(gòu)位場(chǎng)，多層等效源方法是一個(gè)相對(duì)合理的選擇，

(3)文獻(xiàn)“李端；陳超；杜勁松；梁青；黎海龍；基于多層等效源的重力數(shù)據(jù)處理方法[C]//2017中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì).0.”提出了一種將地下等效源分為淺、中、深三層來實(shí)現(xiàn)重力場(chǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，

(4)文獻(xiàn)“陳濤,張貴賓.利用重力異常計(jì)算重力梯度的等效源技術(shù)[J].地球物理學(xué)進(jìn)展.”提出了一種多層等效源進(jìn)行重力梯度計(jì)算的方法，其在垂向方向上將剖分區(qū)域分為三個(gè)子區(qū)域。

這些技術(shù)的應(yīng)用使得人們可以通過等效源技術(shù)來進(jìn)行地面重力數(shù)據(jù)的化極與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算，但存在以下問題：1)等效源網(wǎng)格的構(gòu)建最大只有三層，且網(wǎng)格剖分不連續(xù)，現(xiàn)有技術(shù)由于等效源的設(shè)置層數(shù)有限、地下空間的網(wǎng)格剖分不合理，影響了重力場(chǎng)延拓與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換的精度及速度；2)需單獨(dú)對(duì)每一個(gè)等效層的深度位置進(jìn)行估算，然后單獨(dú)放置；3)采用線性正演方法和線性模型反演方法計(jì)算等效源，抗干擾能力和計(jì)算精度較差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)際要解決的技術(shù)問題是：如何對(duì)非規(guī)則測(cè)量位置d的重力數(shù)據(jù)進(jìn)行等效源延拓與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，并提高計(jì)算精度；

為此，本發(fā)明提供了一種基于PDE的重力數(shù)據(jù)等效源延拓與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方法，采用連續(xù)的結(jié)構(gòu)化非均勻網(wǎng)格剖分，并基于非線性PDE(Partial Differential Equations，偏微分方程，還可包括有限元、有限體積、有限差分方法)正反演理論框架，引入深度規(guī)整化因子，在反演過程中直接確定等效源的深度和分布，可一次性計(jì)算整個(gè)三維自由空間的重力場(chǎng)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明提供一種基于PDE的重力數(shù)據(jù)等效源延拓與數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

S1、獲取起伏觀測(cè)曲面上的重力場(chǎng)數(shù)據(jù)d₀，并根據(jù)所述重力場(chǎng)數(shù)據(jù)所在區(qū)域的地形高度信息，建立地形起伏曲面；所述起伏觀測(cè)曲面為觀測(cè)時(shí)已記錄好的已知值；

S2、根據(jù)所述起伏觀測(cè)曲面的高程信息以及預(yù)先設(shè)定的反演最大深度，確定網(wǎng)格剖分的空間范圍，并根據(jù)地形起伏曲面，對(duì)所述空間范圍進(jìn)行連續(xù)的結(jié)構(gòu)化非均勻網(wǎng)格剖分，確定等效源反演網(wǎng)格空間；