[發(fā)明專利]一種非結(jié)構(gòu)化等效源的重磁數(shù)據(jù)延拓與轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011598848.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112748471B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左博新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G01V7/06
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 張毅

1.一種非結(jié)構(gòu)化等效源的重磁數(shù)據(jù)延拓與轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

S1、在重力或磁法探測中，通過觀測得到物理場數(shù)據(jù)d₀；所述物理場為重力場或磁場；

S2、給定反演初始模型和反演網(wǎng)格邊界，利用現(xiàn)有的四面體網(wǎng)格生成方法生成非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，作為等效源反演網(wǎng)格空間；

S3、根據(jù)地磁場參數(shù)，對物理場數(shù)據(jù)d₀進行帶規(guī)整化項的PDE三維反演計算，在反演迭代的同時對反演等效源模型周圍的反演網(wǎng)格空間，進行加密剖分動態(tài)調(diào)整，在滿足迭代條件后得到異常體的最終等效源模型；

S4、根據(jù)實驗需要設(shè)定不同的正演參數(shù)，利用步驟S3得到的等效源模型進行相應(yīng)的三維正演計算，得到等效源產(chǎn)生的上延拓數(shù)據(jù)或下延拓數(shù)據(jù)、化極數(shù)據(jù)、異常總場數(shù)據(jù)、異常分量數(shù)據(jù)以及梯度張量數(shù)據(jù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種非結(jié)構(gòu)化等效源的重磁數(shù)據(jù)延拓與轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：步驟S3中，所述反演計算采用三維有限體積、三維標(biāo)量有限元或三維矢量有限元方法。

3.如權(quán)利要求1所述的一種非結(jié)構(gòu)化等效源的重磁數(shù)據(jù)延拓與轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：步驟S3中，反演計算的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，表示反演目標(biāo)函數(shù)，采用非線性優(yōu)化求解；d＝F(B₀,m),m≥0，表示正演計算得到的與d₀相應(yīng)物理場數(shù)據(jù)；F(·)表示對等效源模型的PDE三維正演計算；m表示等效源模型；φ_reg表示規(guī)整化函數(shù)；B₀表示背景場，即地磁場，由所在地理位置確定。

4.如權(quán)利要求2所述的一種非結(jié)構(gòu)化等效源的重磁數(shù)據(jù)延拓與轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：步驟S4中，異常總場數(shù)據(jù)、異常分量數(shù)據(jù)以及梯度張量數(shù)據(jù)，根據(jù)物理場不同而不同，具體為：

若物理場為磁場，則異常總場數(shù)據(jù)、異常分量數(shù)據(jù)以及梯度張量數(shù)據(jù)分別為磁總場異常數(shù)據(jù)、磁三分量異常數(shù)據(jù)和磁梯度張量數(shù)據(jù)，如下：

所述磁三分量異常數(shù)據(jù)，表示為式(2)：

式(2)中，B_s為磁三分量異常數(shù)據(jù)的向量形式；為磁三分量異常數(shù)據(jù)的三個分量；表示地磁場的三個分量；φ表示重力勢或磁勢；μ＝μ₀(1+χ)，μ₀表示真空磁導(dǎo)率，χ表示非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格模型的磁化率；

所述磁總場異常數(shù)據(jù)，表示為式(3)：

所述磁梯度張量數(shù)據(jù)表示為式(4)：

若物理場為重力場，則異常總場數(shù)據(jù)、異常分量數(shù)據(jù)以及梯度張量數(shù)據(jù)分別為重力異常數(shù)據(jù)、重力三分量異常數(shù)據(jù)和重力梯度張量數(shù)據(jù)，如下：

所述重力三分量異常數(shù)據(jù)，表示為式(5)：

其中，g^x、g^y和g^z分別表示重力異常的三個分量的數(shù)據(jù)；

所述重力異常數(shù)據(jù)表示為式(6)：

所述重力梯度張量數(shù)據(jù)表示為式(7)：

。

5.如權(quán)利要求4所述的一種非結(jié)構(gòu)化等效源的重磁數(shù)據(jù)延拓與轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：步驟S4中，利用步驟S3得到的等效源模型進行相應(yīng)的三維正演計算，對于重力場，正演公式為：對于磁場，正演公式為：其中，γ表示萬有引力常數(shù)，ρ表示非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格模型的密度。

6.如權(quán)利要求4所述的一種非結(jié)構(gòu)化等效源的重磁數(shù)據(jù)延拓與轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：步驟S4中，根據(jù)原始觀測位置空間坐標(biāo)p(x₀,y₀,z₀)，以及實驗需要設(shè)定延拓后的觀測面位置空間坐標(biāo)p_up(x,y,z)/p_down(x,y,z)，進一步得到上延拓和/或下延拓后的物理場數(shù)據(jù)為：B′＝CB_s，其中，B′表示上延拓或下延拓后的數(shù)據(jù)，C表示根據(jù)延拓后觀測面的位置與原始觀測位置得到的插值函數(shù)。

7.如權(quán)利要求4所述的一種非結(jié)構(gòu)化等效源的重磁數(shù)據(jù)延拓與轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：步驟S4中根據(jù)實驗需要進行磁場數(shù)據(jù)化極計算時，利用步驟S3中確定的等效源模型m，給定B′₀，進行PDE正演計算，得到化極數(shù)據(jù)B′_s＝F(B′₀,m)。