重磁資料異常分離與構(gòu)造邊界識(shí)別方法的應(yīng)用分析

張虹

摘 要：重磁勘探是地球物理勘探方法中最為重要的勘探方法。本文對(duì)重磁異常分離方法——插值切割異常分離法進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究，對(duì)幾種基本邊界識(shí)別方法進(jìn)行研究，并將重磁資料異常分離與構(gòu)造邊界識(shí)別方法進(jìn)行應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：重磁勘察；插值切割分離方法；構(gòu)造邊界識(shí)別；自相關(guān)濾波

1 插值切割異常分離方法研究

對(duì)插值切割法進(jìn)行理論研究并對(duì)模型進(jìn)行異常分離處理進(jìn)行分析，可以得知：

第一，在重磁異常數(shù)據(jù)中，經(jīng)常會(huì)存在著疊加在一起的局部異常以及區(qū)域異常。使用插值切割法能夠保證其有著良好的分離效果，并保證能夠很好的將其進(jìn)行分離；

第二，在對(duì)切割半徑進(jìn)行選擇的時(shí)候，還要對(duì)切割的精度加以重視。需要注意，因?yàn)槠渑c數(shù)據(jù)的本色是否有關(guān)難以確定，所以在精度越高的情況下，計(jì)算時(shí)間也會(huì)越長(zhǎng)，這會(huì)導(dǎo)致區(qū)域出現(xiàn)異常失真的現(xiàn)象。

第三，插值切割法的分離效果與原數(shù)據(jù)之間的間隔有著相關(guān)性，切割后的異常值的誤差是原始數(shù)據(jù)間距造成的。如果間距小，那么誤差也會(huì)因此變小，要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行查證處理，減小間距，從而提高計(jì)算的精確度；

第四，無(wú)論怎樣分離，插值切割所得的區(qū)域場(chǎng)中都會(huì)存在著一定的局部場(chǎng)，這些局部場(chǎng)中存在著部分的區(qū)域場(chǎng)。由于算法本身的特性，幾乎難以將其進(jìn)行完全剝離，所以只能盡量減小其相互間的影響。

2 數(shù)值計(jì)算類(lèi)構(gòu)造邊界識(shí)別方法研究

通過(guò)對(duì)各種邊界識(shí)別技術(shù)的闡述、模型試驗(yàn)處理以及結(jié)果的對(duì)比分析可以得知。

第一，所有的邊界識(shí)別方法都能對(duì)異常體的位置進(jìn)行一定的識(shí)別，它們的對(duì)異常體邊界進(jìn)行刻畫(huà)有著不同的公式。由于其識(shí)別能力的不同導(dǎo)致其受到的影響也會(huì)具有一定的差異性。通過(guò)極大值來(lái)對(duì)異常體邊界進(jìn)行刻畫(huà)的因素主要有水平總導(dǎo)數(shù)、總梯度模量、斜導(dǎo)數(shù)的水平梯度和θ圖法，因此將其應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)體能夠更加直觀的對(duì)地質(zhì)體的準(zhǔn)確邊界位置進(jìn)行反映；

第二，對(duì)同一模型的重力異常和磁力異常進(jìn)行邊界識(shí)別處理，對(duì)處理的結(jié)果進(jìn)行研究可以得知重力異常問(wèn)題能夠被所有的邊界識(shí)別方法所解決，而且還具有顯著的效果。然而對(duì)于磁力異常來(lái)說(shuō)，把其換算成化極磁異常或者磁源重力異常很有必要性。如果將其直接應(yīng)用于磁力異常問(wèn)題，特別是斜磁化的磁力異常進(jìn)行處理，會(huì)導(dǎo)致邊界識(shí)別結(jié)果有較大的誤差。有很多方法容易受到磁里異常分量和磁化方向的影響；

第三，所有的邊界識(shí)別方法都可以歸結(jié)為導(dǎo)數(shù)計(jì)算或者基于導(dǎo)數(shù)計(jì)算的方法，因此必須要對(duì)計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性和精度問(wèn)題進(jìn)行考慮。其中需要涉及到水平方向?qū)?shù)，水平方向?qū)?shù)其在某一指定方向上的異常值的變化率，常用的有一階方向?qū)?shù)和二階方向?qū)?shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，一階導(dǎo)數(shù)是計(jì)算異常值沿某方向的坡度，坡度上升則為正值，坡度下降則為負(fù)值。另外計(jì)算精度還會(huì)受到網(wǎng)格化的處理、擴(kuò)邊處理等處理結(jié)果好壞的直接影響。斜導(dǎo)數(shù)及其水平梯度以及θ角在穩(wěn)定性方面很差，因此很容易受到網(wǎng)絡(luò)化處理等的影響，而且影響的程度還很大。

第四，經(jīng)過(guò)大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)分析，可以知悉，隨著地質(zhì)體的埋深增大，所有的邊界識(shí)別方法也會(huì)使識(shí)別能力出現(xiàn)下滑，識(shí)別的邊界位置與真實(shí)位置之間的差距也會(huì)隨著增大，特別是斜導(dǎo)數(shù)及其水平梯度以及θ角的方法。

所以筆者建議，地質(zhì)體由于深淺的不同造成的疊加異常例如野外實(shí)測(cè)重磁異常：

第一是通過(guò)邊界識(shí)別方法對(duì)比分析地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)地質(zhì)體的邊界進(jìn)行綜合確定；

第二是通過(guò)異常分離，減少局部場(chǎng)和區(qū)域場(chǎng)之間的相互干擾，最終提高邊界識(shí)別的能力。

3 自相關(guān)濾波方法研究

對(duì)于自相關(guān)濾波函數(shù)的研究是秦葆湖提出的自相關(guān)濾波函數(shù)以及韓兆紅在其基礎(chǔ)上改進(jìn)的分析和理論模型實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析可以得出以下結(jié)論：

第一，秦葆湖提出，自相關(guān)濾波函數(shù)能夠?qū)^(qū)域場(chǎng)的影響進(jìn)行基本削弱，并能夠突出弱異常，并對(duì)異常體的位置能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行反映，然而其存在的不足的是濾波結(jié)果和真實(shí)值之間有著一定的差距。不僅如此還有著假異常和場(chǎng)值異常等問(wèn)題。對(duì)自相關(guān)濾波法進(jìn)行改進(jìn)能夠取得一定的突破，在對(duì)原有的優(yōu)勢(shì)不產(chǎn)生影響的情況下，對(duì)假異常和場(chǎng)值異號(hào)的問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，場(chǎng)值的大小也會(huì)因此而得到改善；

第二，對(duì)于自相關(guān)濾波函數(shù)，它的處理結(jié)果會(huì)受到窗口大小K的影響，而且影響也會(huì)得到一定的增加，其中還可能伴隨著擴(kuò)邊的影響，然而在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，為了保證處理的效果，K值經(jīng)常會(huì)取在3到10之間；

第三，兩種自相關(guān)濾波方法在處理結(jié)果上都存在場(chǎng)值大小與真實(shí)值相異的情況，自相關(guān)濾波方法雖然不能做定量解釋?zhuān)侵荒芏ㄐ苑治霎惓ｓw位置。另外，兩者都容易受到隨機(jī)干擾的影響，難以對(duì)干擾進(jìn)行壓制從而對(duì)有用信息進(jìn)行突出，這就是需要改善的地方以及今后值得進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

第四，自相關(guān)濾波方法有著一定的特點(diǎn)，它能對(duì)埋藏在強(qiáng)背景場(chǎng)下的局部異常問(wèn)題進(jìn)行突出，但是在突出過(guò)程中容易受到較大的影響，最終導(dǎo)致異常體的位置可能與真實(shí)位置有一定的偏差，所以在這個(gè)問(wèn)題上，對(duì)異常分離進(jìn)行利用，能夠減少局部場(chǎng)與區(qū)域場(chǎng)之間的相互干擾，并對(duì)這個(gè)不足點(diǎn)進(jìn)行改善，對(duì)異常體的位置進(jìn)行準(zhǔn)確確定。

4 總結(jié)

本文對(duì)重磁異常分離方法及構(gòu)造邊界識(shí)別方法進(jìn)行系統(tǒng)理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，切割半徑及切割精度一定要合理選取，數(shù)據(jù)間距要小，保證插值切割法發(fā)揮作用。對(duì)磁異常進(jìn)行邊界識(shí)別處理前，要把氣換算成化極磁異常，在自相關(guān)濾波方法的應(yīng)用中利用異常分離，能極大的提高分離識(shí)別的效果。

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