基于正演系数滤波的位场分离方法和位场分离系统技术方案

本发明专利技术涉及一种位场分离方法和位场分离系统，特别涉及一种基于正演系数滤波的位场分离方法和位场分离系统。本发明专利技术的基于正演系数滤波的位场分离方法，首先根据三维正演过程中得到的正演系数和预计目标体模型的水平尺度，构造相应的正演系数滤波器，然后采用该正演系数滤波器对位场异常信号进行滤波后近似得到与预计目标体大小相同的模型在不同深度层的位场，由于滤波器本身具有深度意义，因此能够使位场分离的结果与场源深度取得相对明显的对应关系。本发明专利技术的位场分离方法中所使用的正演系数滤波器由一定深度的正演系数构造而来，因此滤波结果可以与相应正演系数的深度相对应，具有明显的物理意义。

【技术实现步骤摘要】
基于正演系数滤波的位场分离方法和位场分离系统
本专利技术涉及一种位场分离方法和位场分离系统，特别涉及一种基于正演系数滤波的位场分离方法和位场分离系统。
技术介绍
位场勘探主要通过从位场异常中提取与目标体有关的局部异常，以便寻找不均匀地质体的规模、形态和埋深。位场异常包含了从地表到深部所有异常体引起的效应，所以对场源的深度不敏感。不同深度重磁场的划分可以提高重磁场的垂向分辨率，具有十分重要的意义。在视密度反演中，位场分离的准确度是视密度反演准确性的基础之一。位场资料的解释通常把实测重力异常看作由区域异常和局部异常组成。区域异常指由分布范围较广的、相对深的地质因素引起的重力异常；局部异常是指比区域地质因素范围小的研究对象如岩体、矿体等。常用的位场分离方法包括窗口法、向上延拓法、小波多尺度分解方法等等，这些方法的应用前提均为不同的异常在“频率”上存在差异，因此可以采用基于滤波的方法将这种具有差异的频率进行分离，且差异越大，分离的效果越好。窗口法，通过该方法得到的区域异常和剩余异常已作为定性解释的“基础资料”，该方法的关键是窗口大小的选取。向上延拓法，根据浅部异常响应的衰减速度大于深部异常的衰减速度原理，达到突出深部异常特征的目的，由于其为低通滤波器，不能很好的显示某一深度的异常体特征。除此之外还有小波多尺度分解，小波分解可以精细的分解出不同频带的异常，其不足之处是，滤波结果缺少相应的物理意义。除此以外，这些分离方法与场源深度之间的对应关系并不明显，难以得到目标体在地下空间的不同深度层引起的位场异常。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于正演系数滤波的位场分离方法和位场分离系统，解决了现有技术中分离方法与场源深度之间的对应关系并不明显的技术问题。本专利技术的一种基于正演系数滤波的位场分离方法，包括以下步骤：步骤1，定义网格大小和网格间距，根据网格划分方法，将地下空间分层，并确定所述地下空间每一层上网格的横纵向个数；步骤2，根据预计目标体的大小和网格间距，建立模型尺度滤波器Qmodel；步骤3，据网格正演公式和步骤1中定义的网格大小，计算地下空间不同层对应的正演系数Qp，并根据所述正演系数Qp建立带通滤波器Fp1；所述地下空间不同层对应的带通滤波器之和为0，即ΣFp1＝0，1<p<P,P为所述地下空间划分的层数，p为所述地下空间划分的各层；步骤4，根据所述带通滤波器和所述模型尺度滤波器，构建地下空间各层的正演系数滤波器，所述正演系数滤波器为所述带通滤波器和所述模型尺度滤波器的卷积；步骤5，获取所述地下空间的原始位场异常信号，采用所述正演系数滤波器对所述原始位场异常信号进行滤波，即得到地下空间各层的位场分离结果。进一步，所述步骤5具体为：对所述原始位场异常信号扩边得到扩边后的位场异常信号，采用所述正演系数滤波器对所述扩边后的位场异常信号进行滤波生成滤波结果，并对所述滤波结果缩边后得到地下空间各层的位场分离结果。进一步，步骤1中，按网格数据的横纵向间距和自定义的网格高度确定网格大小；所述网格的水平中心与网格数据对齐。进一步，步骤2中，所述模型尺度滤波器Qmodel具体为：其中，q＝(A×B)/(4a×b)，A为所述预计目标体在X轴上的长度，B为所述预计目标体在Y轴上的长度，a为所述网格间距在X轴上数值的1/2，b为所述网格间距在y轴上数值的1/2。进一步，步骤3中，所述正演系数Qp的计算公式为：，其中，G为万有引力常数，m和n为所述地下空间每一层上网格的横纵向个数；ξ1、ξ2分别为所述网格在X轴方向上的端点坐标；η1、η2分别为所述网格在Y轴方向上的端点坐标；ζ1、ζ2分别为所述网格在Z轴方向上的端点坐标，p为所述地下空间所分的各层；ξ1＝(mp-m-1/2)*Δx；ξ2＝(mp-m+1/2)*Δx；η1＝(np-n-1/2)*Δy；η2＝(np-n+1/2)*Δy；ζ1＝hp-z，ζ2＝hp+l-z，z为重力观测面的高程，hp为每层网格的顶面深度；进一步，步骤3中，所述带通滤波器Fp1(p)＝Qp-Qp+1，其中，1≤p≤P-1，P为所述地下空间划分的层数，p为所述地下空间划分的各层。一种基于正演系数滤波的位场分离系统，包括地下空间分层模块、模型尺度滤波器构建模块、带通滤波器构建模块、正演系数滤波器构建模块和位场分离模块，所述地下空间分层模块用于定义网格大小和网格间距，并根据网格划分方法，将地下空间分层，确定所述地下空间每一层上网格的横纵向个数；所述模型尺度滤波器构建模块用于根据预计目标体的大小和网格间距，建立模型尺度滤波器Qmodel；所述带通滤波器构建模用于根据网格正演公式和所述网格大小，计算地下空间不同层对应的正演系数Qp，并根据所述正演系数Qp，建立带通滤波器Fp1；所述正演系数滤波器构建模块用于根据所述带通滤波器和所述模型尺度滤波器，构建地下空间各层的正演系数滤波器，所述正演系数滤波器为所述带通滤波器和所述模型尺度滤波器的卷积；所述位场分离模块用于对获取的所述原始位场异常信号进行扩边得到扩边后的位场异常信号，并采用所述正演系数滤波器对所述扩边后的位场异常信号进行滤波得到滤波结果，对所述滤波结果缩边后得到地下空间各层的位场分离结果。进一步，所述模型尺度滤波器Qmodel具体为：其中，q＝(A×B)/(4a×b)，A为所述预计目标体在X轴上的长度，B为所述预计目标体在Y轴上的长度，a为所述网格间距在X轴上数值的1/2，b为所述网格间距在y轴上数值的1/2。进一步，所述正演系数Qp的计算公式为：，其中，G为万有引力常数，m和n为所述地下空间每一层上网格的横纵向个数；ξ1、ξ2分别为所述网格在X轴方向上的端点坐标；η1、η2分别为所述网格在Y轴方向上的端点坐标；ζ1、ζ2分别为所述网格在Z轴方向上的端点坐标，p为所述地下空间划分的各层；ξ1＝(mp-m-1/2)*Δx；ξ2＝(mp-m+1/2)*Δx；η1＝(np-n-1/2)*Δy；η2＝(np-n+1/2)*Δy；ζ1＝hp-z，ζ2＝hp+l-z，z为重力观测面的高程，hp为每层网格的顶面深度；进一步，所述带通滤波器Fp1(p)＝Qp-Qp+1，其中，1≤p≤P-1，P为所述地下空间划分的层数，p为所述地下空间划分的各层。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出了一种基于正演系数滤波的位场分离方法，首先根据预计目标体的大小和三维正演过程中得到的立方体正演公式，构造相应的正演系数滤波器，采用该正演系数滤波器进行滤波后近似得到与相应预计目标体大小相同的模型在不同深度层产生的位场，因此能够使位场分离的结果与场源深度取得相对明显的对应关系；且本专利技术的位场分离方法中所使用的正演系数滤波器由一定深度的正演系数构造而来，故滤波结果与相应正演系数的深度对应，具有明显的物理意义。附图说明图1为本专利技术位场分离方法的流程示意图；图2为单个网格正演模型示意图；图3为专利技术位场分离系统的结构示意图；图4为本实施例涉及所涉及地区的位场异常图；图5～图7为本实施例所涉及地区的分层位场分离效果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，为本实施例一种基于正演系数滤波的位场分离方法的流程示意图，其中需要利用基于正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正演系数滤波的位场分离方法，包括以下步骤：步骤1，定义网格大小和网格间距，根据网格划分方法，将地下空间分层，并确定所述地下空间每一层上网格的横纵向个数；步骤2，根据预计目标体的大小和网格间距，建立模型尺度滤波器Qmodel；步骤3，根据网格正演公式和步骤1中定义的网格大小，计算地下空间不同层对应的正演系数Qp，并根据正演系数Qp建立带通滤波器Fp1；所述地下空间不同层对应的带通滤波器之和为0，即ΣFp1＝0，1<p<P,P为所述地下空间划分的层数，p为所述地下空间划分的各层；步骤4，根据所述带通滤波器和所述模型尺度滤波器，构建地下空间各层的正演系数滤波器，所述正演系数滤波器为所述带通滤波器和所述模型尺度滤波器的卷积；步骤5，获取所述地下空间的原始位场异常信号，采用所述正演系数滤波器对所述原始位场异常信号进行滤波，即得到地下空间各层的位场分离结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于正演系数滤波的位场分离方法，包括以下步骤：步骤1，定义网格大小和网格间距，根据网格划分方法，将地下空间分层，并确定所述地下空间每一层上网格的横纵向个数；步骤2，根据预计目标体的大小和网格间距，建立模型尺度滤波器Qmodel；步骤3，根据网格正演公式和步骤1中定义的网格大小，计算地下空间不同层对应的正演系数Qp，并根据正演系数Qp建立带通滤波器Fp1；所述地下空间不同层对应的带通滤波器之和为0，即∑Fp1＝0，1<p<P,P为所述地下空间划分的层数，p为所述地下空间划分的各层；步骤4，根据所述带通滤波器和所述模型尺度滤波器，构建地下空间各层的正演系数滤波器，所述正演系数滤波器为所述带通滤波器和所述模型尺度滤波器的卷积；步骤5，获取所述地下空间的原始位场异常信号，采用所述正演系数滤波器对所述原始位场异常信号进行滤波，即得到地下空间各层的位场分离结果；步骤2中，所述模型尺度滤波器Qmodel具体为：其中，q＝(A×B)/(4a×b)，A为所述预计目标体在X轴上的长度，B为所述预计目标体在Y轴上的长度，a为所述网格间距在X轴上数值的1/2，b为所述网格间距在y轴上数值的1/2。2.根据权利要求1所述的位场分离方法，其特征在于：所述步骤5具体为：对所述原始位场异常信号扩边得到扩边后的位场异常信号，采用所述正演系数滤波器对所述扩边后的位场异常信号进行滤波生成滤波结果，并对所述滤波结果缩边后得到地下空间各层的位场分离结果。3.根据权利要求1所述的位场分离方法，其特征在于：步骤1中，按网格数据的横纵向间距和自定义的网格高度确定网格大小；所述网格的水平中心与网格数据对齐。4.根据权利要求1所述的位场分离方法，其特征在于：步骤3中，所述正演系数Qp的计算公式为：其中，G为万有引力常数，m和n为所述地下空间每一层上网格的横纵向个数；ξ1、ξ2分别为所述网格在X轴方向上的端点坐标；η1、η2分别为所述网格在Y轴方向上的端点坐标；ζ1、ζ2分别为所述网格在Z轴方向上的端点坐标，p为所述地下空间划分的各层；ξ1＝(mp-m-1/2)*Δx；ξ2＝(mp-m+1/2)*Δx；η1＝(np-n-1/2)*Δy；η2＝(np-n+1/2)*Δy；ζ1＝hp-z，ζ2＝hp+l-z，z为重力观测面的高程，hp为每层网格的顶面深度；5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆磊，杨亚斌，陆桂福，郜晓亮，陈亮，
申请(专利权)人：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13