基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法技术

本发明专利技术提出了一种基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法，包括以下步骤：S1：获取地下磁性体的地球物理磁测数据；S2：将地球物理磁测数据转换为多个对总磁化方向不敏感的模量异常；S3：设定总磁化方向范围；S4：在总磁化方向范围内选取一个总磁化方向，对地球物理磁测数据进行化极处理，得到化极场及其梯度场；S5：计算S2和S4得到的两组数据之间的广义多重相关系数；S6：重复步骤S4

【技术实现步骤摘要】
基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法


[0001]本专利技术涉及地球物理领域，特别是涉及一种基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法。

技术介绍

[0002]磁法勘探是矿产勘查、地质调查等领域的重要勘探方法。在地球物理磁测资料的处理和反演中，传统处理方法为了计算简便，假设总磁化方向与地球感应磁场方向一致，但是由于地壳岩石广泛存在剩磁，这种情况下，总磁化方向为剩磁方向和地球感应磁场方向的矢量和，所以总磁化方向总是偏离地球感应磁场方向的，传统的假设存在误差，会给解释和反演造成困难。准确而快速地估计地下磁性体的总磁化方向，对于地球物理磁测资料的解释、处理和反演具有重要意义。
[0003]互相关法是目前计算磁化方向的方法中比较快捷和稳定的方法，这种方法一般会通过计算不同总磁化方向下得到的化极场与选定的模量异常之间的线性相关性来获取最佳的磁化方向。文献“Bilim F,Ates A.2004.An enhanced method for estimation of body magnetization direction from pseudogravity and gravity data[J].Computers&Geosciences,30:161
‑
171.”通过计算磁源重力(pseudogravity)的重力数据之间的相关性来确定最佳的磁化方向。文献“Dannemiller N,Li Y.2006.A new method for determination of magnetization direction[J].Geophysics,71:L69
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L73.”通过比较化极场的总梯度和垂直梯度之间的相关性来确定总磁化方向。文献“Gerovska D,Ara
ú
zo
‑
Bravo M J,Stavrev P.2009.Estimating the magnetization direction of sources from southeast Bulgaria through correlation between reduced
‑
to
‑
the
‑
pole and total magnitude anomalies[J].Geophysical Prospecting,57:491
‑
505.”计算了磁异常模量(total magnitude anomaly)和化极场之间相关性来确定最佳的总磁化方向。文献“Rao C,Yu P,Zhang L
‑
L,et al.Estimating the magnetization direction of magnetic bodies through correlation between reduced
‑
to
‑
the
‑
pole anomaly and the normalized source strength[C]//SEG Technical Program Expanded Abstracts 2016.Society of Exploration Geophysicists,2016:1627
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1630.”将正则化磁源强度(normalized source strength)运用到了互相关方法估算磁化方向中。
[0004]但是，不存在对磁化方向完全不敏感以及与磁源位置绝对对应的完美量，当使用不同的模量时，估计的磁化方向有很大的差异，即使使用相同的模量，相关系数方法对不同的模型也可能显示不同的精度，互相关法中参与比较的大多数模量异常都是基于导数运算得到的，因此抗噪能力较弱。

技术实现思路

[0005]针对目前地下磁性体总磁化方向估计中所存在的问题，本专利技术联合利用多个对总磁化方向不敏感的模量异常、化极场及其梯度场，获取广义多重相关系数，将一对一的传统
比较模式，扩展到多对多的新型比较框架下，提高了对地球物理磁测数据的利用率，增加了方法的稳定性、适用性和准确性。本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法，包括以下步骤：
[0007]S1：获取地下磁性体的地球物理磁测数据；
[0008]S2：采用频率域处理方法，将所述地球物理磁测数据转换为对总磁化方向不敏感的模量异常，作为第一组数据；
[0009]S3：设定一个总磁化方向范围，所述总磁化方向范围包括多个总磁化方向；
[0010]S4：在所述总磁化方向范围内选取一个总磁化方向，根据选取的总磁化方向对所述地球物理磁测数据进行化极处理，得到化极场和化极场的梯度场，作为第二组数据；
[0011]S5：在选取的总磁化方向下，计算所述第一组数据和所述第二组数据之间的广义多重相关系数；
[0012]S6：重复步骤S4
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S5，直到遍历完所述总磁化方向范围内的所有总磁化方向，选取最大的广义多重相关系数所对应的总磁化方向为总磁化方向估计结果。
[0013]优选地，步骤S1中，所述对总磁化方向不敏感的模量异常包括：磁异常转换模量Q、Ta和正则化磁源强度NSS。
[0014]优选地，步骤S1中，所述对总磁化方向不敏感的模量异常还包括：磁异常转换模量R、E、L和解析信号振幅ASA。
[0015]优选地，步骤S4中，所述化极场的梯度场包括：总梯度TG和垂直梯度VG。
[0016]优选地，步骤S2中，所述将地球物理磁测数据转换为对总磁化方向不敏感的模量异常，具体的转换公式为：
[0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023]其中，为梯度算符，Ta、Q、R、E、L为磁异常转换模量，ASA为解析信号振幅，X
a
,Y
a
,Z
a
分别是由地球物理磁测数据ΔT计算得到的磁异常三分量，计算公式如下：
[0024][0025][0026][0027][0028]其中，分别表示二维傅里叶变换及其逆变换，i为虚数单位，u,v分别为傅里叶变换后x和y方向的波数，为频率域方向转换因子，I0,D0分别为地磁倾角和地磁偏角，即为的下标t0所表示的方向；
[0029]正则化磁源强度NSS的计算过程如下，先由地球物理磁测数据ΔT计算磁梯度张量：
[0030][0031]磁梯度张量G为对称矩阵，只包含六个独立的分量，则G表示为：
[0032]G＝V
T
ΛV,
[0033][0034]其中，Λ为对称阵G的特征值,V为特征值Λ对应的特征向量，将磁梯度张量的特征值按单调递减顺序排列：λ1≥λ2≥λ3，那么正则化磁源强度NSS表示为：
[0035][0036]优选地，步骤S3中，设定一个总磁化方向范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取地下磁性体的地球物理磁测数据；S2：采用频率域处理方法，将所述地球物理磁测数据转换为对总磁化方向不敏感的模量异常，作为第一组数据；S3：设定一个总磁化方向范围，所述总磁化方向范围包括多个总磁化方向；S4：在所述总磁化方向范围内选取一个总磁化方向，根据选取的总磁化方向对所述地球物理磁测数据进行化极处理，得到化极场和化极场的梯度场，作为第二组数据；S5：在选取的总磁化方向下，计算所述第一组数据和所述第二组数据之间的广义多重相关系数；S6：重复步骤S4
‑
S5，直到遍历完所述总磁化方向范围内的所有总磁化方向，选取最大的广义多重相关系数所对应的总磁化方向为总磁化方向估计结果。2.如权利要求1所述的一种基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法，其特征在于，步骤S1中，所述对总磁化方向不敏感的模量异常包括：磁异常转换模量Q、Ta和正则化磁源强度NSS。3.如权利要求2所述的一种基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法，其特征在于，步骤S1中，所述对总磁化方向不敏感的模量异常还包括：磁异常转换模量R、E、L和解析信号振幅ASA。4.如权利要求1所述的一种基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法，其特征在于，步骤S4中，所述化极场的梯度场包括：总梯度TG和垂直梯度VG。5.如权利要求3所述的一种基于广义多重相关的地下磁性体总磁化方向估计方法，其特征在于，步骤S2中，所述将地球物理磁测数据转换为对总磁化方向不敏感的模量异常，具体的转换公式为：体的转换公式为：体的转换公式为：体的转换公式为：体的转换公式为：体的转换公式为：其中，为梯度算符，Ta、Q、R、E、L为磁异常转换模量，ASA为解析信号振幅，X
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,Y
a
,Z
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分别是由地球物理磁测数据ΔT计算得到的磁异常三分量，计算公式如下：
其中，分别表示二维傅里叶变换及其逆变换，i为虚数单位，u,v分别为傅里叶变换后x和y方向的波数，为频率域方向转换因子，I0,D0分别为地磁倾角和地磁偏角，即为的下标t0所表示的方向；正则化磁源强度NSS的计算过程如下，先由地球物理磁测数据ΔT计算磁梯度张量：磁梯度张量G为对称矩阵，只包含六个独立的分量，则G表示为：G＝V
T
ΛV,V＝[v1,v2,v3]，其中，Λ为对称阵G的特征值,V为特征值Λ对应的特征向量，将磁梯度张量的特征值按单调递减顺序排列：λ1≥λ2≥λ3，那么正则化磁源强度NSS表示为：6.如权利要求1所述的一种基于广义多重相关的地下...

【专利技术属性】
技术研发人员：见仙阁，刘双，胡祥云，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：