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《地震地质》2015,(4)
首先根据水平无限长圆柱形地质体的理论重力异常,在频率域使用余弦变换法,通过位场变换计算了水平方向的重力梯度,并与理论重力梯度做比较,发现余弦变换法计算得到的水平重力梯度是可靠的。其次,使用频率域中的余弦变换法计算了2010年9月至2012年10月芦山地震前的累积重力水平梯度,并求得沿龙门山断裂带走向和垂向的重力水平梯度。结果表明:沿断裂带走向和垂向的重力梯度能够以明显的条带状更好地显现出重力在断裂两侧的相对变化,并且芦山震中位于重力梯度高值区的中间地带;重力水平总梯度变化显示,在理县—芦山一带、康定—石棉一带为重力梯度高值区,且高值区位置及走向与区域断裂构造基本重合,并在理县、康定以及石棉附近重力水平梯度值为极值区。 相似文献
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为了提高重力异常导数换算的精度,真实有效地反映地质体的异常特征,提出用余弦变换计算异常导数的新方法. 给出并证明了两个定理,利用它们推导出重力位余弦谱一般表达式以及重力异常各阶导数计算公式,建立了位场余弦谱分析理论. 模型实验中发现,用Fourier变换计算的一阶导数与理论导数偏差很大,而余弦变换计算的导数与理论异常导数拟合效果非常好,除边界几个数据因重力异常的有限截断产生的吉布斯效应残留使误差较大外,数据的计算精度均很高,误差为-009%～5%. 相似文献
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本文利用澳大利亚北领地West Arnhem Land 地区实测重力异常数据并联合DEM(9")和SRTM3(3")地形高程数据,使用移去-恢复技术和Stokes积分方法计算了该地区两条剖面的重力梯度及其功率谱密度,使用FFT方法解算了整个地区的重力梯度值,结果证明了联合重力异常数据和高分辨率地形高程数据能有效地提高重力梯度的解算精度;功率谱密度的计算结果与国外成熟的重力梯度功率谱密度模型相吻合,表明高于0.3 Hz频率范围的功率谱密度可看做噪声,为重力梯度数据处理中噪声的辨别和剔除提供了借鉴,另外对重力梯度辅助导航基准图的构建以及重力梯度测量系统的标定提供了有益的探索. 相似文献
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为了进一步提高空间-波数域三维重力异常正演算法的适用范围和计算效率,本文采用任意傅里叶变换算法实现了空间-波数域三维重力异常正演,且在NVIDIA CUDA平台上进行CPU-GPU并行加速.任意傅里叶变换算法的基本思想是将二维傅里叶变换转化为两个一维傅里叶变换,一维傅里叶变换积分离散为多个单元积分累加和,离散单元中原函数采用二次插值形函数拟合,求出单元积分的解析表达式.相比现有的傅里叶变换算法,新方法具有采样灵活、积分精度高、计算速度快和傅里叶变换的截断效应小等优势.利用空间-波数域算法的高度并行性,采用CPU并行求解常微分方程,GPU并行计算任意傅里叶变换,实现了CPU-GPU并行加速方案,进一步提升了本文算法效率.利用常密度模型,对比数值解和解析解,结果表明本文算法正确;利用变密度模型对比了任意傅里叶变换算法与高斯快速傅里叶变换算法的计算效率与精度,在相近的数值精度下,本文算法波数选取少,效率高;测试CPU-GPU并行效果,结果表明相比CPU串行算法,CPU-GPU并行算法的计算效率大大提升,千万数量级节点数模型正演仅耗时数秒.最后利用实际地形数据进行三维重力异常场数值模拟,证明了... 相似文献
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利用余弦变换计算重力异常的向上延拓是一种新方法.根据余弦变换的基本性质,推导了二度、三度体异常向上延拓余弦变换谱理论公式,采用离散余弦变换实现了该法的数值计算;研究了无限长水平圆柱体的补偿因子中主频段的特性,给出了二度体的线性补偿方式;补偿后的理论模型异常向上延拓具有较高的计算精度,除边部几个数据因数据的离散和有限截断使误差较大外（最大误差为6.23%）,其余数据的误差均在1%以内,理论值和计算值曲线基本重合.这说明,与Fourier变换相比,离散余弦变换在数值计算中,受非周期性深度因子的影响小,补偿方式易于选择,其计算方法优于Fourier变换. 相似文献
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重力勘探中复杂条件下的三维正演计算量大存储要求高,使得这种条件下重力勘探高效、精细正反演变得困难.针对这一问题,提出一种空间-波数混合域数值模拟方法,该方法将空间域引力位积分进行水平方向二维傅里叶变换,将三维空间域卷积问题转换为多个不同波数之间相互独立的空间垂向一维积分问题,一维积分垂向可离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征密度变化,可得出单元积分的解析表达式.该方法计算量和存储需求少,算法高度并行;保留垂向为空间域,优势之一在于可根据实际情况合理调整单元疏密程度,准确模拟任意复杂地形和密度异常体的重力异常,兼顾计算精度与计算效率;优势之二在于用形函数拟合求得积分的解析解,计算精度和效率高;充分利用一维形函数积分的高效和高精度,不同波数之间一维积分高度并行性及快速傅里叶变换的高效性,实现重力异常场三维数值模拟.设计棱柱体模型,通过数值解和解析解对比验证了该方法的正确性、适用性和高效性.针对任意复杂地形条件下的重力场及其张量的模拟问题,提出一种快速算法,对其有效性进行了验证.探究标准FFT法的截断效应对计算精度的影响,对比分析Gauss-FFT法和标准FFT扩边法两种方法的计算精度和效率,总结了二者的选取策略,结果表明选用标准FFT扩边法计算效率更高.实际地形的数值模拟表明本文算法适用于任意复杂地形的高效计算. 相似文献
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基于改进的小子域滤波的重力异常及重力梯度张量边缘增强(英文) 总被引：1，自引：0，他引：1
针对利用重磁资料增强地质体边界在图像中的视觉效果和提高地质解译的准确性问题,提出应用改进的小子域滤波方法对重力异常及重力梯度张量数据进行增强处理。根据滑动窗口子域平均选择原理,探讨了改进的小子域滤波方法在位场异常数据含有高斯白噪声时,不同窗口大小对地质体边界的识别效果及其在具有不同边界延伸方向地质体中的应用效果。模型试验结果表明,利用改进的小子域滤波对重力梯度张量数据进行增强处理,得到的地质体边界形态失真更小,且受滤波窗口大小、噪声以及地质体边界方向的影响较小;对深部场源体,通过增大滤波窗口的方式,可以较好地反映深部场源体的边界。结合黑龙江省虎林盆地重力异常以及计算的重力梯度张量的处理实例表明改进的小子域滤波法较传统的小子域滤波法增强了对断裂水平位置信息的识别。 相似文献
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利用地球重力位模型计算重力和重力梯度 总被引：3，自引：0，他引：3
高阶高精度地球重力场模型具有广泛的用途。本文利用地球重力位模型计算重力和重力梯度在应用中很有实用阶值,同时也是计算重力场其它量的关键。利用伪局部笛卡尔坐标与球坐标的关系计算了重力与重力梯度在伪局部笛卡尔坐标系下的分量;利用张量变换的原理给出了已知重力与重力梯度在某一坐标系下的分量求它们在另一坐标系下分量的方法,并具体给出了重力与重力梯度在局部笛卡儿坐标系下的分量计算公式,同时还给出计算重力场五参量与垂线偏差的计算公式,本研究推进了地球重力场的可视化进程。 相似文献
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在石油和金属矿勘探中,相对于重力数据,重力梯度张量数据含有高频的信号成分,能更好的描述小的异常特征。然而,全张量重力梯度仪测量值中含有高频随机噪声。从高频信号成分中分离出噪声将是处理重力梯度张量数据的一个挑战。本文在拉普拉斯方程约束条件下推导了重力梯度张量的笛卡尔方程和位场的表达式,然后应用笛卡尔方程通过最优线性反演方法拟合测量的重力梯度张量值。从而去除测量值中的噪声。通过模型实验,证明了这种方法不仅能很好的去除高频的随机噪声,而且能增强被噪声淹没的弱异常信号。与传统的低通滤波方法相比,避免了通过牺牲分辨率来达到去除噪声的缺点。最后将该方法应用到Bell Geospace在Vinton Dome测得的Air-FTG梯度张量数据中,并取得了很好的效果。 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(2)
随着在石油勘查、矿产勘查、构造研究等地质工作中提出的应用位场异常研究规模相对较小的地质体及其细节的要求不断提高,传统重力方法在精度和分辨率方面已不能满足要求.重力梯度张量作为重力位二次导数,较之重力异常,能够更直观地反映地下密度体的赋存状态,基于重力梯度张量数据的反演能够提高地质体的定量模拟质量.但是由于受国内仪器的发展水平限制,直接获取实测的重力张量数据难度较大,目前对于重力张量数据的获取主要是通过数值计算的方法,把重力异常测量值变换成张量信息.本文是在样条理论的基础上,提出新的重力梯度张量计算方法,利用三次样条插值方法拟合重力异常,进一步地通过积分导数关系求取样条函数系数,实现了由重力异常求取重力梯度张量的数据计算.在此基础上,利用张量数据进行欧拉反演计算,对比常规欧拉反演结果,进一步分析张量欧拉反演精度.球体及水平板状体模型试验结果显示,张量欧拉反演更能有效地完成目标体的反演,其结果更加准确.最后,将张量欧拉反演应用到梅山铁矿区重力实测数据解释中,准确地反演出梅山主矿体的水平投影范围及矿体中心埋深.同时,相比常规欧拉反演,张量欧拉反演在刘家村附近、梅山村南部及黄林库—吴家洼地段显示出有更加收敛的欧拉解,这为梅山地区进一步找矿工作提供了重要的理论支撑. 相似文献
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卫星重力梯度测量与地球引力场的精度研究 总被引：1，自引：0，他引：1
本文根据地球引力位的球谐函数展开式,利用重力梯度张量各分量导出了位系数模型的精度估计公式.从三方面进行了研究:假定卫星重力梯度仪测量精度,探讨用重力梯度数据确定地球重力场模型的精度;求出位系数模型和大气阻力引起的重力梯度卫星的轨道误差;最后,反求轨道误差和位系数误差对重力梯度测量值的影响.数值计算表明,与地面技术和常规卫星方法相比,卫星梯度测量可使重力场模型的精度至少提高3-5倍;利用重力梯度张量全分量求得的重力值精度比单用径向分量Vrr的结果提高40％以上;若仅顾及位系数模型和大气阻力误差,则轨道误差对梯度测量值的影响△Vi3（i=3,2,1）至少可分别在1/4和1/3弧圈内达到△Vi3≤σ（仪器精度）. 相似文献
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随着重力和重力梯度测量技术的日趋成熟,基于重力和重力梯度数据的反演技术得到了广泛关注.针对反演多解性严重、计算效率低和内存消耗大等难点问题,本文开展了三维重力和重力梯度数据的联合反演研究,该方法结合重力和重力梯度两种数据,将L0范数正则化项加入到目标函数中,并在数据空间下采用改进的共轭梯度算法求解反演最优化问题.同时,本文摒弃了依赖先验信息的深度加权函数,引入了自适应模型积分灵敏度矩阵,用来克服因重力和重力梯度数据核函数随深度增加而衰减引起的趋肤效应问题.为了提高反演计算效率,本文又推导出基于规则网格化的重力和重力梯度快速正演计算方法.模拟试算表明,改进的共轭梯度法可以降低反演的迭代次数,提高反演的收敛速度;自适应模型积分灵敏度矩阵,可以有效解决趋肤效应,提高反演纵向分辨能力;数据空间和改进的共轭梯度算法结合,可以更好地降低反演求解方程的维度,避免存储灵敏度矩阵,有效地降低反演计算时间和内存消耗量.野外实例表明,该算法可以在普通计算机下快速地获得地下密度分布模型,表现出较强的稳定性和适用性. 相似文献
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Vinton dome地区位于美国墨西哥湾,发育着大量的盐丘构造,为油气的储藏创造了有利条件.地震勘探结果在盐丘区域存在一定的发散从而难以准确地确定盐丘的准确范围,难以为钻探工作提供可靠的信息.为了获得准确的盐丘形态,现今大多采用重力与地震数据的联合解释.重力梯度异常相对原始重力异常具有更高的分辨率,Bell Geospace公司于2011-2012年在Vinton地区进行了全张量重力测量.本文推导出重力张量异常进行界面正反演的公式,并通过理论模型试验证明了重力与张量异常联合反演可有有效地提高反演结果的准确性.根据先前地震结果利用实测重力张量异常反演获得了Vinton dome地区盐丘界面的变化,此外还利用密度反演方法圈定出盐丘的具体分布,结果显示两种方法所获得的盐丘顶面位置相一致,从而为下一步的钻探工作提供了有力的保障. 相似文献
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针对提高重力勘探正反演解释的分辨率问题,提出利用Hilbert变换计算和研究重力归一化总梯度.文中从理论上详细地证明了方法的可行性,给出了适合计算机实现的计算方法.为探讨该方法对油气藏的分辨能力,在模型计算中,分别利用Fourier级数法、Fourier变换法和本文提出的Hilbert变换法计算模型的GH场值,发现当三度体储油球冠模型（模拟似三度贮油气藏背斜模型）油气藏部分（低密度体）厚度减小到低于球冠厚度的十分之一时,Fourier级数及变换法不能分辨出低密度体所产生的异常,而Hilbert变换法仍然可以清晰地识别,这说明用Hilbert变换法计算的GH场对异常识别的分辨率优于其他两种方法. 相似文献
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《应用地球物理》2015,(3)
磁张量梯度能提供地磁场矢量在三维空间的变化率信息,对地质构造研究、资源勘查、地磁导航等具有重要意义。但目前工程技术条件下磁张量梯度测量在却很难实现,为此本文提出一种使用航磁三轴梯度资料计算磁张量梯度的方法,满足无法直接测量全张量梯度情况下对资料的需求。区别于单轴航磁梯度转换全张量梯度的方式,该法使用航磁三轴梯度数据进行转换,能充分利用磁异常模量在三维空间上的变化信息,获得自洽的磁张量梯度。理论模型计算表明该转换方法获得的全张量梯度数据具有较高的数值精度,能够满足实际资料处理的要求。我们选取河北保定地区实测的航磁三轴梯度资料进行全张量梯度资料转换,实际资料处理结果表明,联合三轴梯度进行全张量梯度转换能够有效利用磁异常在全空间的变化信息,压制三轴梯度资料中部分相互独立的噪声,从而提升转换后全张量梯度资料的品质,转换得到的航磁全张量梯度可作为一种地球物理场资料供地质解释使用。 相似文献
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基于深度学习的重力异常与重力梯度异常联合反演 总被引：1，自引：0，他引：1
高效高精度的反演算法在重力大数据时代背景下显得尤为重要,受深度学习卓越的非线性映射能力的启发,本文提出了一种基于深度学习的重力异常及重力梯度异常的联合反演方法.文中首先提出了一种基于网格点几何格架的重力异常及重力梯度异常的空间域快速正演算法,这为本文深度学习反演算法的实现奠定了基础;其次对大量的不同密度模型进行正演计算获得样本数据集;然后设计了一种端到端的深度学习网络结构(GraInvNet),再利用样本数据对该网络结构进行训练;最后进行反演预测.组合模型试验表明,多维度数据联合反演相比单一分量反演其结果更“聚焦”,且与模型边界高度吻合,并且对于复杂模型的姿态与物性预测具有极为显著的优势,以及对于含噪声数据的反演,其质量也不会降低;Vinton岩丘实测重力数据也验证了文中方法的有效性;从而证明了深度学习在重力数据的高效高精度反演方面具有的巨大潜力. 相似文献
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由于受到国界、测量成本和数据规模等因素的限制,航空重力测量本质上是一种欠奈奎斯特采样方法,本文通过离散傅里叶变换分析了航空重力测量的稀疏性,提出了利用压缩感知理论实现大规模重力异常数据高精度重构的思路。基于压缩感知理论,重力异常数据重构问题可以转化为基于L1范数的凸二次规划问题,本文结合预处理共轭梯度算法,提出了一种改进的内点法来解决此问题。进一步地,我们利用自主研发的SGA-WZ型捷联式航空重力仪在中国某地区进行了航空重力测量试验。通过对试验中测得的重力异常数据进行重构,与常用的线性插值重构方法对比,结果表明:本文提出的基于压缩感知理论的新方法能够以更高的重构精度,更有效地解决大规模重力异常数据的重构问题。 相似文献