CN108508479B - 一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，所述空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法通过采用同一目标函数，建立数据间的关系方程，依据不同空间数据的精度设定反演的权系数，从而获得地下物质的准确空间分布；获取同一地质目标的不同高度重磁响应的基础上，将立体重磁数据协同正反演，能有效地降低反演的多解性；该发明设计合理，思路清晰，操作方便，反演结果准确度高可有效地降低勘探成本，采用空地井协同正反演可有效地降低结果的多解性，从而提供更加准确的结果，准确地划定下一步勘探的靶区，大大地降低勘探成本，安全稳定，适用范围广，有利于推广和普及。

Description

一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法
技术领域
本发明属于地球科学技术领域，更具体地说，尤其涉及一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法。
背景技术
针对难以进入区域的地球物理勘探工作，以及提高地质体分辨率和降低解释结果多解性的目标，在已有地面重磁勘探的基础上，近几年航勘探和井中勘探成为新型重磁勘探手段，因此实现了空-地-井立体重磁数据的获取，重磁勘探具有大范围、速度快、经费低的优势，是所有地球物理工作中首先勘探的，其数据的解释结果为下一步地震、井等精细、昂贵地球物理勘探方法提供勘探靶区，其结果的准确性直接决定资源靶区的准确性，如果结果的不准确，会造成精细勘探的浪费，以往地面重磁勘探采用单一数据进行地下目标的反演，结果具有明显的多解性和不确定行。针对不同高度的重磁数据，人们往往采用的数据比值来进行反演，或者建立各自的反演方程，不能很好地综合利用多数据的优势，不利于广泛的推广和普及。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，包括如下步骤：
S1、首先在需要勘测地点的地平面计算地面重磁数据，并利用泰勒展开式方程来计算数据精度ε2；
S2、然后利用无人机计算航空重磁数据和下井测试井中重磁数据，并分别利用泰勒展开式方程来计算数据精度ε1和ε3；
S3、再对单一空间重磁数据进行地质体位置反演，并且根据不同的高度和深入重复步骤S2和步骤S3；
S4、根据不同数据的质量分配不同数据权重W，并根据多空间重磁数据按照相应公式进行反演；
S5、最后将单层反演窗口缩小而利用其它空间数据形成补充，重复上述操作根据不同数据的精度和根据精度设定相应的权重系数，进而组合为矩阵进行反演，最后得出地质体空间位置信息。
优选的，所述步骤S1和S2中勘测重磁数据的泰勒展开式方程关系式为：
Figure GSB0000188734450000021
其中，T0(x，y，0)和T(x，y，h)表示高差为h的两个观测面上的异常，当h＞0时表示向上延拓，当h＜0时表示向下延拓，对公式进行Fourier变换可得到
Figure GSB0000188734450000022
其中，
Figure GSB0000188734450000023
表示异常T0(x，y，0)的Fourier谱，kx，ky是分别表示x和y方向上的波数，
Figure GSB0000188734450000024
称为延拓因子。
优选的，所述步骤S3计算单一空间重磁数据进行地质体位置反演时的原理是重磁数据及其导数满足欧拉齐次方程：
(x-x0)·fx+(y-y0)·fy+(z-z0)·fz＝-N(f(x-x0，y-y0，z-z0)+A)
其中f为原始重磁异常，fx，fy，fz分别为异常f在不同方向的导数，x，y，z为观测点坐标，A为背景异常，N为构造指数(人为给定)，x0，y0，z0为需反演的地质体位置坐标。
优选的，所述步骤S4中对多空间重磁数据采用方程进行位置反演时的表达式为：
Figure GSB0000188734450000031
其中，h为代表观测高度。
优选的，所述步骤S5中计算不同数据的精度，根据精度设定相应的权重系数，进而组合为矩阵进行反演的公式为：
Figure GSB0000188734450000032
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，与传统的反演方法相比，本发明以采用同一目标函数，建立数据间的关系方程，依据不同空间数据的精度设定反演的权系数，从而获得地下物质的准确空间分布；获取同一地质目标的不同高度重磁响应的基础上，将立体重磁数据协同正反演，能有效地降低反演的多解性；空地井立体重磁数据反演技术主要考虑多空间数据联合的优势以及方式，同时在反演时可以将单层反演窗口缩小而利用其它空间数据形成补充，不会降低参与约束反演的数据量，窗口的缩小增强正下方目标体的响应，有效地避免了周围地质体的干扰，从而提高对地质体的分辨率和准确性；此外，窗口的缩小可有效地提高水平叠加异常的分辨率，可有效地提高现有反演技术的分辨率和准确性；该发明设计合理，思路清晰，操作方便，反演结果准确度高可有效地降低勘探成本，采用空地井协同正反演可有效地降低结果的多解性，从而提供更加准确的结果，准确地划定下一步勘探的靶区，大大地降低勘探成本，安全稳定，适用范围广，有利于推广和普及。
附图说明
图1为本发明的不同空间重磁数据的联合反演流程图；
图2为本发明的空地井联合反演窗口变化对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示的一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，包括如下步骤：
S1、首先在需要勘测地点的地平面计算地面重磁数据，并利用泰勒展开式方程来计算数据精度ε2；
S2、然后利用无人机计算航空重磁数据和下井测试井中重磁数据，并分别利用泰勒展开式方程来计算数据精度ε1和ε3；
S3、再对单一空间重磁数据进行地质体位置反演，并且根据不同的高度和深入重复步骤S2和步骤S3；
S4、根据不同数据的质量分配不同数据权重W，并根据多空间重磁数据按照相应公式进行反演；
S5、最后将单层反演窗口缩小而利用其它空间数据形成补充，重复上述操作根据不同数据的精度和根据精度设定相应的权重系数，进而组合为矩阵进行反演，最后得出地质体空间位置信息。
优选的，所述步骤S1和S2中勘测重磁数据的泰勒展开式方程关系式为：
Figure GSB0000188734450000051
其中，T0(x，y，0)和T(x，y，h)表示高差为h的两个观测面上的异常，当h＞0时表示向上延拓，当h＜0时表示向下延拓，对公式进行Fourier变换可得到
Figure GSB0000188734450000052
其中，
Figure GSB0000188734450000053
表示异常T0(x，y，0)的Fourier谱，kx，ky是分别表示x和y方向上的波数，
Figure GSB0000188734450000054
称为延拓因子。
优选的，所述步骤S3计算单一空间重磁数据进行地质体位置反演时的原理是重磁数据及其导数满足欧拉齐次方程：
(x-x0)·fx+(y-y0)·fy+(z-z0)·fz＝-N(f(x-x0，y-y0，z-z0)+A)
其中f为原始重磁异常，fx，fy，fz分别为异常f在不同方向的导数，x，y，z为观测点坐标，A为背景异常，N为构造指数(人为给定)，x0，y0，z0为需反演的地质体位置坐标。
优选的，所述步骤S4中对多空间重磁数据采用方程进行位置反演时的表达式为：
Figure GSB0000188734450000061
其中，h为代表观测高度。
优选的，所述步骤S5中计算不同数据的精度，根据精度设定相应的权重系数，进而组合为矩阵进行反演的公式为：
Figure GSB0000188734450000062
综上所述：本发明提供的一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，与传统的反演方法相比，本发明以采用同一目标函数，建立数据间的关系方程，依据不同空间数据的精度设定反演的权系数，从而获得地下物质的准确空间分布；获取同一地质目标的不同高度重磁响应的基础上，将立体重磁数据协同正反演，能有效地降低反演的多解性；空地井立体重磁数据反演技术主要考虑多空间数据联合的优势以及方式，同时在反演时可以将单层反演窗口缩小而利用其它空间数据形成补充，不会降低参与约束反演的数据量，窗口的缩小增强正下方目标体的响应，有效地避免了周围地质体的干扰，从而提高对地质体的分辨率和准确性；此外，窗口的缩小可有效地提高水平叠加异常的分辨率，可有效地提高现有反演技术的分辨率和准确性；该发明设计合理，思路清晰，操作方便，反演结果准确度高可有效地降低勘探成本，采用空地井协同正反演可有效地降低结果的多解性，从而提供更加准确的结果，准确地划定下一步勘探的靶区，大大地降低勘探成本，安全稳定，适用范围广，有利于推广和普及。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、首先在需要勘测地点的地平面计算地面重磁数据，并利用泰勒展开式方程来计算数据精度ε2；
S2、然后计算航空重磁数据和下井测试井中重磁数据，并分别利用泰勒展开式方程来计算数据精度ε1和ε3；
S3、再对单一空间重磁数据进行地质体位置反演，并且根据不同的高度和深度重复步骤S2和地质体位置反演；
S4、根据不同数据的精度分配不同数据权重W，并根据多空间重磁数据按照相应公式进行反演；
S5、最后将单层反演窗口缩小而利用其它空间数据形成补充，重复上述操作，根据不同数据的精度和根据精度设定相应的权重系数，进而组合为矩阵进行反演，最后得出地质体空间位置信息。
2.根据权利要求1所述的一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，其特征在于：所述S1和S2中重磁数据的泰勒展开式方程为：
Figure FSB0000188734440000011
其中，T0(x′，y′，0)表示观测高度为0的平面上的异常；其中x′，y′分别表示采样点的水平坐标；T(x，y，h)表示观测高度为h的平面上的异常；x，y分别表示计算点的水平坐标；当h＞0时表示向上延拓，当h＜0时表示向下延拓，对公式进行Fourier变换可得到
Figure FSB0000188734440000021
其中，
Figure FSB0000188734440000022
表示异常T0(x′，y′，0)的Fourier谱；kx，ky分别表示x和y方向上的波数；
Figure FSB0000188734440000023
称为延拓因子。
3.根据权利要求1所述的一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，其特征在于：所述S3中对单一空间重磁数据进行地质体位置反演的原理是重磁数据及其导数满足欧拉齐次方程：
(x-x0)·fx+(y-y0)·fy+(z-z0)·fz＝-N(f(x-x0，y-y0，z-z0)+A)
其中，f为原始重磁异常；fx，fy，fz分别为异常f在不同方向的导数；x，y，z为观测点坐标；A为背景异常；N为构造指数；x0，y0，z0为需反演的地质体位置坐标。
4.根据权利要求1所述的一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，其特征在于：所述S4中根据多空间重磁数据进行反演时的公式为：
Figure FSB0000188734440000024
其中，f为原始重磁异常；fx，fy，fz分别为异常f在不同方向的导数；x，y，z为观测点坐标；N为构造指数；x0，y0，z0为需反演的地质体位置坐标；h和-h均代表观测面高度。
5.根据权利要求1所述的一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法，其特征在于：所述S5中根据不同数据的精度和根据精度设定相应的权重系数，进而组合为矩阵进行反演的公式为：
Figure FSB0000188734440000031
其中，W1、W2、W3分别代表航空、地面、井中三个观测高度异常反演时的权重系数；f为原始重磁异常；fx，fy，fz分别为异常f在不同方向的导数；x，y，z为观测点坐标；N为构造指数；x0，y0，z0为需反演的地质体位置坐标；h和-h均代表观测面高度。
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