CN113505479B - 密度反演方法、装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了密度反演方法、装置及电子设备，应用于地球物理探测技术领域。该方法包括：获取目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常；获取待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息；其中，指定边界为目标测量区域的边界；基于距离信息以及指定深度，确定针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；将每一测量点处待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到待测目标体在横向截面上的密度分布；其中，层密度反演公式为：密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式。通过本方案，可以密度反演所得密度分布的准确性。

Description

密度反演方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及地球物理探测技术领域，特别是涉及密度反演方法、装置及电子设备。
背景技术
密度反演是一种基于重力异常反演地下目标体密度的方法。其中，目标体可以为矿石、油田、溶洞等地质体。
相关技术中，为了反演目标体的密度，通过重力测量设备，测量针对该目标体所设测量区域各测量点处的重力数据，进而对重力数据进行纬度改正、地形改正等处理，得到各测量点处布格重力异常，然后剔除各测量点处布格重力异常中的区域重力异常，得到各测量点处的局部重力异常，最后通过各测量点处的局部重力异常对目标体进行体积反演，得到目标体三维空间内的密度分布。
由于测量区域各测量点是二维分布的，即测量点数量为Nx*Ny，而进行体积反演所要得到的是三维空间内的密度分布，即得到目标体内Nz*Nx*Ny个位置点的密度值，显然是个欠定问题，即通过相关技术所得到的密度分布并不准确。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供密度反演方法、装置及电子设备，以提高密度反演所得密度分布的准确性。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种密度反演方法，所述方法包括：
获取目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常；其中，所述待测目标体所在区域位于所述目标测量区域内，所述待测目标体为指定深度处的地质体；
获取所述待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息；其中，所述指定边界为所述目标测量区域的边界；
基于所述距离信息以及所述指定深度，确定针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和所述目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到所述待测目标体在横向截面上的密度分布；
其中，所述层密度反演公式为：密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式。
可选的，在一实施例中，所述将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和所述目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到所述待测目标体在横向截面上的密度分布，包括：
确定预设的层密度反演公式对应的在波数域的波数表达式；
基于所述待测目标体的最大深度，确定所述波数表达式的最小波数，并基于所述待测目标体的最小深度，确定所述波数表达式的最大波数；
将所述波数表达式转换为波数范围在所述最大波数和最小波数之间的表达式，作为目标波数表达式；
将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入所述目标波数表达式，得到所述目标反演深度处的针对密度分布的傅里叶变换表达式；
对所述傅里叶变换表达式进行傅里叶逆变换，得到所述目标反演深度处横向截面上的密度分布，作为所述待测目标体在横向截面上的密度分布。
可选的，在一实施例中，所述基于所述距离信息以及所述指定深度，确定针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度，包括：
判断所述距离信息与所述指定深度之间的大小关系是否满足预设差异条件；
若满足，将所述指定深度作为针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
若不满足，基于所述距离信息与所述指定深度，计算所述待测目标体的等效深度，作为针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度。
可选的，在一实施例中，所述基于所述距离信息与所述指定深度，计算所述待测目标体的等效深度，包括：
基于指定窗口函数与重力格林函数，确定所述距离信息对应的加窗格林函数；其中，所述指定窗口函数的窗口范围基于距离信息确定；
将所述指定深度代入所述加窗格林函数，得到所述指定深度的格林函数值，作为参考格林函数值；
基于所述重力格林函数，确定对应的格林函数值与所述参考格林函数值差值最小的深度值，作为等效深度。
可选的，在一实施例中，所述多个测量点中相邻测量点之间的间距与所述指定深度满足预设条件；
所述获取目标测量区域内多个测量点处所述待测目标体的局部重力异常，包括：
获取目标测量区域内多个测量点处的布格重力异常；
针对每一测量点，基于所述多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处所述待测目标体的布格重力异常，作为该测量点处的第一异常，并基于所述多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处所述待测目标体对应参考体的区域重力异常，作为该测量点处的第二异常；所述参考体为深度大于所述指定深度的地质体；
针对每一测量点，计算该测量点处的第一异常和第二异常的差，作为该测量点处所述待测目标体的局部重力异常。
第二方面，本发明实施例提供了一种密度反演装置，所述装置包括：
异常获取模块，用于获取目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常；其中，所述待测目标体所在区域位于所述目标测量区域内，所述待测目标体为指定深度处的地质体；
信息获取模块，用于获取所述待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息；其中，所述指定边界为所述目标测量区域的边界；
深度确定模块，用于基于所述距离信息以及所述指定深度，确定针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
密度确定模块，用于将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和所述目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到所述待测目标体在横向截面上的密度分布；其中，所述层密度反演公式为：密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式。
可选的，在一实施例中，所述密度确定模块，具体确定预设的层密度反演公式对应的在波数域的波数表达式；基于所述待测目标体的最大深度，确定所述波数表达式的最小波数，并基于所述待测目标体的最小深度，确定所述波数表达式的最大波数；将所述波数表达式转换为波数范围在所述最大波数和最小波数之间的表达式，作为目标波数表达式；将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入所述目标波数表达式，得到所述目标反演深度处的针对密度分布的傅里叶变换表达式；对所述傅里叶变换表达式进行傅里叶逆变换，得到所述目标反演深度处横向截面上的密度分布，作为所述待测目标体在横向截面上的密度分布。
可选的，在一实施例中，所述深度确定模块，具体用于判断所述距离信息与所述指定深度之间的大小关系是否满足预设差异条件；若满足，将所述指定深度作为针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；若不满足，基于所述距离信息与所述指定深度，计算所述待测目标体的等效深度，作为针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度。
可选的，在一实施例中，所述深度确定模块，具体用于基于指定窗口函数与重力格林函数，确定所述距离信息对应的加窗格林函数；其中，所述指定窗口函数的窗口范围基于距离信息确定；将所述指定深度代入所述加窗格林函数，得到所述指定深度的格林函数值，作为参考格林函数值；基于所述重力格林函数，确定对应的格林函数值与所述参考格林函数值差值最小的深度值，作为等效深度。
可选的，在一实施例中，所述多个测量点中相邻测量点之间的间距与所述指定深度满足预设条件；
所述异常获取模块，具体用于获取目标测量区域内多个测量点处的布格重力异常；针对每一测量点，基于所述多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处所述待测目标体的布格重力异常，作为该测量点处的第一异常，并基于所述多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处所述待测目标体对应参考体的区域重力异常，作为该测量点处的第二异常；所述参考体为深度大于所述指定深度的地质体；针对每一测量点，计算该测量点处的第一异常和第二异常的差，作为该测量点处所述待测目标体的局部重力异常。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一所述的方法步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述的方法步骤。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例所提供的密度反演方法中，在获取到目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常之后，可以获取待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息，进而基于距离信息以及指定深度，确定针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度，并将每一测量点处待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到待测目标体在横向截面上的密度分布。由于层密度反演公式为密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式，因此，利用层密度反演公式计算所得到的密度分布，可以理解在反演深度附件密度不随深度变化，仅考虑横向界面上的密度变化，从而使得密度反演可以得到定解，提高了密度反演所得密度分布的准确性。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明实施例所提供的第一种密度反演方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的第二种密度反演方法的流程图；
图3为本发明实施例所提供的第三种密度反演方法的流程图；
图4为本发明实施例所提供的第四种密度反演方法的流程图；
图5为本发明实施例所提供的第五种密度反演方法的流程图；
图6为本发明实施例所提供的一种密度反演装置的结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
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。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。
为了提高密度反演所得密度分布的准确性，本发明实施例提供了密度反演方法、装置及电子设备。
下面首先对本发明实施例所涉及到的术语词汇进行解释：
布格重力异常：消除了固体潮(太阳、月亮引起的地球形变)影响、经纬度影响、高程及中间密度(测量平面与基准面之间密度)影响之后的重力场数据，在此称为布格重力异常。
区域重力异常：由埋藏较深、分布范围较广的区域的地质体的密度异常所引起的重力异常。区域重力异常的特点是分布范围广、重力变化梯度小(变换频率慢)。区域重力异常是研究区域地质构造、划分大地构造单元的重要资料。需要说明的是，这里的“区域”一词，没有绝对大小的概念，如为了寻找储油构造，整个沉积盆地所产生的重力异常称为区域重力异常；如果为了在储油构造上直接勘探油气，则相对油气层引起的重力异常来说，储油构造所引起的重力异常就是区域重力异常。
局部重力异常(Local gravity anomalies)：由埋藏较浅的区域的地质体的密度异常所引起的重力异常，也称为剩余重力异常、局部布格异常等，其表示地下地质体密度分布不均匀所造成的引力垂直分量的变化。局部重力异常的特点是重力变化梯度大(变换频率快)。
为了反演目标体的密度，通过重力测量设备，测量针对该目标体所设测量区域各测量点处的重力数据，进而对重力数据进行纬度改正、地形改正等处理，得到各测量点处布格重力异常，然后剔除各测量点处布格重力异常中的区域重力异常，得到各测量点处的局部重力异常，最后通过各测量点处的局部重力异常对目标体进行体积反演，得到目标体三维空间内的密度分布。
上述对目标体进行体积反演所使用的密度反演公式为：
Figure BDA0003148850540000071
其中，data(x,y,z)表示在测量点(x，y，z)处目标体的局部重力异常，当z＝0时，测量点位于地面，σ(ξ,η,ζ)表示地下点(ξ,η,ζ)处的密度，M代表重力常数。
由于测量区域各测量点是二维分布的，即测量点数量为Nx*Ny，而进行体积反演所要得到的是三维空间内的密度分布，即得到目标体内Nz*Nx*Ny个位置点的密度值，显然是个欠定问题，即通过相关技术所得到的密度分布并不准确。
为了解决上述体积反演所得密度分布的不准确的技术问题，本发明实施例提供一种密度反演方法，包括：
获取目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常；其中，待测目标体所在区域位于目标测量区域内，待测目标体为指定深度处的地质体；
获取待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息；其中，指定边界为目标测量区域的边界；
基于距离信息以及指定深度，确定针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
将每一测量点处待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到待测目标体在横向截面上的密度分布；
其中，层密度反演公式为：密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式。
本发明实施例所提供的上述方案中，由于层密度反演公式为密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式，因此，利用层密度反演公式计算所得到的密度分布，可以理解在反演深度附件密度不随深度变化，仅考虑横向界面上的密度变化，从而使得密度反演可以得到定解，提高了密度反演所得密度分布的准确性。
需要说明的是，本发明实施例可以应用于各类电子设备，例如，个人电脑、服务器、智能终端以及其他具有数据处理能力的设备。并且，本发明实施例提供的密度反演方法可以通过软件、硬件或软硬件结合的方式实现。
下面将结合附图对本发明实施例提供的密度反演方法进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供的一种密度反演方法，可以包括如下步骤：
S101，获取目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常；其中，待测目标体所在区域位于目标测量区域内，待测目标体为指定深度处的地质体；
其中,上述待测目标体为指定深度处的地质体，该地质体可以理解为地下三维区域。例如，当需要测量位于地下，指定深度为500m处开始向下的长100m，宽50m，高50m的三维区域内密度分布时，则该地下三维区域即可视为待测目标体。指定深度即目标体的埋深。
目标测量区域是针对待测目标体所设置的测量重力场值的区域。为了进行密度反演，需要基于所测量的重力场值，确定待测目标体在地面的局部重力异常，其中，待测目标体在地面的局部重力异常指由于待测目标体的密度异常引起地面重力场值的异常。
目标测量区域是划定的用于采集重力场值的区域。理论上，目标测量区域的范围越大越好，范围越大以为可以采集到更大范围的重力场值。
为提高反演所得密度的准确性，在获取布格重力异常之前，需要针对待测目标体确定测量重力大小的测量区域，以及测量区域内测量点在测量区域内的分布位置，也就是说，在获取布格重力异常之前，需要确定测量点的坐标、测量间距(即相邻测量点之间的距离)以及测量区域的边界。
为了更清楚的阐述本发明实施例的技术方案，给出本发明发明人提出的场宽度定义：
重力场宽度定义：重力场宽度ΔX为基本场(单位密度场)最大绝对值下降80％(约1分贝，10log)处到绝对最大值点的水平距离。重力场空间展布越宽，场宽度越大，截频越小。点x处的重力场的场值Gzx与重力场的最大值Gz0比值为：
Figure BDA0003148850540000091
由上述公式可知，当比值为0.8时，α约为21.83°。
本发明实施例中，测区边界可以从待测目标体的边界处始，测区边界大于等于指定深度的2倍。如果存在多个目标体，则测区边界大于等于最深的指定深度的2倍。
本发明实施例中，相多个测量点中相邻测量点之间的间距与指定深度满足预设条件。
可选的，在一种实现方式中，上述预设条件为：
Figure BDA0003148850540000092
其中，ΔX为相邻测量点之间的间距，h为指定深度，a为预设参数。
可选的，为了使得测得的重力数据可恢复，上述a可以为2.5，即测量间距小于等于指定深度的2.5分之一，即：
Figure BDA0003148850540000093
根据重力场宽度的定义，以重力场宽度测量时可以保证在最大重力场值附近(幅值变化1～94.2％的范围内)至少有一点被测量，从而保证测量所得到的重力场曲线的形状畸变不会太大，或者说，深度大于等于2.5倍测量间距的异常可以被很好的记录在测量所得到的重力数据中。
其次，深度大于等于2.5倍测量间距的异常的截频变化适中。若以场宽度作为测量间距，则截频处幅值为最大幅值的约28.7％，高频略有损失。若以2倍场宽度作为测量间距，则截频处幅值为最大幅值的约53.5％，中高频损失严重。若以场宽度/2作为测量间距，则截频处幅值为最大幅值的约8.2％，几乎无损。因此，测量间距小于场宽度，则测量点太密集，测量间距大于场宽度，则测量点太稀疏，在场宽度附近最佳。
在确定了测区边界和相邻测量点之间的间距的情况下，可以计算各个测量点的坐标，从而可以在各测量点处测得布格重力异常，并进一步计算出各个测量点处待测目标体的局部重力异常。局部重力异常具体计算方式将在后续详细介绍，本发明实施例在此不再赘述。
S102，获取待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息；其中，指定边界为目标测量区域的边界；
其中，待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息为：中心位置与指定边界之间的距离值，若目标测量区域为圆形区域，则距离信息可以理解为目标测量区域的区域半径。
S103，基于距离信息以及指定深度，确定针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
其中，目标反演深度在不同情况下可以是不同的，目标反演深度可以为指定深度，也可以为基于指定深度所确定的等效深度，其中，等效深度指某深度异常截断后，与其特征函数频率响应最接近的格林函数所具有的深度，在本发明实施例中被称为该截断异常的等效深度。也就是说，反演所用的深度，不一定采用目标层真实深度，它受到数据采集范围的影响，如果采集范围大于目标埋深的2倍，可以采用真实深度进行反演，否则，需要用小于真实深度的等效深度进行反演。
S104，将每一测量点处待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到待测目标体在横向截面上的密度分布；其中，层密度反演公式为：密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式。
其中，在纵向截面密度不变即目标体内三维点的密度σ(x,y,h)在h附近不随深度变化，此时，对上述密度反演公式进行形变，可以得到形变公式：
data(x,y,h)＝∫∫σ(ξ,η,h)G(x-ξ,y-η,h)Δhdξdη
即本发明实施例所提及的层密度反演公式，进而将每一测量点处待测目标体的局部重力异常代入层密度反演公式，即可得到测目标体在横向截面上的密度分布。
本发明实施例所提供的上述方案中，由于层密度反演公式为密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式，因此，利用层密度反演公式计算所得到的密度分布，可以理解在反演深度附件密度不随深度变化，仅考虑横向界面上的密度变化，从而使得密度反演可以得到定解，提高了密度反演所得密度分布的准确性。
基于图1的实施例，如图2所示，本发明的另一实施例所提供的密度反演方法，上述S104，包括：
S1041，确定预设的层密度反演公式对应的在波数域的波数表达式；
其中，预设的层密度反演公式对应的在波数域的波数表达式为：
Figure BDA0003148850540000111
其中，k为波数，F(σ)为密度傅里叶变换，F(data)为多个测量点处待测目标体的局部重力异常的傅里叶变换，M为引力常数，Δh为待测目标体的厚度，h为目标反演深度。
对于Δh可以将它作为一个将结果变换为合理密度区间的一个参数使用。也就是说，反演计算过程中，不考虑厚度的影响，则波数表达式还可为表达为：
Figure BDA0003148850540000112
其中，scal为比例因子，作用于反演结果σ’，将反演结果转换到合理的范围内。
S1042，基于待测目标体的最大深度，确定波数表达式的最小波数，并基于待测目标体的最小深度，确定波数表达式的最大波数；
其中，可以最小波数＝2.5π/最大深度，而最大波数＝2.5π/最小深度。
通过控制最大最小波数，可以控制反演进行的频段范围，进而可以控制反演结果的信噪比。当异常中高频信噪比较低时，可以减小最大波数，当异常中低频端信噪比较低时，可以提高最小波数。
S1043，将波数表达式转换为波数范围在最大波数和最小波数之间的表达式，作为目标波数表达式；
其中，K＝(kx2+ky2)1/2,当k在最大最小波数之间时，将对应的K＝(kx2+ky2)1/2,当k在最大最小波数之间作为目标波数表达式。
S1044，将每一测量点处待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入目标波数表达式，得到目标反演深度处的针对密度分布的傅里叶变换表达式；
其中，在确定目标波数表达式后，即可将每一测量点处待测目标体的局部重力异常和目标反演深度代入到目标波数表达式，进而得到针对密度分布的傅里叶变换表达式。
S1045，对傅里叶变换表达式进行傅里叶逆变换，得到目标反演深度处横向截面上的密度分布，作为待测目标体在横向截面上的密度分布。
在得到傅里叶变换表达式后，可以对傅里叶变换表达式进行傅里叶逆变换，从而可以得到目标反演深度处横向截面上的密度分布。对傅里叶变换表达式进行傅里叶逆变换与现有技术相同，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的上述方案中，由于层密度反演公式为密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式，因此，利用层密度反演公式计算所得到的密度分布，可以理解在反演深度附件密度不随深度变化，仅考虑横向界面上的密度变化，从而使得密度反演可以得到定解，提高了密度反演所得密度分布的准确性。
基于图1的实施例，如图3所示，本发明的另一实施例所提供的密度反演方法，上述S103，包括：
S1031，判断距离信息与指定深度之间的大小关系是否满足预设差异条件；
其中，波数表达式可以看作是用一个高通率器对局部重力异常进行滤波，高频部分将被放大，进而意味着分辨率将会提高。同时，公式中目标反演深度h和厚度△h是未知的，反演所用的目标反演深度h，不一定为待测目标体的指定深度，其受到测量区域的范围的影响，如果距离信息大于指定深度的2倍，可以判定距离信息与指定深度之间的大小关系满足预设差异条件，执行步骤S1032，否则，判定距离信息与指定深度之间的大小关系不满足预设差异条件若满足，执行步骤S1033。
S1032，将指定深度作为针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
其中，在距离信息大于指定深度的2倍时，可以直接将指定深度作为目标反演深度。
S1033，基于距离信息与指定深度，计算待测目标体的等效深度，作为针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度。
通常重力数据的采集是有限宽度的，通常设计测量区域的范围是不小于待测目标体的指定深度的2倍，此时，对超过2倍指定深度的范围的重力数据无法被采集，也就是说，所得到的重力曲线会被截断。截断所舍弃部分是格林函数中低频部分，即通过加权后，丢掉了低频部分，使得频率变高，这也就意味着，深度变浅。从而当使用指定深度作为目标反演深度，为使结果不准确，因此，本发明实施例提出通过计算待测目标体的等效深度，作为针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度。具体计算方式将在后续详细描述，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的上述方案中，由于层密度反演公式为密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式，因此，利用层密度反演公式计算所得到的密度分布，可以理解在反演深度附件密度不随深度变化，仅考虑横向界面上的密度变化，从而使得密度反演可以得到定解，提高了密度反演所得密度分布的准确性。
基于图3的实施例，如图4所示，本发明的另一实施例所提供的密度反演方法，上述S1033，包括：
S1033a，基于指定窗口函数与重力格林函数，确定距离信息对应的加窗格林函数；其中，指定窗口函数的窗口范围基于距离信息确定；
其中，加窗格林函数为：
Figure BDA0003148850540000141
其中，GW为重力格林函数，hw为距离信息。
S1033b，将指定深度代入加窗格林函数，得到指定深度的格林函数值，作为参考格林函数值；
其中，在得到加窗格林函数后，可以将将指定深度代入加窗格林函数，得到指定深度的格林函数值，作为参考格林函数值。
S1033c，基于重力格林函数，确定对应的格林函数值与参考格林函数值差值最小的深度值，作为等效深度。
其中，把指定深度作为变量，只要找到在不截断情况下与能使格林函数最佳逼近重力格林函数的深度，就可以求出一个等效深度的格林函数，采用该深度的格林函数用于反演计算，就可以得到一个密度的最佳估计。
也就是说，记Gd为等效深度的格林函数，等效深度为d。为了得到d，需使Gd与重力格林函数GW的误差和为最小，即计算min||GW-Gd||。
一般而言，可以采用非线性最小二乘可以求得等效深度d。
本发明实施例所提供的上述方案中，由于层密度反演公式为密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式，因此，利用层密度反演公式计算所得到的密度分布，可以理解在反演深度附件密度不随深度变化，仅考虑横向界面上的密度变化，从而使得密度反演可以得到定解，提高了密度反演所得密度分布的准确性。
可选的，在一实施例中，多个测量点中相邻测量点之间的间距与指定深度满足预设条件；
此时，基于图1的实施例，如图5所示，本发明的另一实施例所提供的密度反演方法，上述S101，包括：
S1011，获取目标测量区域内多个测量点处的布格重力异常；
S1012，针对每一测量点，基于多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处待测目标体的布格重力异常，作为该测量点处的第一异常，并基于多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处待测目标体对应参考体的区域重力异常，作为该测量点处的第二异常；参考体为深度大于指定深度的地质体；
其中，对于任意地质体所产生的重力场而言，地质体的埋深越浅，地质体所产生的重力场的场宽度越小，在相邻点所测量的重力场场值的变化越大，地质体的埋深越深，地质体所产生的重力场的场宽度越大，在相邻点所测量的重力场场值变化越小。
具体的，对重力场进行泰勒级数展开，可得表达式：
Figure BDA0003148850540000151
其中，q是重力场，Gi表示格林函数级数展开中i阶导数项的部分，σ为密度。
以单倍测量间距进行采样，在两倍测量间距的场值中，三阶导数项与总场值比的绝对最大值约为1.24％，四阶导数项与总场值比的绝对最大值约为0.2％，高阶导数项可以忽略。其意味着，以单倍测量间距采样时，在重力场的场宽度大于等于两倍测量间距的重力场场值可用相邻点低阶多项式表达，且是递推关系，即重力场的可递推表达式为：
grn(x,y)＝gln(x,y)+gr(n+1)(x,y)
其中，grn(x,y)为以2n倍测量间距时进行测量时所得到的布格重力异常，gln(x,y)为以2n倍测量间距进行测量时所得到的局部重力异常，gr(n+1)(x,y)为以2n+1倍测量间距进行测量时所得到的布格重力异常。
变换公式可得：
gln(x,y)＝grn(x,y)-gr(n+1)(x,y)
也就是说，可以认为较浅深度的目标体的布格重力异常data(h)由该深度的局部重力异常local(h)与较深深度的地质体的布格重力异常data(h+△h)叠加而成，即：
data(h)＝local(h)+data(h+△h)
变换公式可得：
local(h)＝data(h)-data(h+△h)
其中，h为较浅深度的目标体的深度，h+△h为较深深度的地质体的深度，△h为较深深度的地质体与较浅深度的目标体之间深度差值。
基于上述原理，本发明实施例将待测目标体的布格重力异常，作为该测量点处的第一异常，对应上述公式中的grn(x，y)或data(h)，并将深度为指定深度与相邻测量点之间的间距之和的参考体的布格重力异常，作为该测量点处的第二异常，对应上述公式中的gr(n+1)(x，y)或data(h+△h)。
S1013，针对每一测量点，计算该测量点处的第一异常和第二异常的差，作为该测量点处待测目标体的局部重力异常。
其中，由上述所阐述的内容可知，第一异常和第二异常的差即为该测量点处待测目标体的局部重力异常。通过本发明实施例上述方案可以获取到待测量的目标体的准确局部重力异常。
本发明实施例所提供的上述方案中，由于层密度反演公式为密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式，因此，利用层密度反演公式计算所得到的密度分布，可以理解在反演深度附件密度不随深度变化，仅考虑横向界面上的密度变化，从而使得密度反演可以得到定解，提高了密度反演所得密度分布的准确性。
进一步的，由于待测目标体的布格重力异常是由待测目标体的局部重力异常和较深处的布格重力异常叠加而成，而较深处的布格重力异常等价于参考体的区域重力异常，因此，通过计算第一异常和第二异常的差可以得到待测目标体准确的局部重力异常，因此，基于待测目标体的局部重力异常对待测目标体进行密度反演，可以反演得到准确的待测目标体的密度分布，进而进一步提高了密度反演所得密度分布准确性。
基于上述实施例提供的密度反演方法，如图6所示，本发明实施例还提供了一种密度反演装置，装置包括：
异常获取模块601，用于获取目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常；其中，待测目标体所在区域位于目标测量区域内，待测目标体为指定深度处的地质体；
信息获取模块602，用于获取待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息；其中，指定边界为目标测量区域的边界；
深度确定模块603，用于基于距离信息以及指定深度，确定针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
密度确定模块604，用于将每一测量点处待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到待测目标体在横向截面上的密度分布；其中，层密度反演公式为：密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式。
可选的，在一实施例中，密度确定模块，具体确定预设的层密度反演公式对应的在波数域的波数表达式；基于待测目标体的最大深度，确定波数表达式的最小波数，并基于待测目标体的最小深度，确定波数表达式的最大波数；将波数表达式转换为波数范围在最大波数和最小波数之间的表达式，作为目标波数表达式；将每一测量点处待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入目标波数表达式，得到目标反演深度处的针对密度分布的傅里叶变换表达式；对傅里叶变换表达式进行傅里叶逆变换，得到目标反演深度处横向截面上的密度分布，作为待测目标体在横向截面上的密度分布。
可选的，在一实施例中，深度确定模块，具体用于判断距离信息与指定深度之间的大小关系是否满足预设差异条件；若满足，将指定深度作为针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；若不满足，基于距离信息与指定深度，计算待测目标体的等效深度，作为针对待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度。
可选的，在一实施例中，深度确定模块，具体用于基于指定窗口函数与重力格林函数，确定距离信息对应的加窗格林函数；其中，指定窗口函数的窗口范围基于距离信息确定；将指定深度代入加窗格林函数，得到指定深度的格林函数值，作为参考格林函数值；基于重力格林函数，确定对应的格林函数值与参考格林函数值差值最小的深度值，作为等效深度。
可选的，在一实施例中，多个测量点中相邻测量点之间的间距与指定深度满足预设条件；
异常获取模块，具体用于获取目标测量区域内多个测量点处的布格重力异常；针对每一测量点，基于多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处待测目标体的布格重力异常，作为该测量点处的第一异常，并基于多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处待测目标体对应参考体的区域重力异常，作为该测量点处的第二异常；参考体为深度大于指定深度的地质体；针对每一测量点，计算该测量点处的第一异常和第二异常的差，作为该测量点处待测目标体的局部重力异常。
本发明实施例所提供的上述方案中，由于层密度反演公式为密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式，因此，利用层密度反演公式计算所得到的密度分布，可以理解在反演深度附件密度不随深度变化，仅考虑横向界面上的密度变化，从而使得密度反演可以得到定解，提高了密度反演所得密度分布的准确性。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，包括处理器701、通信接口702、存储器703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信，
存储器703，用于存放计算机程序；
处理器701，用于执行存储器703上所存放的程序时，实现上述上述实施例所提供的方法步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一密度反演方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一密度反演方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种密度反演方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常；其中，所述待测目标体所在区域位于所述目标测量区域内，所述待测目标体为指定深度处的地质体；
获取所述待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息；其中，所述指定边界为所述目标测量区域的边界；
基于所述距离信息以及所述指定深度，确定针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和所述目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到所述待测目标体在横向截面上的密度分布；
其中，所述层密度反演公式为：密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和所述目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到所述待测目标体在横向截面上的密度分布，包括：
确定预设的层密度反演公式对应的在波数域的波数表达式；
基于所述待测目标体的最大深度，确定所述波数表达式的最小波数，并基于所述待测目标体的最小深度，确定所述波数表达式的最大波数；
将所述波数表达式转换为波数范围在所述最大波数和最小波数之间的表达式，作为目标波数表达式；
将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入所述目标波数表达式，得到所述目标反演深度处的针对密度分布的傅里叶变换表达式；
对所述傅里叶变换表达式进行傅里叶逆变换，得到所述目标反演深度处横向截面上的密度分布，作为所述待测目标体在横向截面上的密度分布。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述距离信息以及所述指定深度，确定针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度，包括：
判断所述距离信息与所述指定深度之间的大小关系是否满足预设差异条件；
若满足，将所述指定深度作为针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
若不满足，基于所述距离信息与所述指定深度，计算所述待测目标体的等效深度，作为针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述距离信息与所述指定深度，计算所述待测目标体的等效深度，包括：
基于指定窗口函数与重力格林函数，确定所述距离信息对应的加窗格林函数；其中，所述指定窗口函数的窗口范围基于距离信息确定；
将所述指定深度代入所述加窗格林函数，得到所述指定深度的格林函数值，作为参考格林函数值；
基于所述重力格林函数，确定对应的格林函数值与所述参考格林函数值差值最小的深度值，作为等效深度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个测量点中相邻测量点之间的间距与所述指定深度满足预设条件；
所述获取目标测量区域内多个测量点处所述待测目标体的局部重力异常，包括：
获取目标测量区域内多个测量点处的布格重力异常；
针对每一测量点，基于所述多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处所述待测目标体的布格重力异常，作为该测量点处的第一异常，并基于所述多个测量点处的布格重力异常，确定该测量点处所述待测目标体对应参考体的区域重力异常，作为该测量点处的第二异常；所述参考体为深度大于所述指定深度的地质体；
针对每一测量点，计算该测量点处的第一异常和第二异常的差，作为该测量点处所述待测目标体的局部重力异常。
6.一种密度反演装置，其特征在于，所述装置包括：
异常获取模块，用于获取目标测量区域内多个测量点处待测目标体的局部重力异常；其中，所述待测目标体所在区域位于所述目标测量区域内，所述待测目标体为指定深度处的地质体；
信息获取模块，用于获取所述待测目标体所在区域的中心位置与指定边界之间的距离信息；其中，所述指定边界为所述目标测量区域的边界；
深度确定模块，用于基于所述距离信息以及所述指定深度，确定针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；
密度确定模块，用于将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和所述目标反演深度，代入预设的层密度反演公式，得到所述待测目标体在横向截面上的密度分布；其中，所述层密度反演公式为：密度反演公式在纵向截面密度不变的情况下的形变公式。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述密度确定模块，具体确定预设的层密度反演公式对应的在波数域的波数表达式；基于所述待测目标体的最大深度，确定所述波数表达式的最小波数，并基于所述待测目标体的最小深度，确定所述波数表达式的最大波数；将所述波数表达式转换为波数范围在所述最大波数和最小波数之间的表达式，作为目标波数表达式；将每一测量点处所述待测目标体的局部重力异常和目标反演深度，代入所述目标波数表达式，得到所述目标反演深度处的针对密度分布的傅里叶变换表达式；对所述傅里叶变换表达式进行傅里叶逆变换，得到所述目标反演深度处横向截面上的密度分布，作为所述待测目标体在横向截面上的密度分布。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述深度确定模块，具体用于判断所述距离信息与所述指定深度之间的大小关系是否满足预设差异条件；若满足，将所述指定深度作为针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度；若不满足，基于所述距离信息与所述指定深度，计算所述待测目标体的等效深度，作为针对所述待测目标体进行密度反演时所利用的目标反演深度。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-5任一所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的方法步骤。
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