本發(fā)明涉及磁異常數(shù)據(jù)處理，特別是一種基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、磁異常作為地質(zhì)體磁性分布不均勻的綜合反映，在推斷和識別地質(zhì)體邊界位置時具有獨特的優(yōu)勢，尤其是磁異常具有橫向分辨率高的優(yōu)勢；通常對磁異常資料進行地質(zhì)解譯前，需要對磁異常資料進行一系列處理和轉(zhuǎn)換，才能準(zhǔn)確地識別出地質(zhì)體的邊界信息，這些處理對于準(zhǔn)確識別地質(zhì)體的邊界信息至關(guān)重要，是進行高質(zhì)量地質(zhì)解譯的基礎(chǔ)；然而，傳統(tǒng)的磁異常處理和轉(zhuǎn)換方法存在諸多局限性，嚴(yán)重制約了磁異常資料在地質(zhì)解譯中的應(yīng)用效果；首先，常規(guī)的濾波方法雖然能夠在一定程度上改善信號質(zhì)量，但往往會導(dǎo)致異常界限模糊，顯著降低了線性構(gòu)造邊緣的識別精度，使得精確定位地質(zhì)體邊界變得困難；其次，這些方法對噪聲的壓制能力相對較弱，在實際勘探中磁異常數(shù)據(jù)常常受到各種噪聲的影響，例如儀器噪聲或環(huán)境噪聲，在信噪比較低的情況下，容易造成有用信息的丟失，特別是在地質(zhì)情況復(fù)雜的地區(qū)，異常信號強度往往較弱，更容易被噪聲所掩蓋，使得磁異常資料的解釋變得異常困難，可能導(dǎo)致重要的地質(zhì)信息被錯誤地過濾掉或被噪聲掩蓋。

2、但目前常見的解決方案存在諸多缺點，包括：現(xiàn)有的磁異常邊界信息識別方法主要分為數(shù)理統(tǒng)計類和導(dǎo)數(shù)分析類；其中數(shù)理統(tǒng)計類方法，例如歸一化標(biāo)準(zhǔn)偏差與小子域濾波，雖然可以通過改變窗口的大小來調(diào)節(jié)對噪聲的壓制作用和邊界分辨率，但難以同時兼顧兩者；大窗口雖然對噪聲壓制效果好，但會嚴(yán)重降低邊界的分辨率；小窗口雖然保留了較高的分辨率，但對噪聲的壓制效果不佳；導(dǎo)數(shù)分析類方法主要關(guān)注異常數(shù)據(jù)導(dǎo)數(shù)的變化特征，能在一定程度上提高橫向分辨率，但同時也會顯著放大噪聲干擾，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的應(yīng)用受到限制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于對磁異常數(shù)據(jù)進行邊界信息識別時，現(xiàn)有技術(shù)中難以同時兼顧對噪聲的壓制作用和邊界分辨率，在一定程度上提高橫向分辨率的同時會顯著放大噪聲干擾，導(dǎo)致邊界信息識別的準(zhǔn)確性受到影響等問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問題在于如何提供一種以壓制磁異常信號噪聲，提高磁異常體邊界信息分辨率為目的，引入磁梯度張量分量數(shù)據(jù)，利用磁梯度張量數(shù)據(jù)不受斜磁化干擾、對噪聲干擾壓制作用強和方向信息明顯的特點，通過計算突出邊界信息，更精準(zhǔn)地確定地質(zhì)體的邊界的方法。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法，其包括采集實測磁異常數(shù)據(jù)并進行預(yù)處理，得到化極后的網(wǎng)格化磁異常數(shù)據(jù)；基于所述化極后的網(wǎng)格化磁異常數(shù)據(jù)進行計算，得到磁梯度張量分量數(shù)據(jù)；對所述磁梯度張量分量數(shù)據(jù)進行邊界識別計算，得到邊界識別計算結(jié)果；利用所述邊界識別計算結(jié)果對地質(zhì)體邊界信息進行識別。

5、作為本發(fā)明所述基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述得到化極后的網(wǎng)格化磁異常數(shù)據(jù)包括對實測磁異常數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化處理和化極處理。

6、作為本發(fā)明所述基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法的一種優(yōu)選方案，其中：利用所述邊界識別計算對所述磁梯度張量分量數(shù)據(jù)進行信息增強，所述邊界識別計算的計算公式如下：

7、

8、其中，l為邊界識別計算結(jié)果，即包含地質(zhì)體邊界信息的二維數(shù)據(jù)矩陣；bxx為磁梯度張量分量中坐標(biāo)軸x方向分量的x方向?qū)?shù)數(shù)據(jù)；byy為磁梯度張量分量中坐標(biāo)軸y方向分量的y方向?qū)?shù)數(shù)據(jù)；bzz為磁梯度張量分量中坐標(biāo)軸z方向分量的z方向?qū)?shù)數(shù)據(jù)。

9、作為本發(fā)明所述基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對地質(zhì)體邊界信息進行識別包括利用matlab或surfer程序?qū)吔缱R別計算結(jié)果進行可視化，生成平面等值線圖，并利用邊界識別計算結(jié)果的極值信息提取地質(zhì)體的邊界信息，識別地質(zhì)體的邊界；所述利用邊界識別計算結(jié)果l的極值信息提取地質(zhì)體的邊界信息包括：在所述平面等值線圖中對所述邊界識別計算結(jié)果l進行判斷，若點p的邊界識別計算結(jié)果lp＞左側(cè)的邊界識別計算結(jié)果lp左和右側(cè)的邊界識別計算結(jié)果lp右，則判定點p的邊界識別計算結(jié)果lp為極值，點p為極值點并進行記錄；若點p的邊界識別計算結(jié)果lp＞上側(cè)的邊界識別計算結(jié)果lp上和下側(cè)的邊界識別計算結(jié)果lp下，則判定點p的邊界識別計算結(jié)果lp為極值，點p為極值點并進行記錄；若點p的邊界識別計算結(jié)果lp≤左側(cè)的邊界識別計算結(jié)果lp左或右側(cè)的邊界識別計算結(jié)果lp右，且點p的邊界識別計算結(jié)果lp≤上側(cè)的邊界識別計算結(jié)果lp上或下側(cè)的邊界識別計算結(jié)果lp下，則判定點p的邊界識別計算結(jié)果lp不為極值，點p不為極值點，不進行記錄；將記錄的極值點進行結(jié)合，得到邊界識別計算結(jié)果l的極值信息。

10、作為本發(fā)明所述基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述邊界識別計算結(jié)果的極值信息的具體公式如下：

11、[l(i,j)≥l(i+1,j)∩l(i,j)≥l(i-1,j)]∪[l(i,j)≥l(i,j+1)∩l(i,j)≥l(i,j-1)]

12、其中，l(i,j)為點(i,j)的邊界識別計算結(jié)果l；i為橫坐標(biāo)；j為縱坐標(biāo)；所述識別地質(zhì)體的邊界為根據(jù)就近原則，將所有的邊界識別計算結(jié)果l的極值點連接為數(shù)條封閉或半封閉的曲線，其中對應(yīng)的曲線等效視為地質(zhì)體的邊界。

13、作為本發(fā)明所述基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述得到磁梯度張量分量數(shù)據(jù)包括以下步驟：對所述化極后的網(wǎng)格化磁異常數(shù)據(jù)進行擴邊計算，得到擴邊后的磁異常數(shù)據(jù)；對所述擴邊后的磁異常數(shù)據(jù)進行頻率域傅里葉換算，得到磁梯度張量分量數(shù)據(jù)；所述擴邊計算包括上方區(qū)域、下方區(qū)域、左側(cè)區(qū)域以及右側(cè)區(qū)域。

14、作為本發(fā)明所述基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述磁梯度張量分量數(shù)據(jù)的計算公式如下：

15、

16、其中，bxx為磁梯度張量分量中坐標(biāo)軸x方向分量的x方向?qū)?shù)數(shù)據(jù)；sxx(u,v)為傅里葉換算后頻率域磁梯度張量bxx分量的頻譜；byy為磁梯度張量分量中坐標(biāo)軸y方向分量的y方向?qū)?shù)數(shù)據(jù)；syy(u,v)為傅里葉換算后頻率域磁梯度張量byy分量的頻譜；bzz為磁梯度張量分量中坐標(biāo)軸z方向分量的z方向?qū)?shù)數(shù)據(jù)；szz(u,v)為傅里葉換算后頻率域磁梯度張量bzz分量的頻譜；u為橫坐標(biāo)x的角頻率；v為縱坐標(biāo)y的角頻率；i為虛數(shù)單位；x為橫坐標(biāo)值；y為縱坐標(biāo)值。

17、第二方面，本發(fā)明為進一步解決磁異常數(shù)據(jù)處理中存在的安全問題，實施例提供了一種基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別系統(tǒng)，其包括：數(shù)據(jù)處理模塊，用于采集實測磁異常數(shù)據(jù)并進行網(wǎng)格化處理和化極處理，得到化極后的網(wǎng)格化磁異常數(shù)據(jù)；分量計算模塊，用于對化極后的網(wǎng)格化磁異常數(shù)據(jù)進行擴邊計算和頻率域傅里葉換算，得到磁梯度張量分量數(shù)據(jù)；識別計算模塊，用于對磁梯度張量分量數(shù)據(jù)進行邊界識別計算，得到包含地質(zhì)體邊界信息的二維數(shù)據(jù)矩陣；邊界識別模塊，用于對二維數(shù)據(jù)矩陣進行可視化，并利用二維數(shù)據(jù)矩陣的極值信息提取地質(zhì)體的邊界信息，識別地質(zhì)體的邊界。

18、第三方面，本發(fā)明實施例提供了一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其中：所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的一種基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法的任一步驟。

19、第四方面，本發(fā)明實施例提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其中：所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的一種基于磁梯度張量的磁異常邊界信息識別方法的任一步驟。

20、本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明通過以壓制磁異常信號噪聲，提高磁異常體邊界信息分辨率為目的，引入磁梯度張量數(shù)據(jù)，對噪聲干擾的壓制作用更強，使得地質(zhì)體邊界識別結(jié)果受斜磁化的影響小，能夠更加精準(zhǔn)地識別地質(zhì)體的邊界信息；通過對磁異常數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化處理和化極處理，使數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的空間分布格式，更加準(zhǔn)確地反映地下地質(zhì)體的磁性分布，為后續(xù)的精確分析奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；通過利用邊界識別計算方法對磁梯度張量的三個主要分量進行綜合分析，顯著提高了邊界識別的靈敏度和分辨率，能夠捕捉到常規(guī)方法難以識別的微弱邊界特征；通過利用邊界識別計算結(jié)果的極值信息識別地質(zhì)體邊界，突出邊界信息，保證了識別結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高識別結(jié)果的橫向分辨率。