專(zhuān)利名稱(chēng)：基于起伏地形的三維模型單元重磁異?？焖偬幚矸椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種勘探地球物理學(xué)領(lǐng)域中、三維模型單元的重磁異?？焖偬幚矸?法。
背景技術(shù)：
勘探地球物理學(xué)也稱(chēng)應(yīng)用地球物理學(xué)，其主要分支學(xué)科有重力勘探、磁法勘探、 電法勘探、地震勘探、地球物理測(cè)井和放射性勘探，其中重力勘探和磁法勘探簡(jiǎn)稱(chēng)重磁。
數(shù)據(jù)運(yùn)算是勘探地球物理學(xué)中的一項(xiàng)重要工作?？碧降厍蛭锢韺W(xué)中的數(shù)據(jù)運(yùn)算通 常分為正演和反演兩大類(lèi)型。
正演，就是計(jì)算某種人為構(gòu)建的模型產(chǎn)生的場(chǎng)值，即事先根據(jù)物理和數(shù)學(xué)理論知 識(shí)，推算出模型所能產(chǎn)生的場(chǎng)值的理論數(shù)學(xué)公式，然后根據(jù)理論公式進(jìn)行計(jì)算。因而，正演 計(jì)算出來(lái)的值是理論上的值。
正演計(jì)算是針對(duì)特定的模型進(jìn)行的計(jì)算；不同形狀(產(chǎn)狀)的模型，會(huì)有不同的計(jì) 算過(guò)程和計(jì)算復(fù)雜度。
反演，是從由專(zhuān)業(yè)測(cè)量?jī)x器在地表測(cè)量得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)、通過(guò)一定的理論和算法、 去推測(cè)地下可能存在的地質(zhì)體(場(chǎng)源)的形狀和所在深度。
重磁中的反演計(jì)算通常需要基于正演計(jì)算來(lái)進(jìn)行。
重磁反演計(jì)算的算法通常有二維反演和三維反演，隨著重磁研究的深入，基于二 維的重磁反演已經(jīng)難以滿足全方位確定地質(zhì)構(gòu)造精細(xì)展布的高要求，因而重磁反演逐步發(fā) 展到三維反演。
重磁反演中，反演模型可歸納為兩類(lèi)物性模型和形態(tài)模型。
物性模型，通常是將地下空間與觀測(cè)異常對(duì)應(yīng)的地質(zhì)場(chǎng)源區(qū)域離散化成離散單 元，通過(guò)反演方法確定各離散單元的物性，如密度或磁化率等，由物性的分布及變化確定場(chǎng) 源的實(shí)際分布情況。
針對(duì)于物性三維反演，通常都要將地下場(chǎng)源剖分成(離散化)規(guī)則的三維組合三維 模型單元，其中的任一三維模型單元簡(jiǎn)稱(chēng)三維單元，如圖2三維反演模型示意圖所示，三維 單元是一個(gè)長(zhǎng)方體。
三維單元的正演計(jì)算是三維反演的一個(gè)基礎(chǔ)性工作。然而，面對(duì)眾多的三維單元， 如果采用通常的方法去計(jì)算，會(huì)令計(jì)算量特別巨大，從而使得計(jì)算時(shí)間成為一個(gè)天文數(shù)字， 導(dǎo)致實(shí)際問(wèn)題無(wú)法解決。
以一個(gè)三維密度模型的正演公式說(shuō)明剖分模型的正演情況，如圖2所示的組合三 維模型區(qū)域，由已知的理論公式可得，其中任一地質(zhì)體單元J·在觀測(cè)點(diǎn)/Yu^ ζ)的重力異 常為Agj(x,y,z) = Δg/XJ^Z) = Ο^ΣΣΣ -■
權(quán)利要求
1.一種基于起伏地形的三維模型單元重磁異?？焖偬幚矸椒?，其特征在于所述方法 包括下列步驟1)、地下場(chǎng)源三維模型單元剖分；2)、地形觀測(cè)點(diǎn)三維網(wǎng)格剖分；3)、計(jì)算并存儲(chǔ)三維模型單元的等效幾何格架；4 )、通過(guò)等效幾何格架計(jì)算地形觀測(cè)點(diǎn)上的重磁異常。
2.如權(quán)利要求1所述的基于起伏地形的三維模型單元重磁異?？焖偬幚矸椒ǎ涮卣?在于，所述地下場(chǎng)源三維模型單元剖分為將地下場(chǎng)源的三維空間范圍區(qū)域進(jìn)行均勻剖分， 形成由眾多規(guī)則長(zhǎng)方體三維模型單元組成的三維組合模型；一旦模型的剖分關(guān)系確定下 來(lái)，在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中不再發(fā)生變化。
3.如權(quán)利要求1所述的基于起伏地形的三維模型單元重磁異?？焖偬幚矸椒ǎ涮卣?在于，所述地形觀測(cè)點(diǎn)三維網(wǎng)格剖分為將起伏地形上的觀測(cè)點(diǎn)所在的三維空間進(jìn)行剖分， 形成三維網(wǎng)格，使得這個(gè)三維網(wǎng)格包含所有的觀測(cè)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于起伏地形的三維模型單元重磁異常快速處理方法，其特征 在于，所述計(jì)算并存儲(chǔ)三維模型單元的等效幾何格架為Agj(x,y,z) =σ JSj(XtytZ)；其中5·/石J^)與物性無(wú)關(guān)，只與幾何參數(shù)有關(guān)，稱(chēng)為幾 何格架；為了計(jì)算整個(gè)地下三維空間場(chǎng)源在一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處產(chǎn)生的重磁異常，需要計(jì)算每一個(gè)三 維模型單元在這個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處的幾何格架值；幾何格架計(jì)算上有3個(gè)等效關(guān)系平移等效性、互換對(duì)稱(chēng)性和層間等效性；利用3個(gè)等效關(guān)系，計(jì)算3個(gè)維度的等效幾何格架值并存儲(chǔ)起來(lái)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于起伏地形的三維模型單元重磁異?？焖偬幚矸椒ǎ涮卣?在于，所述通過(guò)等效幾何格架計(jì)算地形觀測(cè)點(diǎn)上的重磁異常為通過(guò)三維模型單元在水平網(wǎng)格觀測(cè)面上的幾何格架值，利用插值方法近似計(jì)算起伏地 形上的觀測(cè)點(diǎn)的重磁異常。
6.如權(quán)利要求5所述的基于起伏地形的三維模型單元重磁異常快速處理方法，其特征 在于計(jì)算某一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上的重磁異常時(shí)，先定位尋找到該觀測(cè)點(diǎn)在垂直方向上、該觀測(cè)點(diǎn) 附近的2個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，計(jì)算出這2個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的重磁異常，然后線性插值計(jì)算它們的重磁異常， 作為該觀測(cè)點(diǎn)的重磁異常；起伏地形上所有觀測(cè)點(diǎn)的計(jì)算方法相同。全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于起伏地形的三維模型單元重磁異?？焖偬幚矸椒ǎㄏ铝胁襟E1)、地下場(chǎng)源三維模型單元剖分；2)、地形觀測(cè)點(diǎn)三維網(wǎng)格剖分；3)、計(jì)算并存儲(chǔ)三維模型單元的等效幾何格架；4)、通過(guò)等效幾何格架計(jì)算地形觀測(cè)點(diǎn)上的重磁異常。本發(fā)明是一種通過(guò)三維模型單元快速處理在起伏地形觀測(cè)點(diǎn)上產(chǎn)生的重磁異常的方法，該方法克服了傳統(tǒng)方法上的巨大計(jì)算量瓶頸問(wèn)題，并且借助于三維單元在水平觀測(cè)面上重磁異常的等效計(jì)算，直接并快速地計(jì)算起伏地形上的重磁異常。
文檔編號(hào)G06T17/05GK102034271SQ20101061007
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者姚長(zhǎng)利, 孟小紅, 張晨, 張聿文, 李淑玲, 鄭元滿 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)