磁总场异常及其梯度联合反演方法研究

发布时间：2019-02-13 16:58

【摘要】：随着已有磁测数据的积累、磁测技术的发展以及观测平台的增加,多个观测高度、多种数据类型的磁异常使得我们有可能采用三维磁化率反演方法研究地下空间磁性体的精细结构。论文以磁总场异常及其梯度作为研究对象,研究不同阶次磁异常数据之间的联合反演方法。同时为了克服强剩磁条件下对磁总场异常及其梯度的影响,选择由磁总场异常转换计算得到的磁异常总模量,以及磁总场异常三方向梯度的总幅值(总梯度模)作为强剩磁条件下的主要研究对象。由于总磁场异常及其梯度的反演为线性过程,而总模量和总梯度模的反演过程为非线性过程,因而采用可同时满足此两种反演过程的常规物性反演方法进行求解,并对其反演流程及相关技术细节如最优正则化参数的选取、对数转换法实现物性边值约束、共轭梯度法求解线性方程等进行了详细叙述。然后在此基础上对场源体的形态与模型目标函数的关系进行了探讨,并提出了根据模型空间剖分方式和场源体形态的最优模型目标函数的初步构建策略,为后续章节通过修改模型目标函数实现约束反演提供思路。论文通过如下两种方式来实现磁总场异常及其梯度的联合反演：其一是增加数据信息量,其二是增加模型结构方面的信息量。针对第一条,基本思路为磁异常及其梯度数据同时加入拟合差函数中,充分利用多类型数据所包含的信息量来提高反演结果的稳定性。所采用的数据组合类型有两种,一般情况下的磁总场异常及其梯度联合反演,及强剩磁条件下的磁异常总模量和磁总场异常总梯度模联合反演。针对第二条,则是利用异常及其梯度数据中包含的场源位置和形态等结构方面的信息,将其提取并转换为可加入模型目标函数中的权系数,进而约束磁异常数据反演来提高计算结果的稳定性和可靠性。依据此思路本文选用概率成像法获取场源体边界,以及谱分析法估算场源体磁性底面埋深两种方法来实现自约束反演。通过大量二维与三维理论模型计算,将所有联合反演方法计算结果与非联合反演结果对比分析,讨论了联合反演方法的可靠性和优越性；并对各种方法均选用了相应的实际数据进行处理,验证了联合反演方法的有效性和实用性。
[Abstract]:With the accumulation of existing magnetic data, the development of magnetic measurement technology and the increase of observation platforms, many observation heights have been observed. The magnetic anomalies of various data types make it possible to study the fine structure of magnetic bodies in underground space by using three-dimensional magnetic susceptibility inversion method. In this paper, the joint inversion method between the magnetic anomaly data of different order is studied by taking the total magnetic field anomaly and its gradient as the object of study. In order to overcome the influence on the magnetic field anomaly and its gradient under the condition of strong remanence, the total modulus of the magnetic anomaly calculated by the transformation of the magnetic field anomaly is selected. And the total amplitude (total gradient mode) of the three direction gradient of the magnetic field anomaly is the main research object under the condition of strong remanence. Because the inversion of the total magnetic field anomaly and its gradient is a linear process, and the inversion process of the total modulus and the total gradient mode is a nonlinear process, the conventional physical inversion method, which can satisfy these two inversion processes, is used to solve the problem. The inversion process and related technical details, such as the selection of optimal regularization parameters, the realization of physical boundary value constraints by logarithmic transformation method and the solution of linear equations by conjugate gradient method, are described in detail. Then, the relationship between the shape of the field source and the objective function of the model is discussed, and the initial construction strategy of the optimal model objective function is put forward according to the pattern of the model space and the shape of the field source. It provides some ideas for the following chapters to realize constrained inversion by modifying the objective function of the model. In this paper, the following two methods are used to realize the joint inversion of the total field anomaly and its gradient: one is to increase the amount of data information, the other is to increase the amount of information in the structure of the model. In view of the first one, the basic idea is that the magnetic anomaly and its gradient data are added into the fitting difference function at the same time, and the amount of information contained in the multi-type data is fully utilized to improve the stability of the inversion results. There are two types of data combinations, the general total field anomaly and its gradient joint inversion, and the combined inversion of the total modulus of the magnetic anomaly and the total gradient mode of the total magnetic field anomaly under the condition of strong remanence. In view of the second rule, using the structural information of the source location and shape contained in the anomaly and its gradient data, it is extracted and converted into the weight coefficient in the objective function of the added model. Then the inversion of magnetic anomaly data is constrained to improve the stability and reliability of the calculation results. According to this idea, this paper uses the probability imaging method to obtain the boundary of the field source body and the spectral analysis method to estimate the buried depth of the magnetic bottom surface of the field source body to realize the self-constrained inversion. Through a large number of two-dimensional and three-dimensional theoretical models, the results of all joint inversion methods and non-joint inversion results are compared and analyzed, and the reliability and superiority of the joint inversion method are discussed. The practical data are used to process all kinds of methods, and the validity and practicability of the joint inversion method are verified.
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 唐阳纯 ,王金贵;受畸变电讯号的数学反演方法[J];爆炸与冲击;1981年02期

2 王印国;;空间域二度磁单界面反演方法[J];物探化探计算技术;1990年02期

3 舒勤,张有正;一种最小均方卷积反演方法[J];电子学报;1991年05期

4 吴建成,徐明华,田宗勇;共反射段相干反演方法及其应用[J];石油物探;2002年02期

5 冯敬英 ,周熙襄;等效源模型反演方法的效果[J];成都地质学院学报;1987年02期

6 范天锡;大气廓线统计反演方法的改进[J];气象;1988年05期

7 黎光清,董超华,吴保锁,刘全华,张文建;东亚地区高分辨率物理反演方法的数值试验:内部比较研究[J];大气科学;1991年01期

8 刘鹏程，，纪晨;改进的模拟退火－单纯形综合反演方法[J];地球物理学报;1995年02期

9 山秀明,李龙俊,冯振明,王衡鉴;逐层向下的递推反演方法[J];石油地球物理勘探;1997年02期

10 王若,王兴泰,卢元林,孙仁国,闫来福;用改进的佐迪反演方法进行二维电阻率图像重建[J];长春科技大学学报;1998年03期

相关会议论文 前10条

1 温一波;傅竹武;段永康;胡毅力;;地震图象重建技术中几种反演方法的适用性研究[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年

2 李霄龙;王喜臣;;似二度多边形界面重磁联合反演方法研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年

3 邹雅铭;关守军;;基于序贯高斯模拟的随机地震反演方法[A];中国地球物理2013——第二十专题论文集[C];2013年

4 王若;王妙月;;可控源音频大地电磁数据的反演方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第三卷(地球环境·工程地质与灾害)[C];2003年

5 张小路;;一种重磁反演方法的应用[A];1990年中国地球物理学会第六届学术年会论文集[C];1990年

6 王兴泰;王若;卢元林;孙仁国;;用改进的佐迪反演方法进行二维电阻率图像重建[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年

7 艾印双;郑天愉;刘鹏程;;自适应全局混合反演方法[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年

8 孔祥宁;;速度反演方法及其应用[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年

9 陈勇;韩波;陈小宏;;时间推移地震中的一种局域化反演方法[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年

10 李家蓉;;不同反演方法在塔北地区的应用[A];油气地球物理实用新技术——中国石化石油勘探开发研究院南京石油物探研究所2004年学术交流会论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前1条

1 王斌成;安徽局物测队 全三维岩性反演方法研究取得新成果[N];中煤地质报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 冯娟;变密度约束界面反演方法及在东北地区重力资料处理中的应用[D];中国地质大学(北京);2016年

2 李刚;海洋可控源电磁与地震资料构造联合反演方法研究[D];中国海洋大学;2015年

3 孙石达;磁总场异常及其梯度联合反演方法研究[D];中国地质大学;2016年

4 刘银萍;基于Extrapolation Tikhonov正则化算法的重力数据及梯度多分量数据的3D反演方法研究[D];吉林大学;2013年

5 吴军;大气CO_2辐射传输特性与反演方法研究[D];中国科学技术大学;2013年

6 陈睿;材料特性参量识别的混合反演方法及应用研究[D];湖南大学;2014年

7 相鹏;重震联合界面反演方法研究[D];中国石油大学;2009年

8 何方敏;综合孔径微波辐射成像统计反演方法研究[D];华中科技大学;2010年

9 贾真;均匀二度体位场正演与径向反演方法[D];吉林大学;2009年

10 敬荣中;地球物理非线性联合反演方法研究[D];中南大学;2002年

相关硕士学位论文 前10条

1 胡瑞卿;基于Bayes理论的遗传退火反演方法研究[D];长江大学;2015年

2 王彦[;多项式等效源反演方法研究[D];中国地质大学(北京);2015年

3 孙友权;高精度随机反演方法研究及其在SLG气田应用[D];成都理工大学;2015年

4 章国威;谱反演方法的研究及其应用[D];长江大学;2016年

5 刘鑫;叠后反演方法在H地区储层预测的应用研究[D];中国地质大学(北京);2016年

6 慧芳;核磁共振地下水探测信号分层多指数反演方法研究[D];吉林大学;2013年

7 王文涛;地震储层评价与预测的贝叶斯反演方法研究[D];中国地质大学;2008年

8 李秋辰;重力聚焦反演方法在长白山地区的应用与研究[D];吉林大学;2014年

9 李林峡;高精度谱反演方法研究与应用[D];成都理工大学;2012年

10 秦德文;基于谱反演的薄层预测与反演方法研究[D];中国石油大学;2009年

本文编号：2421757