重磁位场分离及边界识别方法研究

发布时间：2017-08-15 07:26

  本文关键词：重磁位场分离及边界识别方法研究

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【摘要】：随着现代工业的不断发展,矿藏勘探程度的日益增加,目前我国浅地表已探明的矿产资源逐渐难以满足国民经济发展的需要,矿产资源勘查的关注对象已由以往的浅部矿转向了深部矿。重磁勘探对于实现地下不同地质体异常的有效分离,完成地质体分布、位置、产状及其地质含义的解释具有重要作用。同时,由于重磁勘探具有成本低、效率高、覆盖范围广、测量过程不受地域条件约束等特点,已经成为了地球物理勘探不可替代的重要方法。在重磁勘探中,由于实际测量得到的重磁数据是地下不同地质体引起的叠加异常,而这些异常是由地下不同埋深、不同规模地质体的综合反映,因此必须对这种叠加异常进行数据分析。目前,一方面可以通过对位场数据进行分离以获取不同埋深、不同规模地质体各自所产生的异常,进而分别予以研究;另一方面,可以对重磁异常数据进行边界增强,突出各地质体的边界,以实现快速的构造划分以及异常圈定,进而完成地质体异常范围的划分。论文以重磁位场数据处理技术研究为主线,在对传统异常分离、异常边界增强方法进行调研、试验、分析的基础上,讨论了传统方法的不足,并深入研究了以多尺度Curvelet分解理论为基础的粗、中、精不同尺度的异常分离方法,避免了传统“二分法”无法精细的在不同尺度上对地质体进行分离的缺陷。同时,深入研究并实现了基于偏微分方程的局部增强方法,提出了归一化索伯尔重磁异常边界增强方法以及形态学腐蚀与膨胀乘的边界增强方法,实现了在埋深大的弱异常边界增强的同时,达到不同深度异常边界均衡增强的目的。提出基于改进的Canny算子异常边界自动提取方法,使之更加适应实际数据中的连续边缘检测,为自动、快速、准确的异常边界定位提供了技术支持。具体而言,获得的研究成果主要包括以下:1、为了避免传统“二分法”难以精细的在多尺度上完成不同埋深与规模地质体叠加异常的有效分离问题,本文在深入研究Curvelet变换的多尺度分析性质及其去噪原理的基础上,得出了Curvelet多尺度分解后各层系数重构结果可以与地质体异常叠加分布的不同尺度分析相对应的结论。利用范围大、埋藏深的地质体通常表现为大尺度、平缓的异常分布,而范围小、埋藏浅的地质体通常具有小尺度、变化剧烈的异常分布的特点,通过模型试算,验证了curvelet变换的多尺度分析性质可以完成不同埋深与规模分布的叠加异常的多重分解目的。试验结果显示,该方法在对不同埋深与范围分布的重磁异常精细分离方面,较之切割法更具优势。进一步对实际重磁异常数据的处理结果表明,本方法能够有效的完成不同埋深与范围的叠加异常分离,为后续地质体物理含义的合理解释提供更加充分的信息。2、深入研究了重磁弱异常边界增强的方法,研究并实现了基于偏微分方程的局部增强方法,利用局部小区域的增强处理,缓解了采用全局操作所引起的增强后异常边缘发生形变的问题。为了同时完成深浅不同地质异常的边界识别,提出了归一化索伯尔的异常边界增强方法,采用nsob方法实现了强弱异常边界均衡增强的效果。提出了基于形态学腐蚀与膨胀乘的异常边界增强策略,采用形态学腐蚀与膨胀处理结果相乘的方法,并充分利用形态学膨胀方法对弱噪声的削弱功能以及形态学腐蚀方法对亮噪声的削弱功能,通过将两者相结合,达到了强弱异常边缘均衡增强的效果并降低了各类噪声的影响,使所获取的增强边缘更为连续。在对以上各类增强方法进行模型试算的基础上,对实际获取的重磁异常数据进行处理,获得了良好的异常边缘增强效果,为后续的异常边界可靠检测、异常边界定位、地质解释奠定基础。3、为了实现快速的构造划分以及异常圈定,需要实现异常的边界检测与定位。然而,由于重磁异常边缘在经过拉升或增强后,受采用的滤波器算子的大小限制所导致的地质体边界所产生的模糊或膨胀,难以准确表示各地质体真实边界。因此,提出了改进的canny算子异常边界自动提取方法,通过引入边界梯度的方向,利用边缘点所通常具有的统一、连续、缓变的梯度方向的特性以区别于噪声或增强所引起的边缘形变扩散,使其较之原canny方法更加适应实际数据中的连续边缘检测,为自动、快速、准确的异常边界定位提供了有力支持。本文在对前述各类方法进行模型试算的基础上,对实际采集的重磁异常数据进行了处理,并进一步结合处理结果对相关区域的地质构造特征及岩性分布特征进行了解释。重点针对云南永胜分水岭铜矿远景区开展的1:2万比例尺高精度磁法地面测量数据,采用本文所提出的Curvelet多层分解法,实现了该研究区域磁异常数据的多尺度位场分离。实际数据的处理结果显示,所提出的方法较之延拓法、切割法所得到的结果具有更为精细的多层次分析能力,证明了该方法在重磁位场分离与解释中具有良好应用前景。进一步,对该区域重磁数据进行了基于归一化索伯尔边界增强与形态学处理相结合的重磁异常边界增强处理,有效实现了强弱不同异常边界的均衡增强,并利用改进的Canny边缘检测方法,实现了地质体边界的精细提取。结合研究区的地质资料,完成了对研究区内地质构造特征以及岩性分布特征的解释。
【关键词】：重磁勘探 异常分析 Curvelet变换 边界增强 形态学
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.1;P631.2
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-12
• 第1章 引言12-18
• 1.1 研究目的及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 重磁位场分离13-15
• 1.2.2 异常边界增强15-16
• 1.3 论文主要研究内容与思路16-17
• 1.4 论文的创新点17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 重磁位场分离与边界分析基本理论18-40
• 2.1 位场分离基本方法18-30
• 2.1.1 徒手圆滑法18
• 2.1.2 趋势分析法18-19
• 2.1.3 匹配滤波法19-21
• 2.1.4 多次切割法21-22
• 2.1.5 插值切割法22-24
• 2.1.6 延拓分析法24-27
• 2.1.7 模型试算27-30
• 2.2 边界增强基本方法30-39
• 2.2.1 小子域滤波法30-32
• 2.2.2 归一化标准差法32
• 2.2.3 方向导数法32-34
• 2.2.4 总水平导数法34
• 2.2.5 垂向导数法34-35
• 2.2.6 总梯度模量法35
• 2.2.7 倾斜角法35-36
• 2.2.8Theta图法36-37
• 2.2.9 模型试算37-39
• 2.3 本章小结39-40
• 第3章 基于Curvelet的重磁异常分离40-61
• 3.1 小波与多尺度分析理论40-45
• 3.1.1 连续小波变换42-43
• 3.1.2 离散小波变换43-44
• 3.1.3 小波多尺度分解44-45
• 3.2 基于Curvelet的异常分离45-60
• 3.2.1 Curvelet变换基本理论45-55
• 3.2.2 重力模型的多尺度Curvelet处理55-60
• 3.3 本章小结60-61
• 第4章 重磁异常边界增强与检测61-92
• 4.1 重磁数据对比度增强61-73
• 4.1.1 平台直方图均衡61-62
• 4.1.2 Sigmoid变换62-63
• 4.1.3 双窗滤波增强63-65
• 4.1.4 分段线性增强65-67
• 4.1.5 基于偏微分方程的增强方法67-73
• 4.2 归一化索伯尔法73-75
• 4.3 数学形态学边界增强75-83
• 4.3.1 形态学滤波基本理论75-76
• 4.3.2 形态滤波性能分析76-79
• 4.3.3 基于形态学的边界增强方法79-83
• 4.4 重磁异常边界检测83-91
• 4.4.1 传统的边缘检测方法84-85
• 4.4.2 经典Canny边缘检测法85-89
• 4.4.3 优化的Canny边缘检测法89-91
• 4.5 本章小结91-92
• 第5章 实际重磁数据处理与信息获取92-112
• 5.1 云南永胜分水岭铜矿远景调查92
• 5.2 研究区概况92-94
• 5.3 研究区地球物理特征94-96
• 5.4 重磁异常处理与解释推断96-111
• 5.5 本章小结111-112
• 结论112-114
• 致谢114-115
• 参考文献115-121
• 攻读学位期间取得学术成果121

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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1 赵瑞珍;小波理论及其在图像、信号处理中的算法研究[D];西安电子科技大学;2001年

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本文编号：676956