专利名称：基于起伏地形的三维模型单元重磁异常快速处理方法
技术领域：
本发明涉及一种勘探地球物理学领域中、三维模型单元的重磁异常快速处理方 法。
背景技术：
勘探地球物理学也称应用地球物理学，其主要分支学科有重力勘探、磁法勘探、 电法勘探、地震勘探、地球物理测井和放射性勘探，其中重力勘探和磁法勘探简称重磁。
数据运算是勘探地球物理学中的一项重要工作。勘探地球物理学中的数据运算通 常分为正演和反演两大类型。
正演，就是计算某种人为构建的模型产生的场值，即事先根据物理和数学理论知 识，推算出模型所能产生的场值的理论数学公式，然后根据理论公式进行计算。因而，正演 计算出来的值是理论上的值。
正演计算是针对特定的模型进行的计算；不同形状(产状)的模型，会有不同的计 算过程和计算复杂度。
反演，是从由专业测量仪器在地表测量得到的观测数据、通过一定的理论和算法、 去推测地下可能存在的地质体(场源)的形状和所在深度。
重磁中的反演计算通常需要基于正演计算来进行。
重磁反演计算的算法通常有二维反演和三维反演，随着重磁研究的深入，基于二 维的重磁反演已经难以满足全方位确定地质构造精细展布的高要求，因而重磁反演逐步发 展到三维反演。
重磁反演中，反演模型可归纳为两类物性模型和形态模型。
物性模型，通常是将地下空间与观测异常对应的地质场源区域离散化成离散单 元，通过反演方法确定各离散单元的物性，如密度或磁化率等，由物性的分布及变化确定场 源的实际分布情况。
针对于物性三维反演，通常都要将地下场源剖分成(离散化)规则的三维组合三维 模型单元，其中的任一三维模型单元简称三维单元，如图2三维反演模型示意图所示，三维 单元是一个长方体。
三维单元的正演计算是三维反演的一个基础性工作。然而，面对众多的三维单元， 如果采用通常的方法去计算，会令计算量特别巨大，从而使得计算时间成为一个天文数字， 导致实际问题无法解决。
以一个三维密度模型的正演公式说明剖分模型的正演情况，如图2所示的组合三 维模型区域，由已知的理论公式可得，其中任一地质体单元J·在观测点/Yu^ ζ)的重力异 常为Agj(x,y,z) = Δg/XJ^Z) = Ο^ΣΣΣ -■
权利要求
1.一种基于起伏地形的三维模型单元重磁异常快速处理方法，其特征在于所述方法 包括下列步骤1)、地下场源三维模型单元剖分；2)、地形观测点三维网格剖分；3)、计算并存储三维模型单元的等效几何格架；4 )、通过等效几何格架计算地形观测点上的重磁异常。
2.如权利要求1所述的基于起伏地形的三维模型单元重磁异常快速处理方法，其特征 在于，所述地下场源三维模型单元剖分为将地下场源的三维空间范围区域进行均勻剖分， 形成由众多规则长方体三维模型单元组成的三维组合模型；一旦模型的剖分关系确定下 来，在整个计算过程中不再发生变化。
3.如权利要求1所述的基于起伏地形的三维模型单元重磁异常快速处理方法，其特征 在于，所述地形观测点三维网格剖分为将起伏地形上的观测点所在的三维空间进行剖分， 形成三维网格，使得这个三维网格包含所有的观测点。
4.如权利要求1所述的基于起伏地形的三维模型单元重磁异常快速处理方法，其特征 在于，所述计算并存储三维模型单元的等效几何格架为Agj(x,y,z) =σ JSj(XtytZ)；其中5·/石J^)与物性无关，只与几何参数有关，称为几 何格架；为了计算整个地下三维空间场源在一个网格点处产生的重磁异常，需要计算每一个三 维模型单元在这个网格点处的几何格架值；几何格架计算上有3个等效关系平移等效性、互换对称性和层间等效性；利用3个等效关系，计算3个维度的等效几何格架值并存储起来。
5.如权利要求1所述的基于起伏地形的三维模型单元重磁异常快速处理方法，其特征 在于，所述通过等效几何格架计算地形观测点上的重磁异常为通过三维模型单元在水平网格观测面上的几何格架值，利用插值方法近似计算起伏地 形上的观测点的重磁异常。
6.如权利要求5所述的基于起伏地形的三维模型单元重磁异常快速处理方法，其特征 在于计算某一个观测点上的重磁异常时，先定位寻找到该观测点在垂直方向上、该观测点 附近的2个网格点，计算出这2个网格点的重磁异常，然后线性插值计算它们的重磁异常， 作为该观测点的重磁异常；起伏地形上所有观测点的计算方法相同。全文摘要
本发明公开了一种基于起伏地形的三维模型单元重磁异常快速处理方法，包括下列步骤1)、地下场源三维模型单元剖分；2)、地形观测点三维网格剖分；3)、计算并存储三维模型单元的等效几何格架；4)、通过等效几何格架计算地形观测点上的重磁异常。本发明是一种通过三维模型单元快速处理在起伏地形观测点上产生的重磁异常的方法，该方法克服了传统方法上的巨大计算量瓶颈问题，并且借助于三维单元在水平观测面上重磁异常的等效计算，直接并快速地计算起伏地形上的重磁异常。
文档编号G06T17/05GK102034271SQ20101061007
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者姚长利, 孟小红, 张晨, 张聿文, 李淑玲, 郑元满 申请人:中国地质大学(北京)