基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法及设备与流程

本发明涉及勘探地球物理领域，尤其涉及一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法及设备。

背景技术：

1、磁法勘探是通过观测地壳内岩、矿石间的磁性差异所引起的磁场(或磁梯度)的变化，进而研究地下地质构造和寻找矿产资源的一种重要的地球物理勘探手段。多年来，由于其简便高效、工作成本低、工作范围广的优势，被广泛应用于地球深部结构研究、油气与金属矿产资源的勘查、地质填图、水文地质勘查、考古、工程和环境调查及目标体的定位等领域。目前磁法勘探技术已经发展为地面磁测、航空磁测、海洋磁测、井中磁测和卫星磁测几类。

2、地球物理问题的目标是通过观测所得物理场的数据预测地下介质的物性分布和构造特征，在多数情况下有效观测数据的数据量总是有限的，且比未知数的数量少得多，这从根本上决定了反演问题的不适定性。

3、为定量估计异常体更为精确的大小、形状、位置和磁化率分布等信息，需要对磁法测量数据进行反演解释。作为位场问题的一种，磁测数据在地下空间深度方向上的分辨率也相对较低，这导致了磁法反演问题具有更强的非唯一性。使用正则化约束、深度加权等方法可以排除部分不合实际的反演结果，得到一个更加符合预期的模型，但是自反演问题被提出以来，尽管多种多样的约束方法层出不穷，地球物理问题的不确定性一直存在，如何进一步提高反演结果的准确性是一个道阻且长的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提出一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法及设备，解决现有技术反演结果并不那么准确的技术问题。

2、一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，包括以下步骤：

3、s1：构建适用于测区环境的非结构化四面体网格群；

4、s2：通过多种位场边界函数识别方法，标记测区环境参与反演的网格；

5、s3：以参与反演的网格构建三维磁测数据反演的初始目标函数；

6、s4：对所述初始目标函数采用不同约束条件，并使用高斯牛顿法进行线性化反演，求解目标函数极小值，完成反演过程。

7、一种存储介质，所述存储介质存储指令及数据用于实现一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法。

8、一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演设备，包括：处理器及所述存储介质；所述处理器加载并执行所述存储介质中的指令及数据用于实现一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法。

9、本发明提供的有益效果是：通过多种边界识别方法，构建了仅反演感兴趣区域的非结构化四面体网格群，进而在反演算法中加入了深度加权约束、上下限约束和不同模型范数约束，最后使用高斯牛顿法的基本思想进行线性化反演求解目标函数极小值，并得到最终的反演结果。使用边界识别方法大幅度缩减初始模型异常的范围，仅在疑似异常的范围内进行计算。反演网格数量的减少，一方面减少了反演计算在计算机算力、存储上的压力，另一方面也大大降低了反演的非唯一性。

技术特征：

1.一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，其特征在于：方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，其特征在于：所述非结构化四面体网格群在地面地形或地层边界处被进行了加密处理。

3.如权利要求1所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，其特征在于：所述多种位场边界函数方法包括：水平导数法、解析信号法、θ图法、归一化水平倾斜角、增强梯度法和sgn变换函数。

4.如权利要求1所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，其特征在于：步骤s2具体为：每种位场边界函数方法的识别结果为磁异常体的范围，将多种磁异常体的范围取交集，标记参与反演的网格。

5.如权利要求1所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，其特征在于：步骤s4中不同的约束条件包括：正则化约束、深度加权约束、先验信息约束、信息上下限约束和不同模型范数约束。

6.如权利要求1所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，其特征在于：所述初始目标函数如下式：

7.如权利要求6所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，其特征在于：所述不同的约束条件采用正则化约束项φm表示，如下式：

8.如权利要求6所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法，其特征在于：所述数据拟合项φd(m)的公式如下：

9.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质存储指令及数据用于实现权利要求1～8任一项所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法。

10.一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演设备，其特征在于：包括：处理器及存储介质；所述处理器加载并执行存储介质中的指令及数据用于实现权利要求1～8任一项所述的一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法。

技术总结
本发明涉及数据勘测领域，公开了一种基于非结构化四面体网格的三维磁测数据反演方法及设备，方法包括步骤：构建适用于测区环境的非结构化四面体网格群；通过多种位场边界函数识别方法，标记测区环境参与反演的网格；以参与反演的网格构建三维磁测数据反演的初始目标函数；对所述初始目标函数采用不同约束条件，并使用高斯牛顿法进行线性化反演，求解目标函数极小值，完成反演过程；本发明通过多种边界识别方法确定异常体的大致范围，并以此为依据构建反演初始模型，最终使用高斯牛顿法解最优化问题的反演思路计算出磁测数据对应得三维磁化率模型。大大减少了反演网格的数量，提升了磁测数据反演的效率和精度。

技术研发人员：张远磊,李博,刘浩,段圣龙,唐利民,兰鑫
受保护的技术使用者：上海市建筑科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15