一种基于磁异常模量的磁性界面反演方法和设备

本发明属于地球空间，更具体地，涉及一种基于磁异常模量的磁性界面反演方法和设备。

背景技术：

1、利用磁法数据反演可勾画居里面的深度分布，并进一步应用于地热资源评估、地壳结构研究、地球动力学分析等。地磁场中的磁化强度由感应磁化强度与剩余磁化强度构成，常规的居里面深度反演假设研究区地磁场的参数(强度、倾角、偏角)均为现今地磁场参数，即只考虑感磁，而无剩磁的影响。然而在实际应用中剩磁广泛存在，这导致了地磁场参数的不可预估性，增强了反演结果的不可靠性。现有反演方法在考虑剩磁时面临以下瓶颈问题：剩磁的方向和强度均未知，使得反演中地磁场参数难以准确设定，这极大影响了反演结果的可靠性。

2、鉴于此，克服上述现有技术所存在的技术缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于磁异常模量的磁性界面反演方法和设备，其目的在于解决目前磁性界面反演方法中未考虑剩磁所造成的反演结果不准确的技术问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于磁异常模量的磁性界面反演方法，所述方法包括：

3、构建若干个磁性界面，设置地表与所述磁性界面对应的基准面，所述磁性界面围绕所述基准面上下起伏；

4、为所述磁性界面设置随机磁倾角、随机磁偏角和磁化强度，计算得到所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量，重复计算得到所有所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量；

5、将所述磁性界面的模拟磁异常模量用于磁性界面反演的神经网络中预测居里面深度分布。

6、作为对上述方案进一步的完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

7、优选地，所述计算得到所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量的方法包括：

8、将所述磁性界面围绕所述基准面的部分均匀剖分为若干个棱柱体，将所述棱柱体在所述观测点的磁化强度投影至三个方向，根据所述随机磁倾角与所述随机磁偏角得到所述棱柱体在所述观测点三个方向上的磁化强度分量；

9、根据磁化强度分量再计算得到所述棱柱体在所述观测点产生的磁异常响应三分量，在所述观测点处将同一方向上所有所述棱柱体的磁异常三分量相加，并计算得到所有所述棱柱体在所述观测点的模拟磁异常模量；

10、重复计算得到所有所述棱柱体在各个所述观测点的模拟磁异常模量，即得到所述磁性界面在各个所述观测点的模拟磁异常模量，重复计算得到所有所述磁性界面在各个所述观测点的模拟磁异常模量。

11、优选地，所述重复计算得到所有所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量的方法包括：

12、将所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量依照观测点的顺序组合为模拟磁异常模量矩阵，即所述磁性界面的模拟磁异常模量。

13、优选地，所述随机磁倾角的范围为-90°至90°，所述随机磁偏角的范围为-180°至180°。

14、优选地，所述将所述棱柱体的磁化强度投影至三个方向，三个方向包括南北方向、东西方向和垂向。

15、优选地，所述根据所述随机磁倾角与所述随机磁偏角得到所述棱柱体在某一所述观测点三个方向上的磁化强度分量的计算方式为：

16、

17、其中，(mx,my,mz)分别是磁化强度m在南北方向、东西方向和垂向的分量，所述随机磁倾角为i1，所述随机偏角为d1。

18、优选地，所述根据磁化强度分量再计算得到所述棱柱体在所述观测点产生的磁异常响应三分量的方法包括：

19、所述棱柱体在所述观测点产生的磁异常南北方向分量为hax：

20、

21、所述棱柱体在所述观测点产生的磁异常东西方向分量为hay：

22、

23、所述棱柱体在所述观测点产生的磁异常垂直方向分量为za：

24、

25、其中，μ0代表真空磁导率，(ξ,η,ζ)为所述棱柱体上任意一点坐标，所述棱柱体上任意一点坐标与所述观测点坐标(x,y,z)之间的距离r＝[(ξ-x)2+(η-y)2+(ζ-z)2]1/2。

26、优选地，所述计算得到所有所述棱柱体在所述观测点的模拟磁异常模量的方法包括：

27、所有所述棱柱体在所述观测点坐标(x,y,z)处的模拟磁异常模量为ta(x,y,z)：

28、

29、其中，h'ax为在所述观测点处所有所述棱柱体的磁异常南北方向分量之和；h'ay为在所述观测点处所有所述棱柱体的磁异常东西方向分量之和；z'a为在所述观测点处所有所述棱柱体的磁异常垂直方向分量之和；ta为所有所述棱柱体在所述观测点的模拟磁异常模量，即磁性界面在所述观测点的模拟磁异常模量；

30、依次计算所述磁性界面在各个所述观测点的模拟磁异常模量，从而得到所述磁性界面的模拟磁异常模量。

31、优选地，所述将所述磁性界面的模拟磁异常模量用于磁性界面反演的神经网络中预测居里面深度分布的方法包括：

32、输入标签为居里面深度值的磁异常模量数据进行神经网络训练；

33、所述神经网络的训练集中融合所有模拟磁异常模量与真实磁异常模量数据。

34、按照本发明的另一方面，提供了一种基于磁异常模量的磁性界面反演设备，设备包括：

35、一个或多个处理器；

36、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法。

37、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：

38、1.有效考虑剩磁影响，提高反演结果准确度；

39、2.获得较为准确的界面深度信息。

技术特征：

1.一种基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述计算得到所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量的方法包括：

3.如权利要求1所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述重复计算得到所有所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量的方法包括：

4.如权利要求1所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述随机磁倾角的范围为-90°至90°，所述随机磁偏角的范围为-180°至180°。

5.如权利要求2所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述将所述棱柱体的磁化强度投影至三个方向，三个方向包括南北方向、东西方向和垂向。

6.如权利要求2所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述根据所述随机磁倾角与所述随机磁偏角得到所述棱柱体在某一所述观测点三个方向上的磁化强度分量的计算方式为：

7.如权利要求2所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述根据磁化强度分量再计算得到所述棱柱体在所述观测点产生的磁异常响应三分量的方法包括：

8.如权利要求2所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述计算得到所有所述棱柱体在所述观测点的模拟磁异常模量的方法包括：

9.如权利要求2所述的基于磁异常模量的磁性界面反演方法，其特征在于，所述将所述磁性界面的模拟磁异常模量用于磁性界面反演的神经网络中预测居里面深度分布的方法包括：

10.一种基于磁异常模量的磁性界面反演设备，其特征在于，设备包括：

技术总结
本发明公开了一种基于磁异常模量的磁性界面反演方法和设备，所述方法包括：构建若干个磁性界面，设置地表与所述磁性界面对应的基准面，所述磁性界面围绕所述基准面上下起伏；为所述磁性界面设置随机磁倾角、随机磁偏角和磁化强度，计算得到所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量，重复计算得到所有所述磁性界面在所述地表各个观测点的模拟磁异常模量；将所述磁性界面的模拟磁异常模量用于磁性界面反演的神经网络中预测居里面深度分布。本发明有效考虑剩磁影响，提高反演结果准确度，同时可以获得较为准确的界面深度信息。

技术研发人员：马力克,王俊,潘松林
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9