基于Tanimoto相似的重力异常相关成像方法研究

doi:10.11720/wtyht.2019.0163

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摘要

相关成像方法主要用于求解异常源空间赋存位置,但其成像结果不理想,在深度方向上存在发散现象。由于正演对成像的验证性作用,笔者设计了简单模型、多个异常源叠加模型,对传统基于Pearson相似算法、余弦相似算法的相关成像方法进行研究,指出传统相关成像中利用Pearson相似计算重力异常时出现假异常的现象,同时提出了基于Tanimoto相似的相关成像,并针对该算法改进了核函数,对多源异常采取窗口化的异常分离方式。研究表明笔者提出的方法具有异常源纵、横向分辨率较传统相关成像方法有所提高,异常源形态勾勒准确的特点,为重力资料的解释提供了有力信息。

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	王颖舜
	李军
	简兴祥

关键词 ：重力异常, Tanimoto相似, 核函数, 虚假异常源, 窗口化

Abstract：

The correlation imaging method is mainly used to solve the location of anomalous source space, but its imaging results are not ideal, and there is divergence in the longitudinal direction. Due to the confirmatory effect of forward modeling on imaging, this paper designs a simple model and multiple anomaly source overlay models. The traditional imaging methods based on Pearson similarity algorithm and cosine similarity algorithm are studied. It is pointed out that Pearson similarity is used to calculate gravity anomalies in traditional correlation imaging. The phenomenon of false anomalies occurs, the related imaging based on Tanimoto similarity is proposed, and the kernel function is improved for the algorithm. The research shows that the method proposed in this paper has an improved vertical and horizontal resolution of the source compared with the traditional correlation imaging method, and the abnormal source form outlines the accurate features, which provides powerful information for the interpretation of gravity data.

Key words： gravity anomaly Tanimoto similar kernel function false anomaly source windowing

收稿日期: 2019-03-25 出版日期: 2019-11-28

P631

基金资助:国家重点基础研究发展计划“深部矿产地球物理三维建模与预测”项目(2017YFC0601504)

作者简介: 王颖舜(1997-),男,本科,目前在读于成都理工大学勘查技术与工程专业。Email:408692063@qq.com

引用本文:

王颖舜, 李军, 简兴祥. 基于Tanimoto相似的重力异常相关成像方法研究[J]. 物探与化探, 2019, 43(6): 1350-1357.
Ying-Shun WANG, Jun LI, Xing-Xiang JIAN. Research on gravity anomaly correlation imaging method based on Tanimoto similarity. Geophysical and Geochemical Exploration, 2019, 43(6): 1350-1357.

链接本文:

https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2019.0163 或 https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2019/V43/I6/1350

Fig.1 直角坐标系下异常源计算

Fig.2 相关网格化计算

Fig.3 模型正演结果

Fig.4 二维模型及其相关成像结果

Fig.5 成像结果及其剖面

Table 1 多异常源参数

Fig.6 复杂模型成像结果

Fig.7 提取子域的Tanimoto相关成像算法流程
(k为阈值概率,在本算例中取0.8)

Table 2 三维模型参数

Fig.8 三维模型及正演剖面

Fig.9 三维模型正演及成像结果
a—模型正演结果;b—Depth=2 m剖面成像结果;c—Depth=20 m剖面成像结果;d—x=-16 m成像结果;e—x=0 m剖面成像结果;f—x=16 m剖面成像结果;g—y=-5 m剖面成像结果;h—y=0 m剖面成像结果;i—y=5 m剖面成像结果

[1]	Patella D . Introduction to ground surface self-potential tomography[J] Geophys. Prospect, 1997,45(4):653-681.
[2]	Mauriello P, Patella D . Gravity probability tomography: a new tool for buried mass distribution imaging[J]. Geophys. Prospect, 2001,49(1):1-12.
[3]	侯振隆, 王恩德 . 基于泰勒级数的重力异常数据快速相关成像[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019,40(4):110-115.
[3]	Hou Z L, Wang E D . Fast correlation imaging of gravity anomaly data based on Taylor series[J]. Journal of Northeastern University:Natural Science, 2019,40(4):110-115.
[4]	路利春, 文博, 程斌 , 等. 成像技术在矿区重力勘探中的应用研究[J]. 地质与资源, 2018,27(1):99-102.
[4]	Lu L C, Wen B, Cheng B , et al. Application of imaging technology in gravity exploration in mining area[J]. Geology and Resources, 2018,27(1):99-102.
[5]	孟小红, 刘国峰, 陈召曦 , 等. 基于剩余异常相关成像的重磁物性反演方法[J]. 地球物理学报, 2012,55(1):304-309. doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.01.030
[5]	Meng X H, Liu G F, Chen Z X , et al. The method of gravity magnetic property inversion based on residual anomaly correlation imaging[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2012,55(1):304-309.
[6]	沈铭成, 冉军林 . 起伏地形磁异常三维关成像方法及应用[J]. 工程地球物理学报, 2017,4(1):50-55.
[6]	Shen M C, Ran J L . Three-dimensional close imaging method for rolling terrain magnetic anomalies and its application[J]. Journal of Engineering Geophysics, 2017,4(1):50-55.
[7]	马国庆, 杜晓娟, 李丽丽 . 利用水平与垂直导数的相关系数进行位场数据的边界识别[J]. 吉林大学学报, 2011,41(s1):345-348.
[7]	Ma G Q, Du X J, Li L L . Boundary identification of bit field data using correlation coefficients of horizontal and vertical derivatives[J]. Journal of Jilin University, 2011,41(s1):345-348.
[8]	赵国兴, 吴燕冈, 王凤刚 , 等. 基于窗口数据的重力相关成像[J]. 世界地质, 2016,35(3):858-864.
[8]	Zhao G X, Wu Y G, Wang F G, et al. Gravity-related imaging based on window data[J]. 世界地质, 2016,35(3):858-864.
[9]	王绪本, 毛立峰, 高永才 . 电磁导数场概率成像方法研究[J]. 成都理工大学学报:自然科学版, 2004,31(6):679-684.
[9]	Wang X B, Mao L F, Gao Y C . Research on probability imaging method of electromagnetic derivative field[J]. Journal of Chengdu University of Technology :Natural Science Edition, 2004 31(6):679-684.
[10]	郭良辉, 孟小红, 石磊 , 等. 重力和重力梯度数据三维相关成像[J]. 地球物理学报, 2009,52(4):1098-1106. doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2009.04.027
[10]	Guo L H, Meng X H, Shi L , et al. Three-dimensional correlation imaging of gravity and gravity gradient data[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2009,52(4):1098-1106.
[11]	崔欣 . 位场相关成像方法研究[D]. 北京:中国地质大学(北京), 2009.
[11]	Cui Xin . Research on location-related imaging methods[D]. Beijing:China University of Geosciences (Beijing), 2009.
[12]	闫永利, 赵永贵, 陈本池 , 等. 二次电流场多次叠加概率成像[J]. 地球物理学报, 2008,51(5):1544-1550. doi:
[12]	Yan Y L, Zhao Y G, Chen B C , et al. Multiple superposition probability imaging of secondary current field[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2008,51(5):1544-1550.
[13]	王利宏, 卢海 . 基于FFT的重力梯度相关成像研究[J]. 煤炭科技, 2012(3):14-16.
[13]	Wang L H, Lu H . Research on gravity gradient correlation imaging based on FFT[J]. Coal Science and Technology, 2012(3):14-16.
[14]	孟小红, 石磊 . 磁异常ΔT三维相关成像[J]. 地球物理学报, 2010,53(2):435-441. doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2010.02.022
[14]	Meng X H, Shi L . Three-dimensional correlation imaging of magnetic anomaly ΔT[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2010,53(2):435-441.
[15]	阮帅, 王绪本, 高永才 , 等. 位场正则化下延在自然电位概率成像中的应用[J]. 物探化探计算技术, 2006,28(4):332-336.
[15]	Ruan S, Wang X B, Gao Y C , et al. Application of regularization of potential field in natural potential probability imaging[J]. Geophysical and Geochemical Exploration Technology, 2006,28(4):332-336.
[16]	孟小红, 刘国峰, 陈召曦 , 等. 基于剩余异常相关成像的重磁物性反演方法[J]. 地球物理学报, 2012,55(1):304-309. doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.01.030
[16]	Meng X H, Liu G F, Chen Z X , et al. The gravity magnetic inversion method based on residual anomaly correlation imaging[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2012,55(1):304-309.
[17]	李金朋, 张英堂, 范红波 , 等. 基于磁梯度张量的地下小目标相关成像方法[J]. 探测与控制学报, 2016,38(3):75-78.
[17]	Li J P, Zhang Y T, Fan H B , et al. Correlation imaging method for underground small targets based on magnetic gradient tensor[J]. Journal of Detection and Control, 2016,38(3):75-78.
[18]	朱自强, 曾思红, 鲁光银 . 二度体的重力张量有限元正演模拟[J]. 物探与化探, 2010,34(5):668-671.
[18]	Zhu Z Q, Zeng S H, Lu G Y . Forward modeling of gravity tensor finite element for second-degree body[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2010,34(5):668-671.
[19]	李焓, 邱之云, 王万银 . 复杂形体重、磁异常正演问题综述[J]. 物探与化探, 2008,32(1):36-43.
[19]	Li W, Qiu Z Y, Wang W Y . Review of complex body weight and magnetic anomaly forward modeling problems[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2008,32(1):36-43.
[20]	石磊, 郭良辉, 孟小红 . 磁总场异常垂直梯度三维相关成像[J]. 地球物理学进展, 2012,27(4):1609-1614.
[20]	Shi L, Guo L H, Meng X H . Three-dimensional correlation imaging of abnormal vertical gradient of magnetic field[J]. Progress in Geophysics, 2012,27(4):1609-1614.
[21]	许令周, 关继腾, 房文静 . 减小概率成像分辨宽度的一种方法[J]. 物探化探计算技术, 2005,27(2):138-140.
[21]	Xu L Z, Guan J T, Fang W J . A method for reducing the resolution width of probabilistic imaging[J]. Geophysical and Geochemical Exploration Technology, 2005,27(2):138-140.

[1]	杨婧, 郭良辉. 重力异常曲化平的改进插值—迭代法[J]. 物探与化探, 2022, 46(1): 123-129.
[2]	冯旭亮, 魏泽坤. 基于界面反演增强的位场边缘识别方法[J]. 物探与化探, 2022, 46(1): 130-140.
[3]	高维强, 史朝洋, 张利明, 冯旭亮. 山区地形改正密度逐次回归选取方法[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1530-1538.
[4]	王正科, 卢琳, 刘花婷. 一种实测重力异常区域场的消除方法[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1569-1577.
[5]	陈青, 孙帅, 丁成艺, 黄小宇, 陈浩, 申鹏, 罗港, 魏耀聪. iTilt-Euler法在重力数据处理及断裂解释中的应用[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1578-1587.
[6]	邢锦程, 袁炳强, 张春灌, 冯旭亮, 段瑞锋, 薛健, 贾洪杨, 李想. 特立尼达盆地重力场特征及油气远景[J]. 物探与化探, 2021, 45(6): 1606-1616.
[7]	王冠鑫, 罗锋, 周锡华, 闫方. 航空重力弱信号提取的卡尔曼滤波方法研究[J]. 物探与化探, 2021, 45(1): 76-83.
[8]	王学发, 王万银, 马杰, 杨敏, 梁建设, 邱春光, 王丁丁, 纪晓琳, 刘金兰. 基于重力资料的马达加斯加岛及邻区盆地构造单元分布特征[J]. 物探与化探, 2020, 44(4): 928-937.
[9]	许文强, 袁炳强, 刘必良, 姚长利. 多种重磁位场边缘识别方法及在南黄海北部断裂构造识别中的应用研究[J]. 物探与化探, 2020, 44(4): 962-974.
[10]	陈挺, 严迪, 杨剑, 廖国忠, 武斌, 冉中禹. 基于重力值标准差研究长宁6.0级地震活动性[J]. 物探与化探, 2020, 44(3): 480-488.
[11]	邱峰, 杜劲松, 陈超. 重力异常及其梯度张量DEXP定量解释方法的影响因素分析[J]. 物探与化探, 2020, 44(3): 540-549.
[12]	朱晓刚, 袁炳强, 冯旭亮, 谷开拓, 张春灌, 李玉宏, 王亮, 王海萍, 郑鹏飞, 李祖鑫. 基于MT和重力资料的渭河盆地西部地区基底属性[J]. 物探与化探, 2020, 44(2): 254-261.
[13]	王逸宸, 柳林涛, 许厚泽. 基于卷积神经网络识别重力异常体[J]. 物探与化探, 2020, 44(2): 394-400.
[14]	王守进, 敬朋贵, 蔡杰雄. 基于高斯束理论的有限频核函数计算[J]. 物探与化探, 2019, 43(1): 110-117.
[15]	蔡杰雄. 基于方位—反射角度道集的高斯束层析速度建模方法及实现[J]. 物探与化探, 2018, 42(5): 977-989.

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