重力向下延拓计算分析

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(完整word版)重力数据处理过程

数据处理与异常推断解释一、数据处理方法的选择实测的重力异常是地下由浅至深各类地质体的物性差异在地面综合叠加效应，其中包括界面起伏，岩性不均匀等诸多地质因素在内。

为了从实测异常中提取和强化有用信息，压抑干扰噪声，提高重力勘探综合地质解释的能力，故需对实测资料进行数据处理和综合分析。

1、数据处理目的通过不同的数据处理手段，达到突出区域重力场信息、突出与强化断裂带异常信息、突出局部重力异常信息，有效地克服或压制不同干扰异常。

顺利达到完成区域重力场特征分析、提取剩余异常、断裂构造划分与分析，圈定钾矿成矿有利部位等地质任务。

2、常用的数据处理方法数据处理采用中国地质调查局发展研究中心推广的多元信息处理系统软件—GeoExpl及中国地质大学MAGS软件进行数据处理。

数据处理的目的是在消除各类误差的基础上从叠加场中分离或突出某些目标物的场，并使其信息形式（或信息结构）更易于识别和定量解释。

常用的处理方法有：各种滤波、趋势分析、解析延拓（上延和下延）、导数转换（水平和垂直导数）、圆滑（圆环法和窗口法）、多次切割、差值场法、小波多尺度分析法等方法。

（1）、数据网格化为空间分析模块及其它数据处理提供数据源。

本次采用克里格法，200米×200米，搜索半径1500米。

（2）、异常分离采用不同滤波因子的正则化滤波、差值场法、小波多尺度分析法、向上延拓等，可分别求取“区域场”和“局部场”，达到异常分离目的。

（3）、延拓处理向上延拓：压制了浅部小的地质体场的干扰，了解重力异常衰减规律，随着上延高度增加，突出了深部大的地质体的场。

区域场反映了测区深部地质环境和地质构造特征的差异性，为测区地质构造分区划分提供了重要信息；本次向上延拓自100 m、200 m、500 m、1000 m、2000 m，共5个高度。

向下延拓：利用向下延拓可以分离水平叠加异常。

密度体埋深大，异常显得宽缓。

越接近密度体，异常的范围越接近其边界。

本次向下延拓自100 m、200 m、300m、500 m四个高度。

航空重力数据向下延拓的FFT快速算法比较

航空重力数据向下延拓的ＦＦＴ快速算法比较
周波阳罗志才许闯吴怿昊
ห้องสมุดไป่ตู้
（＼２；）武汉大差学地球空篙问环境与大地测量教育部重点实鲢武验室，武汉４３００７９）
第３３卷第１期
２０１３年２月
大地测量与地球动力学
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＤＥＳＹＡＮＤＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳ
Ｖｏ１．３３Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．，２０１３
文章编号：１６７１－５９４２（２０１３）０１ — ００６４－０５
ａｒｅｄｏｗｎｗａｒｄｃｏｎｔｉｎｕｅｄｔｏｇｅｏｉｄｌｅｖｅｌｗｉｔｈｔｈｅｓｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄｍｅｔｈｏｄｓ．ＡｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｄｒａｗｎｔｈａｔｉｎｖｅｒｓｅＰｏｓｓｉｏｎ
ｔｉｏｎ；ｉｔｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ
１引言
航空重力测量是以飞机为载体，综合应用重力
仪、ＩＮＳ、ＧＰＳ及测高测姿设备测定近地空中重力加
内容之一。
重力信号向下延拓的基本解法是求解Ｐｏｓｓｉｏｎ方程，称为逆Ｐｏｓｓｉｏｎ方法。常规的向下延拓一般在空
摘要给出航空重力测量数据向下延拓的逆Ｐｏｓｓｉｏｎ积分、迭代法以及解析延拓的ＦＦＴ计算公式，并分别使用

卫星重力梯度数据的向下延拓

ｄｔｅｅｏｅｉｇｔｅｅｒｈｇａｉｙｆｅｄｗｉｐｃ — ｓｔｏａａｗｈｎｒｃｖｒｎｈａｔｒｖｔｌｔｓａｅｗｉｅｍｅｈｄ．Ｔｈｐｅｃｌｉｅｏｒｃｌｔｍｅｈｄ，ｔｅｉｈｅｓｈｒａｎｔｒｒＤｉｉｈｅｔｏｉｉｈ
摘要在利用空域法恢复地球重力场时，向下延拓是卫星重力梯度数据预处理必不可少的步骤。将航空重力
数据处理中的球内Ｄｒｈｅ法、ｉｃｌｉｔ泊松积分迭代法、谱方法引入卫星重力梯度数据的向下延拓中，建立了相应的数学模型，解决了传统的球内Ｄｒｈｅ问题存在的数值矛盾，ｉｃｌｉｔ利用模拟的卫星重力梯度数据对３种方法的向下延拓效果进行了分析和讨论。结果表明：当延拓距离为５ｋｍ时，谱方法所获得的延拓结果精度最高，次为球内Ｄｒｈｅ其ｉｃｌｉｔ法，泊松积分迭代法精度最差；当延拓距离是２０ｋ５ｍ时，泊松积分迭代法的精度最好，次为谱方法，内Ｄｒｈｔ其球ｉｃｌｉｅ
ａｓｏｖｄ．ａｄｔｅｄｗｎｒｏｔｎａｉｎｅｆｃｓｏｈｓｈｅｔｏｓａｅａａｙｅｎｉｃｓｅｙｔｋｎｈｌ０ｓｌｅｎｈｏｗａｄｃｎｉｕｔｆｔｆｔｅｅｔｒｅｍｅｈｄｒｎｌｚｄａｄｄｓｕｓｄｂａｉｇｔｅｏｅ
、
Ｉ）ｅｔｒｎｉｅｎｅｇｎｅａｃＵｄｒｈＨａｑａｅｅｅｌｑｉｅｔＢｉｇ１０２ＣｎｒｏＥｇｎｒｇＤｓｎａｄＲｓｒｎｅｔｅｄｕｒｒｏＧｎｒｕｍｎ，ｅｉ０８ｌ２ｅｆｅｉｉｅｈｅｔｓｆａＥｐｊｎ０ｔ）ｎｉｔｏＨｄｇｐｉＳｒｙａｄＣａｉ，ｉｊ３０６ＩｔｕｙｒｒｈｕｅｎｈｒｎＴｎｎ００１３ｓｔｅｆｏａｃｖｔｇａｉ／

重力异常向上延拓严密改化模型及向下延拓应用

重力异常向上延拓严密改化模型及向下延拓应用黄谟涛;邓凯亮;吴太旗;欧阳永忠;陈欣;刘敏;王许【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2022(51)1【摘要】重力异常向上延拓全球积分模型在航空重力测量数据质量评估和向下延拓迭代计算等领域具有广泛的应用。

为了消除积分核函数奇异性影响,需要对该模型进行基于积分恒等式的移去-恢复转换及全球积分域的分区改化处理。

在此过程中,传统改化处理方法往往忽略了全球积分过渡到局域积分引起的积分恒等式偏差影响,从而导致不必要的计算模型误差,最终影响向上延拓计算结果的可靠性,甚至影响向下延拓迭代解算结果的稳定性。

针对此问题,本文开展了重力异常向上延拓积分模型改化及向下延拓应用分析研究,依据实测数据保障条件和积分恒等式适用条件要求,导出了重力异常向上延拓积分模型的分步改化公式,提出了补偿传统改化模型缺陷的修正公式,并将最终的严密改化模型应用于重力异常向下延拓迭代解算。

使用超高阶地球位模型EGM2008作为标准位场开展数值计算检验,分别对重力异常向上延拓分步改化模型的计算精度及在向下延拓迭代解算中的应用效果进行了检核评估,验证了采用严密改化模型的必要性和有效性。

【总页数】12页(P41-52)【作者】黄谟涛;邓凯亮;吴太旗;欧阳永忠;陈欣;刘敏;王许【作者单位】海军研究院;自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室;91001部队【正文语种】中文【中图分类】P223【相关文献】1.Molodensky-Poisson核函数应用于重力异常向下延拓分析2.基于向上延拓的航空重力向下解析延拓解3.基于正则化重力异常向下延拓在蟒岭岩体西部地区二维地质反演中的应用4.基于正则化重力异常向下延拓在蟒岭岩体西部地区二维地质反演中的应用5.联合重力位模型和地形数据的航空重力向下延拓方法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

航空重力测量数据向下延拓的球内Dirichlet方法

航空重力测量数据向下延拓的球内Dirichlet方法[摘要]航空重力测量是一种新型的重力测量技术，它以飞机为载体，综合应用重力传感器、GPS、高度传感器、姿态传感器等设备测定近地空间重力加速度。

由于航空重力测量得到的是在航线高度上的重力异常值，而地重力学惯用的是地面或大地水准面上的重力异常，要将航空重力测量得到的数据归算到地面或大地水准面上然后才能使用。

本文主要是研究航空重力测量数据向下延拓的精度，先将地面数据向上延拓到空中，得到航空重力测量数据，再用向下延拓的球内Dirichlet方法将空中数据延拓到地面，然后进行精度评定，衡量航空重力测量数据向下延拓的球内Dirichlet方法的可行性。

[关键字]地球半径泊松积分边值问题向下延拓向上延拓1概述近几十年来，航空重力测量一直是国内外重力测量研究的热点。

航空重力测量得到的是在航线高度上的重力异常值，而地重力学惯用的是地面或大地水准面上的重力异常，要将航空重力测量得到的数据归算到地面或大地水准面上然后才能使用。

本文主要是研究航空重力测量数据向下延拓的精度，方法是先将地面数据向上延拓到空中，得到航空重力测量数据，再用向下延拓的球内Dirichlet方法将空中数据延拓到地面，然后进行精度评定，衡量航空重力测量数据向下延拓的球内Dirichlet方法的可行性。

2空中重力异常向下解析延拓的基本方法空中重力异常向下解析延拓的基本方法是求解Poisson方程，称为逆Poisson 方法。

具体解法有最小二乘配置法、迭代法、直接代表法、梯度法、点质量法等。

这里主要讨论航空重力测量数据向下延拓的球内Dirichlet方法。

将航空测量数据归算到相同的航线高度上，得到测线上的重力异常△gh。

根据位理论的球外Dirichlet问题解法，△gh与地面（过地面点的水准面）重力异常△g之间的关系可由Poisson积分公式表为：其中，σ 是半经为R的球面，r=R+h ，为空中极算点到球面流动的距离。

《重力学与地磁学》磁异常数据处理与解释部分

x
x
g g(x, y y) - g(x, y)
y
y
实例：塔里木盆地东部及邻区布格重力与重力水平梯度
塔东重力5水4 平梯度
2.3.3 重、磁场的解析延拓
1. 重、磁异常解析延拓概念：
观测面 o
向上延拓：
g(x, y,0) 数学变换 g（x, y,h)
z
向下延拓：
g(x, y,0) 数学变换 g（x, y, h)
重、磁异常是叠加异常，来源于地下不同的物质源，解释中希望将不同场源的异常分开
2. 重、磁异常数据处理的目的
将各种场源引起的异常分开，用于定量反演计算与定性解释
3. 数据处理的思路
根据重磁异常特点
异常体埋深、规模大，异常宽缓，异常值幅度大，在频率域中表现为低频成分多
一般异常体规模、埋深小，异常宽度窄，幅值变化大，在频率域中表现为高频成分多
起长江坳陷
带
海礁隆起
西湖凹陷
10 g.u.
28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10
闽浙
隆
美人峰1井
虎皮礁隆起
起长江坳陷
带
海礁隆起
西湖凹陷
10 g.u.
18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4
自兴地东开始，近 EW向延伸；
从辛格尔向东延伸，延伸方向近EW向；
辛格尔北NWW向延伸异常与中间EW向异常在东端相交
2. 两个不同特征的磁场界限，往往是断裂存在的表现
不同构造单元的地质情况不同，磁场也显示出明显不同的特征。不同构造单元的边界存在断层

正则化等效层重力向下延拓方法

正则化等效层重力向下延拓方法李晓杰;王真理【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2018(061)007【摘要】In recent years,dynamic reservoir monitoring technology using time-lapse microgravity method has been receiving much attention of researchers at home and abroad.As a result of the low signal-to-noise ratio(SNR)and weak signal in observation data,it is impossible to quantitatively interpret fluid migration in reservoirs using time-lapse microgravity data.In order to suppress observation noise and enhance weak signals,this article presents the regularized equivalent source downward continuation(RESDC)method,and derives the RESDC operator in the wavenumber domain.Besides,the iterative compensation algorithm is proposed to compensate for amplitude attenuation of the downward continuation field.With tests on synthetic data,this work further studies the wavenumber response of the filtering operators and the downward continuation operators of regularized equivalent layers at different depths.Results show that the downward continuation field of the RESDC method is more accurate and stable compared with the field from the Tikhonov downward continuation method.Applying the iterative compensation RESDC method to field data of a time-lapse microgravity survey verifies that the proposed method can effectively enhance weaksignals and stably realizes large-depth downward continuation.%近年来,利用时移微重力技术进行储层开发监测受到国内外学者广泛关注.时移微重力观测数据存在信噪比低,信号弱的问题,难以实现储层内物质运移的定量解释.为压制数据噪声,增强有效弱信号,本文研究了利用Tikhonov正则化方法反演等效层(源),并由等效源实现重力场向下延拓的方法;在此基础上,本文推导了波数域正则化等效源向下延拓算子.针对向下延拓场幅值衰减问题,提出了正则化等效源迭代补偿算法.通过模拟数据实验研究了不同深度正则化等效源滤波算子及向下延拓算子的波数响应;与波数域Tikhonov 正则化向下延拓方法相比,正则化等效源向下延拓方法的延拓精度更高、更稳定.最后,将基于迭代补偿的正则化等效源向下延拓技术应用于实测时移微重力数据证实了该方法能够有效增强局部异常,实现时移微重力数据大深度稳定向下延拓.【总页数】9页(P3028-3036)【作者】李晓杰;王真理【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室,北京 100029;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院地球科学研究院,北京100029;中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室,北京 100029;中国科学院地球科学研究院,北京 100029【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.航空重力测量数据向下延拓基于信噪比的正则化方法的研究 [J], 顾勇为;归庆明2.航空重力梯度数据向下延拓的正则化方法及参数选取研究 [J], 李伟;许才军3.基于正则化重力异常向下延拓在蟒岭岩体西部地区二维地质反演中的应用 [J], 杨渊;张瑾爱;郑康;辛园园4.基于正则化重力异常向下延拓在蟒岭岩体西部地区二维地质反演中的应用 [J], 杨渊; 张瑾爱; 郑康; 辛园园5.地面重力数据向下延拓的正则化方法仿真研究 [J], 聂志喜;王振杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

海面重力异常向下延拓的两种方法

ｓＩａｅｌｙｒｏｈｅｅｒｈ，ａｔｏｓｄｒｎｈｎｉｆｓａｗａｅｎｅｏｔｍｏｏｒｐｈｔｅｍｅｈｕ－ｃ —ａｅｆｔａｔｆｎｄｗｉｃｎｉｅｉｇｔｅｄｅｓｔｏｅｔｒａｄｓａｂｔｏｔｐｇａｙ，ｗｏｎｗｔ — ｈｙｏｓａｅｐｏｏｅｄｒｒｐｓｄ．Ｔｘｅｉｎａｅｕｔｈｗｈｔｔｅｎｅｍｅｈｄｒａｉｎｆｃｉｅｈｅｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌｓｓｏｔａｈｗｔｏｓａｅｖｌｄａｄｅｆｔｖ．ｅ
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＼）ｒｄａｅｃｏｌｆｔｅＣｉｅｃｄｍｉｃ，ｅｉ１０４／２ＧａｕｔＳｈｏｏｈｎｓＡａｅｙｏＳｅｅＢｉｎｈｅｆｃｎｊｇ００９ＡｂｓｒｃＦｒｏｉｇｈｒｂｅａｄｗｗｒｏｔｕｔｎｏｅｐｃｒｖｙａｏａａｏｂｓｄｉｔａｔｏｌｎｅｐｏｌｔｔｏｎａｄｃｎｉａｉｆｈａｅａｉｎｍｌｃｎｎｔｅｕｅｓｖｔｍｓｈｎｏｔｓｇｔｙｎ
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ＳＥＡＵＲＦＡＣＥＲＡＶＩＳＧＴＹＡＮｏＭＡＬＩＥＳ
Ｇｕｈｓｎ．ａｇＺｉｈｎ ’）ａｄＬｕＹａｇ）ｏＳｕｏｇ＇Ｚｈｎｚａｎｎ
／）ｎｔｕｅｄｓｎｏｈｓｓＣＳｕａ４０７１ＩｓｔｔｏｏｅａｄＧｐｙｉ，Ａ，Ｗｈｎ３０７ｉｅｆＧｙｅｃ
文章编号：６１５４（０７０－０７０１７ —９２２０）４０７－５

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ＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｐｌｅｎｔｙｏｆｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄａｔａ，ｇｒａｖｉｔｙｄｏｗｎｗａｒｄｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓａｐｒｏｂｌｅｍｎｅｅｄｅｄｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄ．Ｐｏｉｓｓｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｉｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｇｒａｖｉｔｙｄｏｗｎｗａｒｄｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｓｔｈｅ
（１．ＷｕｈａｎＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．Ｌｔｄ．Ｗｕｈａｎ４３００７９，Ｃｈｉｎａ；２．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＧｅｏｍａｔｉｃ，Ｅａｓｔ
随着全球定位系统（ＧＰＳ）定位精度的提高、惯性导航系统（ＩＮＳ）和重力测量系统的改进，航空重力测量在５～１０ｋｍ的空间分辨率尺度上能够达到１～３ｅＧａｒｌ（１ｍＧａｌ一１０ｍ／ｓ。）的数据精度，所提
摘
要：随着重力测量数据的丰富，重力向下延拓成为需要解决的问题。研究利用Ｐｏｉｓｓｉｏｎ公式进行重力场向下延
拓方法，该方法需要进行迭代计算，模拟数据以ＥＧＭ２００８计算的地球表面上的重力观测值延拓到大地水准面上。模拟实验结果表明，对于地势复杂区域需要迭代次数比地势平坦区域要多，并且迭代效果较差，向下延拓后的重力
ｇｅｏｉｄｓｕｒｆａｃｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｉｔｅｒａｔｉｏｎｓｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｒｅｇｉｏｎｉｓｍｏｒｅｔｈａｎｔｈｅｆｌａｔａｒｅａ，ｉｔｅｒａｔｉｏｎｉｓｌｅｓｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ａｎｄｇｒａｖｉｔｙｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｗｉｔｈｄｏｗｎｗａｒｄｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅａｐｐａｒｅｎｔｂｅｃａｕｓｅｏｆｗｈｉｃｈｉｓａｎｅｒｒｏｒａｍｐｌｉｆｉｅｄｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｗｎｗａｒｄｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎ；ｇｒａｖｉｔｙ；ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｉｔｅｒａｔｉｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
起伏更加明显，是一个误差放大的过程。
关键词：向下延拓；重力；精度；迭代计算
中图分类号：Ｐ２２８文献标志码：Ａ文章编号：１６７１ — ４６７９（２０１３）０２ — ０００５～０３
第２７卷第２期
２０１３年６月
黑
龙
江
工
程
学院Leabharlann 学报（自然科学版）
Ｖｏ１．２７．Ｎｏ．２
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｔｅｒａｔｉｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ．ＥＧＭ２００８ｉｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅＥａｒｔｈ’ Ｓｓｕｒｆａｃｅｇｒａｖｉｔｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｅｘｔｅｎｔｅｄｔｏ
Ｊｕｎ．，２０１３
重力向下延拓计算分析
刘涛，余志奇，王建强
（１．武汉市政设计研究院有限责任公司，湖北武汉４３００７９；２．东华Ａ．ｒ－大学测绘工程学院，江西南昌３３００１３）
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｒａｖｉｔｙｄｏｗｎｗａｒｄｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎ
ＬＩＵＴａｏ，ＹＵＺｈｉ — ｑｉ，ＷＡＮＧＪｉａｎ — ｑｉａｎｇ。