第5章 重力异常的数据处理
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。
关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告
关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告姓名：***班级：061084-27学号：**********指导老师：***日期：2011.4.14目录前言 (2)目的 (2)任务要求 (2)工作过程 (2)成果 (2)工作内容及步骤 (3)§1-布格重力异常计算 (3)§2-布格重力异常处理 (3)1.绘制平面等值线图 (3)2.异常处理（分离区域异常和局部异常） (6)§3-布格重力异常反演——特征点法反演 (11)§4-布格重力异常的解释 (13)评述与结论 (13)评述 (13)结论 (14)关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告 前言目的：熟悉并掌握布格重力异常计算及资料处理与反演和解释 任务要求：根据在一个地区重力测量的结果，计算出布格重力异常，并根据异常进行资料处理和解释，并完成一份工作报告。
工作过程：(1)利用实测的相对重力值、相对高程值和X,Y 坐标值，计算各种校正（地形校正除外），纬度校正用 计算，自由空间（或高度）校正用计算，中间层校正用 计算，已知地表物质密度为2.50g/cm 3，起算点纬度为45°；(2)获得各点处的布格重力异常值后，绘出平面等值线图，等值线距为0.5mGal ；(3)根据异常（平面或剖面）特征，选用适当的方法进行处理（如压制干扰、消除区域场等）进行处理，并对处理效果进行描述； (4)将处理后的异常进行反演；(5)写出全部过程和所采用的处理与反演方法之应用理由。
成果：根据布格重力异常数据计算及资料处理与反演初步结果判断，该异常应由地区下一球体引起，球体埋深98.8m ，剩余质量t 6103.07⨯，球体中心在地面的投影点坐标为（248.8,248.8）m 。
):,()2sin(814.0mkX mGal X g ∆⋅-=ϕδϕ):,(3086.0m h mGal h g f ∆⋅=δ):/:,(0419.03m h cm g mGal h g ρρδσ∆⋅-=工作内容及步骤§1-布格重力异常计算用excel先算出各项校正（除地形校正外），需要注意的是在纬度校正中为测点到总基点间纬向距离，由于测点都位于总基点以北，故取正值；为总基点纬度即45°; 单位要划为km。
重力数据处理与初步解释的基本流程
重力数据处理与初步解释的基本流程## Gravity data processing and preliminary interpretation workflow.Gravity data is a valuable tool for studying theEarth's interior. It can be used to determine the density variations within the Earth, which can provide information about the structure and composition of the Earth's crust, mantle, and core.The processing of gravity data is a complex processthat involves several steps. The first step is to remove the effects of the Earth's normal gravity field. This is done by using a reference field, which is a mathematical model of the Earth's gravity field that has been calculated from a global gravity survey. The second step is to remove the effects of the topography. This is done by using a digital elevation model (DEM), which is a digital representation of the Earth's surface. The third step is to correct for the effects of the atmosphere. This is done byusing a model of the atmosphere's density and temperature.Once the data has been processed, it can be interpreted to determine the density variations within the Earth. This is done by using a variety of techniques, including forward and inverse modelling. Forward modelling involves creating a model of the Earth's interior and then calculating the gravity field that would be produced by that model. Inverse modelling involves using the measured gravity field to determine the density variations within the Earth.The interpretation of gravity data can be used to gain a variety of information about the Earth's interior. For example, gravity data can be used to determine the thickness of the Earth's crust, the density variations within the mantle, and the structure of the Earth's core. Gravity data can also be used to identify geological features such as faults, folds, and basins.## 重力数据处理与初步解释的基本流程。
重力勘探2012.
地球重力场
图1地球外部任一点单位质量所受的力
地球重力场
地球全部质量M E对质量为m的物体的引力可根据牛顿万 有引力定律来计算
F
1)
式中R为地心至m处的矢径，负号表示F与R方向相反，G
为万有引力常数。G的数值牛顿在世时并未确定，而是
1798年由卡文迪什在实验室里首先测出的。G的公认值在
（二）重力随时间的变化 重力随时间的变化分为短周期变化和长周
期变化。 短周期变化与天体运动有关。
1）日、月相对位置的改变，使其对地球上某点 的引力不断变化，从而造成重力的变化。 2）引力的变化可以引起地壳变形，即固体潮， 也会造成重力的变化。
长周期变化与地壳内部物质变动及构造运 动有关。
（三）重力异常
3、重力仪主要技术指标
❖ （1）灵敏度（能读出最小值） ❖ （2）准确度（系统误差） ❖ （3）精确度（偶然误差） ❖ （4）稳定性（零点飘移） ❖ （5）一致性（不同仪器观测结果是否一致）
二、重力勘探工作方法
❖ （一）重力工作的程序 ❖ （二）重力工作设计 ❖ （三）重力野外工作 ❖ （四）资料整理、综合研究、报告编写 ❖ （五）异常验证、再解释
国际（SI）单位制中是 6.67 1011m3/kg • s2 ；在常用（CGS） 单位制中是 6.67 10 8 cm3/g • s2 。它在数值上等于质量各 1g、中心相距1cm的两个质点之间的作用力。在SI单位制 中力的单位是牛顿（N）、1N=105dyn（达因）。
若地球自转角速度为 ω ，有A点到地球自转轴的垂直 距离为r。根据力学知识，A点m质量的物体所受到的惯性
四、岩（矿）石的密度
第二节 重力仪及重力勘探工作方法
基线法在卫星重力数据处理中的应用
基线法在卫星重力数据处理中的应用一、引言卫星重力数据处理是地球物理学和地理学中重要的研究领域，通过卫星观测获取的重力数据可以用来研究地球内部的结构和性质，对于地质勘探、地球变形监测等具有重要的应用价值。
而基线法则是重力数据处理中常用的一种方法，本文将介绍基线法在卫星重力数据处理中的应用。
二、基线法的原理基线法是一种通过计算重力场的基线变化来进行数据处理的方法。
基线法的基本原理是利用基线的变化来消除重力场中的系统误差，从而得到更精确的重力数据。
基线法的关键是建立一个稳定的参考基线，通过比较观测基线的变化与参考基线的变化，可以得到相对于参考基线的重力场变化。
三、基线法在卫星重力数据处理中的应用1. 基线法在重力异常数据处理中的应用卫星重力观测得到的是重力异常数据，即相对于某一参考值的重力场变化。
基线法可以用来处理重力异常数据，消除系统误差，得到更准确的重力异常场。
2. 基线法在地壳形变监测中的应用地壳形变是地球表面的变形现象，可以通过重力观测来监测。
基线法可以用来处理地壳形变数据，通过计算基线的变化来消除重力场中的系统误差，得到更精确的地壳形变数据。
3. 基线法在地下水资源调查中的应用地下水是重要的水资源，通过重力观测可以对地下水进行调查和监测。
基线法可以用来处理重力观测数据，消除系统误差，得到更准确的地下水资源调查结果。
4. 基线法在地质勘探中的应用地质勘探是通过对地下地质结构进行观测和研究来确定矿产资源的分布和储量。
基线法可以用来处理重力观测数据，消除系统误差，得到更准确的地质勘探结果。
5. 基线法在地球内部结构研究中的应用地球内部结构是地球物理学研究的重要内容，通过重力观测可以研究地球内部的密度分布和物质运动。
基线法可以用来处理重力观测数据，消除系统误差，得到更准确的地球内部结构研究结果。
四、结论基线法是一种在卫星重力数据处理中常用的方法，通过计算重力场的基线变化来消除系统误差，得到更精确的重力数据。
球体重力异常
《工程与环境地球物理》
实验四
一、 实验目的和要求
1. 计算球体重力异常，并分析其重力异常的特点，加深理解，通过绘图了解影响重力
异常大小的因素；
2. 掌握用Matlab 绘制重力异常曲线的方法，提高简单程序的编辑能力。
二、 实验软件
1. Matlab 编程软件
三、 实验内容
1. 计算球体的重力异常，给出平面图、主剖面图和任意一条侧剖面图；
计算内容包括重力异常、重力异常的二阶导数以及三阶垂直导数；
2. 在埋深固定情况下，计算异常最大值与球体大小关系曲线；
3. 在球体大小固定情况下，计算异常最大值与理深的关系曲线；
四、 结果分析
通过实验，得出成果图，进行分析：
由以上程序得到计算结果图，结合理论知识可知：球体为三度体，在主剖面图中重力异常在球体正上方最大，向两侧逐渐减小，侧剖面上，形态大体相同；以过球体正中心的测线垂线方向处的重力异常值最大，两侧慢慢减小。
平面图上表现为以球体在地面上的投影点为中心的一系列的同心圆。
等等
五、 提交报告
纸质打印版，内容包括程序、结果图、以及结果图分析，交到地质宫315，曾老师 ps ：
球体重力异常的计算公式为：
3332222222
252222
52222
2225222222272222
4()
3[()()()]()3()3()2()(233)()r Gh Gm z h g x y z h x y h hx Vxz Gm x y h hy Vyz Gm x y h h x y Vzz Gm
x y h h x y h
Vzzz Gm x y h πρξη--∆==-+-+-++-=++-=++--=++--=++剩余。
《重力异常正》课件
《重力异常正》PPT课件将带你深入了解重力异常，探索其定义、产生原因、 探测方法、应用和意义，让你对这一领域有全面的了解。
引言
主题与目的
介绍《重力异常正》PPT课件的主题和目的，激发 学习兴趣。
重力异常的重要性
阐明为什么需要研究重力异常，展示其在科学研究 和实际应用中的价值。
2 未来发展展望
展望重力异常研究的未来 发展方向，激发学习者对 该领域的兴趣。
3 鸣谢
感谢所有支持和帮助完成 此PPT课件的人员，展示 团队合作的力量。
3
产生原因
探讨不同类型重力异常的产生原因，从地球内部的密度变化到地表地形的影响。
重力异常的探测方法
探测原理
解释重力异常的探测原理，包 括重力测量的基本原理和技术。
测量仪器
介绍重力测量仪器的构成和工 作原理，如重力仪、加速度计 等。
数据处理和分析
讲解重力异常的数据处理和分 析方法，包括数据解释和建模 技术。
重力异常定义
意义和定义
解释重力异常的重要性和定义，揭示其在地球物理学中的作用。
数学描述
使用数学语言描述重力异常，帮助读者理解其物理特性。
基本特征
介绍重力异常的基本特征，如强度、分布和形状等。
重力异常的产生原因
1
物理原理
阐述重力异常产生的物理原理，包括地球内部结构和重力场的相互关系。
2
异常分类
介绍重力异常的不同分类，如正异常、负异常、局部异常等。
重力异常的应用和意义
石油勘探中的应用
展示重力异常在石油勘探中的重 要应用，如勘探和储层评价。
地质勘探中的应用
说明重力异常在地质勘探中的应 用，如矿产资源勘探和地质构造 分析。
重力资料处理与分析
异常检测
通过模式识别和机器学习方法 ，检测重力数据中的异常值， 识别潜在的地质构造和矿产资 源。
模型拟合
利用地球重力模型和地球物理 理论，对重力数据进行模型拟 合，推算地球内部结构和地球
参数。
数据应用技术
地质勘探
利用重力资料分析地壳结构、地质构造和矿 产资源分布，为地质勘探提供依据。
导航定位
利用重力资料辅助导航定位系统，提高定位 精度和稳定性。
地质解释的方法包括绘制地质剖面图、 制作地质图和进行地质填图等，这些 方法可以帮助研究人员更好地了解地 下地质情况。
资源评估
资源评估是重力资料分析的重要应用之一，它 涉及到对地下矿产资源的评估和预测。
资源评估的方法包括绘制资源量图、进行矿产 资源量估算和进行成矿预测等，这些方法可以 帮助研究人员了解矿产资源的分布和规模。
重力资料处理与分析
目录
• 重力资料处理 • 重力资料分析 • 重力资料应用 • 重力资料处理与分析技术 • 重力资料处理与分析的挑战与展望
01 重力资料处理
数据采集
野外测量
通过重力测量仪器在野外实地测量，获取原始重 力数据。
精度要求
保证测量精度，减少误差，确保数据可靠性。
测量环境
考虑地形、气候等环境因素对测量结果的影响。
地球科学研究
通过重力资料分析地球重力场变化，研究地 球内部结构和地球动力学过程。
灾害预警
通过分析地震、火山等地质灾害发生前的重 力变化，预警和防范地质灾害。
05 重力资料处理与分析的挑 战与展望
面临的挑战
数据量庞大
重力资料数据量庞大，需要高效的数据处理和存储技 术来应对。
精度要求高
重力资料分析需要高精度测量和计算，以满足地质勘 探和地球科学研究的需求。
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Δg区与 Δg局之间的关系： Δg区与 Δg局只是一个相对的概念
第二节
区域重力异常和局部重力异异常的概念
三、Δg区对Δg局的畸变影响
四、划分Δg区和Δg局的方法
三、Δg区对Δg局的畸变影响 （一）、假设条件
Δg区背景具有不变的水平梯度
（二）、分析的理论依据
（三）、方 法
2、 圆圈平均法
5）、注 意
C、区域校正：
指从布格重力异常图上消除区域重力异
常。
（三）、方 法
2、 圆圈平均法
5）、注 意
D、区域校正方法：
指从布格重力异常图上消除区域重力异 常的方法。（也就是划分区域重力异常和局 部重力异常的方法）
一、目 的 :
从多种地质因素所引起的迭加异常中,
划分出与重力勘探目的有关的异常。
第二节
区域重力异常和局部重力异常的划分
一、目 的
二、区域重力异常和局部重力异常的概念
三、Δg区对Δg局的畸变影响
四、划分Δg区和Δg局的方法
第二节
区域重力异常和局部重力异常的划分
二、区域重力异常和局部重力异常的概念
题的讨论
要点：
3、讨论异常在剖面和平面 上的表现特征；
一、对无限均匀水平圆柱体产生的重力异常进行 正、反问
题的讨论
要点：
4、讨论异常反问题的顺序
1、柱轴位置的确定
2、求埋深D
3、求剩余线密度λ 4、求R
5、求h
课堂作业评讲
二、示意画出Δ g球体、 Δ g无限水平圆柱体、 Δ g垂直台阶在剖面和
平面图上的表现形态
Δg布= Δg区+ Δg局 Δg区和 Δg局的定义 Δg区与 Δg局之间的关系
第二节
区域重力异常和局部重力异常的划分
二、区域重力异常和局部重力异常的概念 区域重力异常:
指埋藏较深,剩余质量较大的地质体所引起的
分布范围较大、幅度较大、具有区域性特征的异常。
第二节
区域重力异常和局部重力异常的划分
二、区域重力异常和局部重力异常的概念 局部重力异常： 指埋藏较浅，剩余质量较小的地质体所引起的 分布范围较小、幅度较小、仅限于局部的异常。
第二节
区域重力异常和局部重力异常的划分
二、区域重力异常和局部重力异常的概念
Δg布= Δg区+ Δg局 Δg区和 Δg局的定义 Δg区与 Δg局之间的关系：
Δg布= Δg区+ Δg局
(g 布 ) (g 局 ) (g区 ) x x x
（三）、实例分析
三、Δg区对Δg局的畸变影响
（三）、实例分析 1、 球体重力高受Δg区的影响 2、 正剩余质量台阶受Δg区的影响
三、Δg区对Δg局的畸变影响
（三）、实例分析 1、 球体重力高受Δg区的影响 1）、什么叫球体重力高 2）、图例分析 3）、结论
第五章
重力异常的数据处理
问题的提出：
1、需从布格重力异常中获取与勘探目的有关的异常； 2、 需从布格重力异常中进一步消除各种非地质因素 的影响。
第五章
重力异常的数据处理
第一节 重力异常的圆滑 第二节 区域重力异常和局部重力异常的划分 第三节 重力异常的解析延拓 第四节 重力异常高次导数的换算
第一节 重力异常的圆滑 一、目 的
（三）
（1）、平行直线法
c、绘出Δg局等值线平面图
1、图解法
C、具体做法
（三）、方 法 1、 图解法 （1）、平行直线法 （2）、圆滑曲线法
（三）
1、图解法
（2）、圆滑曲线法
假设条件：
Δg区在Δg局范围内的Δg区背景为曲面。
（三）
1、图解法
（2）、圆滑曲线法
具体作法： 与（1）类同， 差别在于用圆滑曲线代替平行直线
1、球体重力高受Δg区的影响 2)、图例分析
Δ g局
Δ g区
(g 局 ) (g区 ) A、当 时 x x
分析球体重力高在布 格重力异常图上的表 现形式
Δ g布
1、球体重力高受Δg区的影响
2）、图例分析
(g 局 ) (g区 ) B、当 时 x x
分析球体重力高在布 格重力异常图上的表 现形式
（三）、实例分析
1、球体重力高受Δg区的影响
1）、什么叫球体重力高 球体重力高指地下地质体为球体，且剩余 密度为正所产生的Δg。 思考：什么叫球体重力低？ 球体重力低指地下地质体为球体，且剩余
密度为负所产生的Δg。
三、Δg区对Δg局的畸变影响
（三）、实例分析 1、 球体重力高受Δg区的影响 1）、什么叫球体重力高 2）、图例分析 3）、结论
1、球体重力高受Δg区的影响 3）、结论
B.若布格重力异常等值线不出现封闭圈,
说明∂Δg区/ ∂x > ∂Δg局/ ∂x ；
C. 若布格重力异常等值线出现封闭圈，
说明∂Δg区/ ∂x < ∂Δg局/ ∂x 。
三、Δg区对Δg局的畸变影响
（三）、实例分析
1、 球体重力高受Δg区的影响 2、 正剩余质量台阶受Δg区的影响
2）、图例分析
3）、结 论
2、正剩余质量台阶受Δg区的影响 2)、图例分析
A、当Δg区与Δg局走向 斜交，且在X剖面上 升降方向一致时
出现等值线的密集带 台阶走向在地面的投影位置 台阶面
2、正剩余质量台阶受Δg区的影响 2)、 图例分析
B、当Δg区与Δg局走向
斜交，且在X剖面上
升降方向相反时
出现等值线的同形扭曲带 台阶走向在地面的投影位置
（三）
1、图解法 C、具体做法
（1）、平行直线法
Δg局= Δg布 - Δg区
（三）
（1）、平行直线法
1、图解法
C、具体做法
a、 在Δg布平面图上作出Δg区背景等值线： 一系列平行等间距的直线；
（三）
（1）、平行直线法
1、图解法
C、具体做法
b、求各测点的Δg局值： Δg局i= Δg布i - Δg区i
第二节 区域重力异常和局部重力异常的划分
一、目 的
二、区域重力异常和局部重力异常的概念
三、Δg区对Δg局的畸变影响
四、划分Δg区和Δg局的方法
四、划分区域重力异常和局部重力异常的方法 （一）、理论依据
Δg局= Δg布 - Δg区
（二）、目 的 从Δg布中求出相应的Δg局 （三）、方 法 图解法、圆圈平均法、 网格法、 多项式拟合法等。
消除重力测量和各项改正的误差以及某些近
地表的小型密度不均匀体的干扰。
二、常见的几种圆滑方法
徒手圆滑法
多次线性内插圆滑
最小二乘法圆滑
课堂作业评讲
一、对无限均匀水平圆柱体产生的重力异常进行
正、反问题的讨论
要点：
1、给出设定的已知条件和建立直角坐标系;
2、给出相应的正演公式;
3、讨论异常在剖面和平面上的表现特征；
三、Δg区对Δg局的畸变影响
（三）、实例分析 2、 正剩余质量台阶受Δg区的影响 1）、什么叫正剩余质量台阶
2）、图例分析
3）、结 论
（三）、实例分析
2、 正剩余质量台阶受Δg区的影响
1）、什么叫正剩余质量台阶
指台阶面下层岩石的密度大于其上层 岩石的密度。
三、Δg区对Δg局的畸变影响
（三）、实例分析 2、 正剩余质量台阶受Δg区的影响 1）、什么叫正剩余质量台阶
（三）、方 法
2、 圆圈平均法
1)、 基本条件
2）、理论依据
3）、Δg（r)的求取
4）、主要步骤
5）、注 意
（三）
2、圆圈平均法
测区的区域重力异常值
2）、理论依据： Δg剩= Δg（0）- Δg（r)
观测点的局部重力异常值
观测点的布格重力异常值
（三）、方 法
2、 圆圈平均法
1)、 基本条件
2）、理论依据
在透明纸上画一圆，然后在圆圈上 截取若干等间距的点。
（三） 4）、主要步骤
2、圆圈平均法
求各测点的区域重力异常值：
改正时，将量板中心对准某一测点，
然后在布格重力异常图上读出圆周上各点 的布格重力异常值，将它们的平均值作为 该点的区域重力异常值。
（三） 4）、主要步骤
2、圆圈平均法
求各测点的剩余重力异常值(局部重力异常值）
第一节 重力异常的圆滑 第二节 区域重力异常和局部重力异常的划分 第三节 重力异常的解析延拓 第四节 重力异常高次导数的换算
第二节
区域重力异常和局部重力异常的划分
一、目 的
二、区域重力异常和局部重力异常的概念
三、Δg区对Δg局的畸变影响
四、划分Δg区和Δg局的方法
第二节
区域重力异常和局部重力异常的划分
3）、Δg（r)的求取
4）、主要步骤
5）、注 意
（三）
3）、Δg（r)的求取
2、圆圈平均法
1 g r g ri 6 i 1
6
（三）、方 法
2、 圆圈平均法
1)、 基本条件
2）、理论依据
3）、Δg（r)的求取
4）、主要步骤
5）、注 意
（三）
2、圆圈平均法
4）、主要步骤
事先作一量板：
要点： 1、给出相应的地质模型
2、关键点必须正确
（球心、柱轴、台阶走向各自对应的位置）
3、形态要正确
极 大 值 对 应 于 球 心 在 地 面 的 投 影 位 置
同 心 圆 的 圆 心 对 应 于 球 心 在 地 面 的 投 影 位 置
测线以垂直于地面且过球心在地面的投影为观测方向
极 大 值 对 应 于 柱 轴 在 地 面 的 投 影 位 置 测线以垂直于柱轴在地面的投影为观测方向