三维重磁数据反演及可视化
重磁遗传算法三维反演中高速计算及有效存储方法技术
重磁遗传算法三维反演中高速计算及有效存储方法技术
姚长利;郝天珧;管志宁;张聿文
【期刊名称】《地球物理学报》
【年(卷),期】2003(046)002
【摘要】将地下场源区域规则划分成很多小长方体单元,并且通过反演确定这些单元的物性变化,勾画出场源的分布图像,这种方式逐步成为重磁反演,特别是三维反演的重要方向;遗传算法等非线性技术进行该类反演将逐步成为发展趋势. 本文指出,在应用遗传算法进行该类反演过程中,隐含着数据量较大时超常规的计算量,它已成为制约该类反演充分发挥作用的瓶颈问题;同时,本文提出了针对性的分离并存储几何格架的计算策略、以及独特的几何格架等效压缩存储技术,可以从根本上提高非线性反演计算速度,为该类反演的有效应用奠定了坚实的基础.
【总页数】7页(P252-258)
【作者】姚长利;郝天珧;管志宁;张聿文
【作者单位】中国地质大学地球物理学院,北京,100083;中国科学院地质与地球物理研究所,北京,100101;中国地质大学地球物理学院,北京,100083;中国地质大学地球物理学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】P631
【相关文献】
1.重磁异常三维物性反演随机子域法方法技术 [J], 姚长利;郑元满;张聿文
2.重磁遗传算法三维反演中动态数组优化方法 [J], 姚长利;郑元满
3.重磁反演约束条件及三维物性反演技术策略 [J], 姚长利;郝天珧;管志宁
4.重磁异常正反演可视化实时方法技术改进 [J], 姚长利
5.重磁电三维反演在下嘎来奥伊河上游矿区中的应用 [J], 李少朋; 李桐林; 郑军; 陈汉波; 张忠禹
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重力勘探测量数据的三维反演
重力勘探测量数据的三维反演
重力勘探是基于地壳中不同岩(矿)石之间的密度差异,通过观测和研究天然重力场的变化规律,以查明地质构造和寻找有用矿产的地球物理勘探方法。
主要应用于研究区域和深部地质构造,还应用于研究局部地质异常体。
岩(矿)石密度属性是反映地下地质体特征的非常重要的物理参数,理论上重力场源体密度与其重力场是密切相关的,在获取重力场的测量数据后,为了达到精细地解决某些地质问题的目的,为了获得地质体在三维空间上的分布特征及规律,开展三维密度反演和可视化方法研究,具有重要的理论价值和广泛的应用前景。
本文针对某铜多金属矿调查评价项目开展的重力测量工作,进行了较为完善的数据处理和三维反演解释研究。
论文首先较详细的叙述了矿区的地质背景及地球物理特征,为后续的数据处理解释工作提供理论依据;其次重点讲述了重力测量方法、密度测定、数据处理、异常特征及异常的推断解释;再次对三维反演理论及方法进行了阐述,通过对空间域正演理论、网格剖分、目标函数、数据误差、约束反演、反演计算等介绍,对反演过程中涉及的参数进行了详细说明;然后对剩余重力异常进行三维反演工作,分析了重力场源体的空间分布和各异常对应的异常源特征;最后结合高精度磁测,并结合地质资料对三维反演成果做进一步的验证工作。
井地磁测三维可视化研究的开题报告
井地磁测三维可视化研究的开题报告一、研究背景与意义地球磁场是地球内部和上空的极降地区产生的磁场。
它对地球上万物的生长、定位等起着不可替代的作用。
国内外一些大型地球物理观测实验发现，磁场中存在可视化的活动性结构，完整地反映了地球内部磁场的特殊形态和它所产生的海市蜃楼现象。
根据以往的研究，磁场可视化能够为井场磁场解释、地球物理勘探等提供更加准确全面的分析手段，能够优化解释工作流程，提高解释效率，因此，本研究提出了对磁场进行三维可视化的研究。
二、研究内容与方法1. 磁场数据处理方法本研究将采用现有的磁场数据进行处理，并按照规定的数据处理流程进行处理和质量控制。
经过处理后，将数据转化为三维数据。
2. 三维可视化方法采取新的三维可视化方法，将磁场数据转化为可视化的图像，结合地形强度计来表征磁场的特征，并使用编程语言进行编写处理，形成磁场三维可视化模型。
3. 样例测试和模型优化运用模型进行测试，并不断进行优化和调整，以达到更好的可视化效果。
测试方法主要包括在不同分辨率下比较数据点和可视化结果，以及在不同井场区间中比较磁场的可视化情况。
三、研究预期成果本研究旨在利用现代的磁场可视化技术，对井场磁场进行新的理解和表达，并利用三维可视化技术恩斯更好地展示井场磁场的特征。
为了将该技术推广应用，本研究还将针对该技术的局限性展开深入的探讨研究。
预计成果包括：1、建立一种基于现代磁场可视化技术的三维可视化模型，极大地提高数据处理和解释流程的效率。
2、全面认识井磁场的形态特征和活跃性结构，为地球物理勘探等领域的解释提供重要的参考。
3、发现原有磁场数据批处理流程中的缺陷，并提出更为准确的磁场测量方法，为磁场测量提供新的思路和方法。
四、研究进度安排研究期限为两年。
具体的研究进度如下：第一年：1、对现有磁场数据进行处理和质量控制，并将数据转化为三维数据。
2、研究三维可视化方法，建立磁场三维可视化模型。
3、对模型进行测试及优化。
第二年：1、进一步完善磁场三维可视化模型。
航空瞬变电磁勘探数据的三维反演问题
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目录
• 引言 • 瞬变电磁勘探基础 • 三维反演方法 • 反演算法的优化 • 应用实例及效果展示 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
航空瞬变电磁法（Airborne Transient Electromagnetic method，A-TEM）是一种高效的矿产资源勘探方法，具有 对地下目标异常体的高分辨率和无损探测等优势。
瞬变电磁信号在时域表现 为衰减特性，随着时间的 推移，信号幅度逐渐减小 。
数据采集与处理流程
数据采集系统
包括发射线圈、接收线圈、时间控制 器、数据采集器等组成。
数据处理流程
对采集到的数据进行预处理、滤波、 去噪、提取有效信号等步骤，得到可 用于反演的瞬变电磁数据。
03
三维反演方法
三维反演原理
基于电磁场理论
数据预处理
对原始数据进行清洗、滤波和 预处理，提高数据质量。
参数设置
根据问题特点，设置合适的正 则化参数、学习速率等超参数 。
模型评估
使用测试数据集对训练好的模 型进行评估，计算误差、精度 等指标。
优化效果评估
误差分析
01
通过计算反演结果与实际结果的误差，评估算法的准确性和可
靠性。
精度比较
02
将不同算法的反演结果进行精度比较，评估改进算法的性能优
结果分析
根据反演结果，可以分析不同地质结构、矿产资源的分布情况，研究其形成机制和分布规律。例如， 某项目中，通过反演结果分析发现，某地区的地质结构与成矿条件优越，存在高品位铁矿的可能性较 大。
结果解释
反演结果需要结合实际地质情况和勘探需求进行解释，同时需要考虑误差和不确定性等因素。例如， 某项目中，反演结果显示某地区存在一个大型金属矿床，但后续钻探结果表明该结论存在较大误差。
重磁异常三维物性反演随机子域法方法技术
姚长利,郑元满,张聿文.重磁异常三维物性反演随机子域法方法技术.地球物理学报,2007,50(5):1576～1583Y ao C L ,Zheng Y M ,Zhang Y W.32D gravity and magnetic inversion for physical properties using stochastic subspaces.Chinese J .G eophys .(in Chinese ),2007,50(5):1576～1583重磁异常三维物性反演随机子域法方法技术姚长利1,2,郑元满1,2,张聿文1,21地质过程与矿产资源国家重点实验室和地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京 1000832中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083摘 要 本研究针对三维物性反演中存在的困难和问题,提出三维物性反演的随机子域方法技术,首先是将正反演中保持不变的几何格架分离计算并存储,避免重复计算,从而提高正反演计算速度;其次是利用对称性等实现等效计算,明显降低格架计算和存储要求;再通过随机子域方式,降低反演的维数问题;另外,通过概率方式控制子域生成的分布,实现约束新机制.模型和实例计算表明了方法技术的效果,为大面积重磁数据的三维反演提供了有效的途径.关键词 重磁数据,三维反演,随机子域,约束条件文章编号 0001-5733(2007)05-1576-08中图分类号 P631收稿日期2006-11-02,2007-04-30收修定稿基金项目 国家自然科学基金项目(40374039)和新世纪优秀人才支持计划(NCET 20420726)资助.作者简介 姚长利,男,1965年生,教授,主要从事重磁勘探研究与教学工作.E 2mail :clyao @32D gravity and m agnetic inversion for physical propertiesusing stochastic subspacesY AO Chang 2Li 1,2,ZHE NG Y uan 2Man 1,2,ZHANG Y u 2Wen 1,21State K ey Laboratory o f G eological Processes and Mineral Resources ,G eo 2detection Laboratory ,Ministry o f Education o f China ,Beijing 100083,China2School o f G eophysics and In formation Technology ,China Univer sity o f G eo sciences ,Beijing 100083,ChinaAbstract F ocused on the existing difficulties and problems in 32D inversion for physical properties ,the paper brings forward stochastic subspace methodology for 32D inversion for physical properties.Firstly ,it com putes separately and saves the geometric trellis which keeps unchanged during forward simulation and inversion to av oid repetitive com putation s o as to increase the speed of forward simulation and inversion com putation.Secondly ,it uses symmetry to realize equivalent com putation ,which distinctly lowers the requirement of trellis com putation and storage.And thirdly with stochastic subspace inversion method it reduces the number of dimensions of inversion.In addition ,it controls the distribution of the subspaces generated through probability method to realize the new mechanism of constraint.The com putations of m odel and field data dem onstrate the effect of the methodology which is hopeful to be of practicality 2oriented 32D inversion for physical properties of large scale gravity and magnetic data and meets the requirement of explanation of 32D inversion.K eyw ords G ravity and magnetic data ,32D inversion ,Stochastic subspace ,C onstraints第50卷第5期2007年9月地 球 物 理 学 报CHI NESE JOURNA L OF GE OPHY SICSV ol.50,N o.5Sep.,20071 引 言 随着对重磁反演及定量推断解释要求的逐步提高,基于二维的重磁反演已经难以满足全方位确定地质构造精细展布图像的高要求,所以重磁反演已逐步发展到三维反演阶段.重磁异常反演的模型主要为形态模型和物性模型两类,在三维反演中,形态模型以多面体模拟地质体为主,通过反演实现多面体形态的变化,以达到逼近地质体的目的,多面体的物性通常是给定不变的.而物性模型则以将场源区域划分成小的单元组合(主要是长方体或立方体单元),在反演过程中,单元的形态不变,物性发生变化,通过物性变化勾画场源范围.比较而言,由于三维物性反演具有模型物性易于操作、能模拟任意复杂地质体的能力,反演方法技术受限制条件少,不用涉及到复杂的形态变化,因而这种反演方式已成为重磁反演尤其是三维反演近年的一个主要方向[1～11].但是,重磁反演通常是一项困难的工作,并且在三维物性反演中表现得更加突出.首先就是反演的多解性更加严重,因为三维反演对象是面积性测量数据,数据量远远大于二维情况的剖面数据.另一方面,三维反演的目的也是为了更精细地刻画地质构造研究对象,其结果是剖分的组合模型数量往往需要很大,造成计算中解空间的维数非常大.这样,重磁反演的多解性这个本质问题在这类反演中暴露得更加明显.已有的研究表明,增加约束条件可能是减少多解性最好的方法.从数学角度看,约束的作用是给数据提供额外信息,从而有效求解多数情况下是病态的反演问题.如果从反演效果上看,约束的作用则是引导反演的进行过程,在多解的“十字路口”选择合理的方向.除此之外,目前物性反演所采取的方法主要还是局部最优化方法,面对三维反演,其局限性已严重制约了物性反演的效果.因为当反演面积数据量大,模型单元多时,超大规模线性方程组求解变得非常困难.举例说明:如一个测区数据为100×100的网格(这只是一般大小的面积数据量),作物性反演时取简单的模型对应剖分关系:100×100×50,即深度上有50层剖分模型,水平每一层为100×100的组合单元体,模型单元水平位置与测点位置对应,总的物性单元数则为500000个.采取如广义逆求解最小二乘法反演方法,将反演目标函数转换成线性方程组,其系数矩阵的数组大小将为500000×500000,该超大规模线性方程组的数学求解实际上几乎无法进行(一些针对性的压缩技术无法从根本上解决这个问题).除此算法问题之外,简单换算可知,该系数矩阵对计算机的内存要求是极其巨大的(25×1010,即单精度数据会达到1000G B!),在很长的时间内这几乎也很难实现.所以,现有的三维物性反演研究中,异常数据和剖分的模型单元数都相当少,这势必严重影响三维反演的实际应用.局部最优化方法的另一个问题是与约束结合时存在的困难.带约束的反演目标函数形式如F=Fd(m)+αF(1)m(m)+βF(2)m(m)+…,其中m为模型物性参数向量,Fd(m)表示数据的吻合程度,其单位为nT (磁)或mG al(重力),F(1)m(m)、F(2)m(m)等则为模型参数的各种约束评价函数,它们可能会包括模型的空间关系信息或(和)物性信息,显然其物理量纲是复杂的.由于Fd、F(1)m和F(2)m等物理量纲的不同,如何调和难以把握,所以正则系数α,β等的数值往往是经验的.除此之外,复杂的导数运算9F9m i= 9F d(m)9m i+α9F(1)m(m)9m i+β9F(2)m(m)9m i+…又增添了不少麻烦,一方面其表达式繁琐、计算量很大,另一方面,为了进行导数计算,一些地质约束条件的提取和数学表达变得很困难,所以造成实际中一些约束无法清晰描述,并难以与反演有效融合.比较而言,非线性算法反演则具有明显的优势,如遗传算法和控制随机算法这类非线性方法,是按照一定的随机原则产生解模型空间的采样点并进行评价的,理论上具有全局寻优的特点;另外,由于是通过正演计算实现反演的,非线性全局优化方法不需要对高维目标函数进行复杂的求导计算,从而大大降低了与各种约束条件结合的技术“门槛”,必然会简化地质约束条件的数学描述,更加容易地结合一些过去难以结合的地质、地球物理约束条件.但到目前为止,非线性技术在地球物理反演中实际应用效果并不很理想,在重磁三维物性反演中的研究成果还很少,究其根本原因是其普遍存在的计算瓶颈问题.通过分析研究可以看出,非线性反演方法是要通过巨大的正演计算量来避免导数计算并且实现对解空间的访问搜索的.但在三维物性反演中,解空间的维数是如此之高(例如前面例子中所面对的反演问题,解空间就是n500000维的,其中n为一维参数的取值数),对解空间状况要达到相当的了7751 5期姚长利等:重磁异常三维物性反演随机子域法方法技术解,其访问搜索量之巨是无法承受的.所以,要想从根本上取得突破,只有大幅度降低反演解空间的维数.基于以上分析,我们根据物性反演的特点,针对性地提出新的重磁三维物性反演思路,称之为“随机子域法物性反演”方法.这里的子域是指整个反演模型区域中的某个小区域,它通常包括一定数量的剖分模型单元.2 方法原理 根据非线性反演的物性反演方案,在计算中不再有导数运算,只涉及到规则长方体的正演计算.在教科书上就可以找到其计算公式.以三维密度模型的正演公式说明剖分模型的正演情况,如图1所示的组合三维模型区域,其中任一地质体单元j 在坐标观测点p (x ,y ,z )的重力异常为Δg j (x ,y ,z )=σj S j (x ,y ,z ),(1)其中,S j (x ,y ,z )=G∑2l =1∑2m =1∑2n =1(-1)l +m +n×(x l -x )ln[(y m -y )+R lmn ]+(y m -y )ln[(x l -x )+R lmn ]+(z n -z )arctan(z n -z )R lmn(x l -x )(y m -y),G 为万有引力常数,σj 为第j 个单元模型的密度,R lmn =(x l -x )2+(y m -y )2+(z n -z )2.图1 反演模型示意图(a )组合模型;(b )任一模型单元.Fig.1 The m odels(a )The m odel consisting of a set of juxtaposed cells ;(b )One of the cells.211 降低计算和存储要求的等效计算方法在三维物性反演中,每一种变化的模型单元物性分布,都需要计算其重磁异常效应,长方体单元的重磁场正演计算量是相当大的.由于非线性反演中时刻进行着大量的目标函数采样正演计算与评价,加快正演计算的措施,必然提高反演计算速度.仔细分析重磁物性反演的特点,分析上述正演计算表达式,其中S j (x ,y ,z )由场源的几何参数与计算点坐标组成的特点,我们称之为几何格架.不难发现,在物性反演中,一旦模型的剖分关系确定下来后,其几何形态及与测点的相对关系将始终保持不变.针对这个特点,采取存储模型几何格架的策略解决重复计算问题,即将所有模型的几何格架计算一次并存储起来,然后,后续的、反复的正演计算就变成了几何格架与对应的物性非常简单的一个乘积运算,模型的正演计算量几乎消失,这样,简单的存储策略就达到了极大地提高计算速度的目的,从而极大地提高了非线性算法物性反演的能力.上述几何格架分离技术,合理利用了物性反演的特点,从根本上提高了后续反演计算时的速度,从而为非线性方法在三维物性反演这个特定场合下的应用奠定了一个关键条件.但是,在实际三维物性反演中,几何格架即使只计算一遍,其计算量往往也是非常大的.同时,该策略在三维物性反演中却引发了新的困难———巨大的几何格架存储问题.以前面三维模型剖分为例,如测区网格数据为100×100规模,模型剖分仍为100×100×50的三维网格状,在这里提出的格架分离存储方案中,每一个单元体有100×100个几何格架计算及存储点,所有模型总的几何构架存储量将是5×109.如果以单精度(4Bytes )保存,数据量达20G B ,双精度数据(8Bytes )则高达40G B ,仅几何格架就需要这么大的存储量,最近若干年的计算机内存还无法承受.另外,我们在测试该组合模型几何格架计算时(应用的是P 2III (1G )、256M B 内存的计算机),仅几何格架计算一遍就需要近16h !如果要减少计算量和存储量,只能极大地减少模型的剖分数,这样必然会使反演模型的刻画能力明显降低.因此,在三维反演情况下,分离的几何格架直接存储方法是不可取的.但仔细分析,如果面积数据是水平分布的(否则需先作重磁异常曲化平转换),并且使模型的剖分与数据网格采取某种对应关系(如取一一对应),则会存在同一层模型各单元之间几何构架具有特定的等价性.利用这个等价性进行等效存储,使每一层的构架存储量减少到只相当于一个模型单元的存储量.下面对其进行具体解释分析.8751地球物理学报(Chinese J.G eophys.)50卷 取模型为均匀划分,且与规则网格的测点对应,m 、n 为测区网格行列大小,设水平观测面上任一测点p (k ,l )(k =1,2,…,m ;l =1,2,…,n ),与地下模型单元σ(k ,l )对应(见图2所示,这里只画出一层),任意单元σ(i ,j )(i =1,2,…,m ;j =1,2,…,n )在网格点p (k ,l )的几何格架为S i ,j (k ,l )(i =1,2,…,m ;j =1,2,…,n ;k =1,2,…,m ;l =1,2,…,n ).显而易见,该几何构架是一个四维数组(再考虑到深度上分层,则变为五维数组),其数据量往往极其巨大.图2 模型单元与测点网格一一对应关系Fig.2 Relationship between observation stations andcells on a layer 分析上述均匀剖分模型重磁场的计算公式,可以发现以下平移等效性(示意关系见图3所示):S 1,1(k 0,l 0)=…=S i ,j (i +k 0-1,j +l 0-1)=…=S m -k 0+1,n -l 0+1(m ,n ),(2)其中,i =1,2,…,m ;j =1,2,…,n ;k 0=1,2,…,m ;l 0=1,2,…,n .利用(2)式,可以避免重复计算和存储,从而极大地减少存储量.另外,对于重力异常,以及垂直磁化的磁异常垂直分量,可以进一步利用简单的对称性(见图4所示),因而有以下等价关系式:S i ,j (i +k 0-1,j +l 0-1)=S i +k 0-1,j +l 0-1(i ,j ).(3)这样,综合(2)、(3)两式,任何几何格架的计算都可以通过以下等价计算公式得到S i ,j (k ,l )=S 1,1(|k -i |+1,|l -j |+1),(4)其中i =1,2,…,m ;j =1,2,…,n ;k =1,2,…,m ;l =1,2,…,n .也就是说,任意单元σ(i ,j )的几何格架S i ,j (k ,l )与特定单元σ(1,1)产生的几何格架S 1,1(k ′,l ′)(k ′=|k -i |+1=1,2,…,m ;l ′=|l -j |+1=1,2,…,n )完全相同.因此,事先计算好单元σ(1,1)产生的几何格架S 1,1(k ,l )(k =1,2,…,m ;l =1,2,…,n ),像表格一样保存起来,要计算任意单元σ(i ,j )的S i ,j (k ,l ),只要查表,按确定的关系式(4)找到正确的位置即可.经过这样巧妙的技术措施,将四维数组S i ,j (k ,l )变成等价的二维数组S 1,1(k ,l ),从而节省了大量的计算量和存储量.图3 平移等效性Fig.3 The equivalence indisplacement图4 互换对称性Fig.4 The equivalence in reciprocation(4)式证明,利用上述等效性,可以使每一层的几何构架存储量减少到只相当于一个模型单元的几何格架,因而大大减少了对内存的需求.对于上述100×100×50剖分的组合模型例子,双精度数据格式的格架存储量将由40G B 减少到4M B ,即原来的1Π10000,可见其减少量是惊人的.同时,由于可以利用等效单元的几何格架,没有必要再计算所有单元的几何格架,这样,格架分离技术中格架的初始计算也得到极大压缩(对于本例,为原来的1Π10000,计算时间将由16h 减少到约6s ).此项关键技术保证了物性反演中格架分离措施大幅度提高计算速度的顺利执行.212 降低反演维数的随机子域选择反演方式尽管有了上述大幅度提高计算速度的方法技术,但是在三维物性反演中,由于划分的物性小单元9751 5期姚长利等:重磁异常三维物性反演随机子域法方法技术数量往往很多,这样,反演的维数很高,解模型空间极大,前面已指出,必须降维,否则无法实现有效的反演,为此我们采取子域方案.例如将反演区域分成若干个小块———子域,分别对各子域进行独立反演,依此完成对全区的反演计算.但这样的子域反演是有缺点的,例如其确定的子域排列顺序反演就会造成场源分布主观上的倾向性,这是不公平的.为此,我们采取动态的随机子域法,即随机产生某个位置、某个尺度大小的子域,反演其物性变化,完成后再产生新的子域并继续进行反演,这样迭代进行.由于子域的位置和大小都是随机产生的,希望使整个反演区域都有相等的反演机会.针对每一个生成的子域,由于其维数已大大降低,另外,迭代方式使每个物性单元都会多次被包含,单个子域的具体反演方式不再是决定性的,所以可以采取非线性方法或线性方法进行反演.实际上为使计算更加简单,针对随机生成的子域,我们可以将其当成一个整体的均匀单一模型来反演,再将反演结果分配到所包含的组合单元中.这样,在计算上随机迭代子域反演将变得非常简单.213 格架权约束异常分离技术在应用之前,还有一个关键问题需要解决———子域反演所对应的重磁异常选择问题.在子域的具体反演时,如果不采取措施,先被选中的子域将会反演掉目标异常的绝大部分,后续选择的新子域将只对所剩很少的剩余异常进行反演,我们称其为子域的“贪婪现象”,这是必须防止的.如何从总的异常中选取与子域对应的部分?这是蕴含在反演中的事先无法回答的问题.但显然有一定的规律在里面,子域所对应的异常份额主要由三个因素组成:与子域的尺度大小有关,与子域的深度有关,另外,还与子域的物性大小分布有关.因为物性大小是未知的待求量,无法加以考虑,而子域的格架则包含了子域大小和子域深度信息,所以我们选择子域的格架在反演区域总格架中所占的比例作为加权系数,从总异常中选择相应份额的异常作为子域的反演目标,进行加权反演,克服子域的贪婪现象,弱化随机子域生成次序上先后的影响,保证子域公平竞争的机会,实现子域反演方法.具体加权系数为W s (x ,y ,z )=∑n2j =n1S j(x ,y ,z )∑n 0i =1Si(x ,y ,z ),(5)其中,W s 为任意计算点的权系数,n 0为所有单元数,n 1,n 2为当前子域所包含单元的编号.由于模型产生的主要异常在其正上方附近,实际计算中为使问题简化,上述权重可以只取一个比值,即正上方格架数值之比代替随点变化的精确权重,这样会使问题简单,其误差会在后续的迭代中不断修正,迭代过程也就是不断修正的过程.根据子域格架提取相应的权重份额异常,可以理解为是一种新的约束,但不是对场源的约束,这一点与传统的反演约束机制不同.从约束的角度来评价,它不会带来额外的副作用,就是前面指出的常规约束存在物理量纲混乱以及相关的技术困难等.214 概率约束子域选取机制在随机子域物性反演中,如何结合约束?这是要加以研究的.约束的作用简单说就是希望产生什么样的结果,为此,我们采取概率子域生成方式体现约束.这里我们将约束倾向转化成子域的选取机会,以概率的方式体现出来.例如,Li (1996,1998)以及Pilkington (1997)在他们研究的方法技术中,为了避免反演结果中重磁场源集中在地表附近,在反演中结合了物性深度加权约束措施.此处概率约束方式就可以通过使深部具有更大的生成权,“倾向性”地让深部模型单元有更多的机会被选中参加反演计算.再比如,地质上或其他地球物理方法推断出某种倾向的构造分布(可称其为构造倾向性约束),这是属于外部附加的约束条件,在子域反演中就可以方便地将其转换成对应范围的相对概率分布,随机子域的生成相应地受此概率分布控制,选中子域后的具体反演过程与先前相同.可以看出,此处约束的作用体现在以机会的形式影响模型的生成上,至于所希望的模型能否得到支持并“站得住脚”,则要依靠目标函数评价,此处的约束只是起“引见”的作用.传统约束方式同时也可以保留,两者并不矛盾,只是作用的方式更加简单.例如,有些强制性约束可以通过对反演结果的滤波实现,如物性变化范围约束,以及最小构造约束等.3 模型计算 为了检验方法的计算效果,需要进行实际模型检验.由于物性反演方面的研究工作很多,也是近年来重磁反演的重点,为便于对比,我们设计了Li (1996,1998),P ortniaguine (2002)等多位研究者在论文中都使用的模型,受篇幅所限,下面选取一个0851地球物理学报(Chinese J.G eophys.)50卷 例子.图5为组合岩脉例子,图5a是模型产生的重力异常(其中附加了随机干扰),图5b为密度模型的一个垂直剖面图,两个岩脉互为反方向倾斜,图中红颜色延伸大的密度为110g・cm-3,黄色小的模型密度为018g・cm-3.图5c为该组合模型的一个水平切片图(深度为75m),可以看出大的模型水平走向也较长一些.测区平面数据网格大小为41×41,将反演区域剖分成41×41×20=33620个网格立方体小单元,在深度方向上为20层(由位场的特点,深部场源在地表产生的异常宽缓,浅部场源产生的异常窄陡.通常,测区范围内的异常主要由一定深度以上的场源产生,故一般取反演深度为水平范围的一半以内即可,更深的场源产生的异常可作为区域场去除).在反演中,为了使整个模型空间都能被随机子域覆盖到,需要有一定量的随机子域抽取次数,也就是迭代的次数.本例反演时的主要参数设置为:随机提取子域数量5×(41×41×20)=5×33620个,相当于模型总的单元数的5倍,子域的尺度在给定的范围内任意随机选取,该例中,子域中的单元大小为从1×1×1即只包含1个单元,到12×12×12即包含1728个单元;子域在水平位置为均匀概率分布,而深度分布上则取为线性增加概率分布,取从顶层的相对概率011到最底层的110.另外,附加强约束密度范围为010～210g・cm-3.迭代反演均方误差为01035mG al,反演约耗时20min(使用Pentium2III笔记本计算机,主频1G H z, 256M内存).另外,对采取快速算法前后计算速度进行了比较,针对41×41×20=33620个模型单元,计算一遍41×41=1681个网格计算点所需时间,采取等效几何格架快速计算技术后要65s,而没有采用时则要62min,速度提高很大.图6a～6c是反演结果的图示,其中图6a相当于y=300位置的东西向剖面,反映出的场源分布与图5c中y=300剖面位置吻合;图6b和6c分别相当于y=400位置和y=500位置的东西向剖面,将场源分布中两个场源的空间主要特点显露出来,图6c中左边场源的影响较大,接近与右边场源相连.比较表明,取得的结果与理论模型吻合得相当好.4 实际资料计算 图7是中国内蒙古布敦花地区某处航磁异常的反演情况图,图7a为实测磁异常图.反演中取该地区地磁倾角约60°,偏角约0°,反演时不考虑剩磁的影响,故磁化方向取地磁场方向.测区范围为12175 km×14175km,测区平面数据网格大小为60×53= 3180测点.将反演区域剖分成53×60×26=82680个网格立方体小单元,在深度方向上为26层.在反演中,参数基本上和前面模型计算时的一致,为提高计算速度,随机子域的尺度限制在不大于8×8×8个组合单元.另外,根据该地区的地质资料,磁化强度限制在(0～200)×10-2A・m-1范围.图7b是反演结果模型产生的磁异常,图7c是反演结果三维显示图(其中红色为磁性体中大于100×10-2A・m-1的磁化强度等值面分布状态,小于该值设为蓝色).图7d～7f为几个不同位置的垂直剖面图,为磁化强度分布情况(单位为10-2A・m-1).综合上述图件可以看出,地下磁性场源的分布及变化,从整体把握场源的空间展布关系.该岩体呈弯月形分布与地质情况及其他方法的推断相当吻合,其空间赋存状态细节有助于更进一步的详细地质研究.5 结 论 从以上模型计算和实际资料反演计算可以看出,我们提出的随机子域加权反演方法,具有方法简单、计算稳定、实用能力强的特点.其中快速计算和有效存储技术可以作为各种三维物性正反演方法的基础.另外,这里提出了两种新的约束方式:(1)根据格架权进行子域异常分离,是对重磁异常进行约束性选择,这是内部固有的约束;(2)子域选取生成的概率分布加权方式,这是外加的约束,如深度加权约束将深度补偿转化成模型生成概率补偿.以上两项约束,都没有影响目标函数的结构,较传统的约束简单,避免了反演目标函数中附加约束项造成的数据量纲混乱问题.1851 5期姚长利等:重磁异常三维物性反演随机子域法方法技术图5 重力模型例子Δg 为重力异常,h 为深度,ρ为密度.(a )加干扰的模型重力异常;(b )组合岩脉模型垂直剖面;(c )原始模型水平切片(深度75m ).Fig.5 Synthetic exam pleΔg is the gravity anomaly ,h is the depth ,ρis the density.(a )N oise 2corrupted gravity anomalies ;(b )The vertical profile view of the m odels ;(c )The horiz ontal section of the m odels at depth 75m.图6 重力异常反演结果的不同剖面显示(a )y =300m ;(b )y =400m ;(c )y =500m.Fig.6 The results of inversion ,which shown in the form of vertical profiles at different positions ,am ong whichthe y coordinate is equal to 300m (a ),400m (b )and 500m (c ),respectively图7 实测数据反演ΔT 为磁异常,M 为磁化强度.(a )原始磁异常;(b )反演结果模型磁异常;(c )反演结果三维立体透视图,及其三个剖面图(d )y =510km ,(e )y =710km ,(f )y =910km.Fig.7 The inversion of field dataΔT is the m agnetic an om aly ,M is the m agnetization.(a )T he observed m agnetic an om aly ;(b )T he calculated an om aly caused by the resulted m odels of inversion ;(c )A 32D view of the m odels ,and three vertical profiles at different y positions ,wh ose coordinates are 510km (d ),710km (e )and 910km (f ),res pectively.2851地球物理学报(Chinese J.G eophys.)50卷 。
重磁反演约束条件及三维物性反演技术策略
（ ． 国 地 质 大 学 ， 京 １ ０ ８ ； ２ 中 国 科 学 院 地 质 与 地 球 物 理 所 ， 京 １ ０ ０ ） １中 北 ０ ０ ３ ． 北 ０ １ １
摘 要 ：重 磁 资 料 反 演 与 其 他 地 球 物 理 反 演 一 样 也 存 在 严 重 的 多 解 性 ， 想 得 到 好 的 结 果 ， 须 附 加 约 束 条 件 ， 且 要 必 而 尽 可 能 是 各 种 约 束 的 组 合 。三 维 反 演 中 多 解 性 更 加 严 重 ， 时 与 约 束 的 结 合 又 更 加 艰 难 。非 线 性 的 广 义 随 机 算 法 同 使 反 演 求 解 过 程 稳 定 ， 束 条 件 容 易 结 合 ， 计 算 速 度 和 维 数 困 难 同 样 制 约 其 发 挥 作 用 ， 取 针 对 性 措 施 后 ， 三 约 但 采 使
这 些 数 据 的 原 因 ， 什 么 样 的 地 质 构 造 会 产 生 这 些 即
深 部 特 征 如 何 ？ 规 模 怎 样 ？要 回答 这 些 地 质 上 需 要 回答 的 问题 ， 重 磁 角 度 来 说 必 须 依 靠 数 据 的 反 演 从 计 算 。反 演 是 地 球 物 理 资 料 解 释 中 的 重 点 同 时 也 是 难 点 ， 去 长 期 的研 究 表 明 ， 有 合 理 地 结 合 约 束 条 过 只 件 、 才能 使 反 演 结 果 切 合 实 际 ， 里 我 们 对 重 磁 反 演 这
干扰 ， 换 成 更 能 反 映研 究 对 象 特 征 的 异 常 类 型 ， 转 也
Hale Waihona Puke 限信 息 回答 很 复 杂 问题 就 可 能 成 为 一 个 病 态 问 题 。 由 于 数 据 中信 息 不 足 ， 成 病 态 问 题 通 常 会 得 出 多 造 个 答 案 ， 些 答 案 都 符 合 数 据 本 身 的 要 求 ， 地 球 物 这 在
波阻抗反演和三维可视化软件
部分常用波阻抗反演软件简介部分常用的地震波阻抗反演软件包括：由加拿大Hamp son2Russell 公司研发的St rata 反演软件、荷兰J ason 公司研发的J ason 反演软件、美国EPT公司研发的EPS拟声波反演软件。
Strata 反演软件的三种方法：有限带宽法(递归法) 、模型法(方波化法)和稀疏脉冲法三种：(1) 有限带宽法：有限带宽法采用传统的递归反演算法，它是反演中最简单的一种类型，它假设地震道本身是经过零相位子波处理后的反射系数序列，从递归公式可以知道：它的误差是累积的，底部的误差比顶部的误差大。
造成累积误差大的原因主要是低频成分，而St rata 中的递归法会自动通过零相位子波处理，将地震道中的低频成分滤掉，只让高频参与反演。
(2) 模型法(方波化) ：模型法是从褶积模型出发的，即：地震道= 子波3 反射系数+ 噪声。
假设地震道已知，子波已知，噪声是自相关和随机的，只有反射系数是待定的关键参数，模型反演步骤：1)对初始阻抗模型用同一时窗进行方波化;2)用方波化的波阻抗求出的反射系数与子波褶积形成合成道;3)比较合成道与实际地震道;修改合成道与输入道的振幅和方波化尺寸，以改善吻合程度。
(3) 稀疏脉冲法：稀疏脉冲法是在最大似然反褶积算法的基础上发展起来的，它假设地震道的子波是已知的，且实际反射系数是镶嵌在小脉冲噪音背景下的大脉冲，该反演只认为大脉冲是有用信号，它通过测试地震数据找到大脉冲所在的位置。
J ason反演软件包括基于地震道的约束稀疏脉冲反演( Inver Trace);基本模型的储层参数反演( InverMod)和以地质统计学理论为基础的针对非均质油藏进行的随机模型反演( StatMod)等三类方法。
J ason反演软件中几项关键技术：(1) 全三维子波估算技术：全三维子波估算技术是在井眼四周提取一“管”地震，采用约束的最小平方法来估算模型和地震所确定的子波，多井可用来同时估算一个最好拟合的子波，并与所有井最佳匹配。
三维重磁异常自动反演在探测隐伏半隐伏岩体中的应用
三维重磁异常自动反演在探测隐伏半隐伏岩体中的应用[摘要]文章就三维重磁异常自动反演在探测隐伏（半隐伏）岩体中的应用进行阐述，分析了反演操作流程，通过应用实例，得出结论。
[关键词]三维重磁探测应用1方法概述三维重磁异常自动反演基于RGIS软件平台，其优点是不需要事先建立目标体的形态，反演过程中不涉及目标体形态如何变化等，通过组合单元物性的变化勾画出地质场源的分布状况，在反演过程中可以利用物性约束、深度约束等技术措施。
三维自动反演的计算量巨大。
现有的三维物性反演中，异常数据和剖分的模型单元数都受到限制，反演耗时也更长，严重影响三维反演的实际应用。
地形影响问题，带地形的三维反演问题是最接近现实地质模型的。
但是地形对重磁观测数据的形态影响很大，为反演和解释带来了巨大的困难，通常的解决的办法是对反演数据进行曲化平处理和限制模型剖分单元分布于起伏地形的最低点以下。
实际上在地下物性结构分布不均匀和未知的情况下，不可能对观测数据进行有效的校正。
采用地形校正的方式进行定量反演解释存在两个方面的缺陷：首先是校正后的数据存在误差，将影响反演结果；其次是通过地形校正后再按照水平地形的情况对模型进行剖分。
由于地形切割了部分模型单元，而这些单元只能取空气和地表浅层物性之一进行约束和赋值，在空气和地表物性差异较大的情况下，模型空间在沿地形线上下存在较大的误差，这两个因素将导致反演结果的不可靠。
限制模型剖分单元的分布范围在避免了地形切割模型单元的问题，同时软件的适用性也受到了限制。
所以带地形的三维自动反演精度更高，更具有实际意义。
三维重磁异常自动反演可分为三个步骤：三维重磁异常自动反演；三维重磁模型编辑；三维重磁异常人机交互正反演。
三维人机交互正反演可以把实测资料、各类已有信息、解释者的经验及智慧有机地结合起来，完成地下模型的推断解释，无疑给模型解释施加了强约束条件，这是物性反演难以做到的。
同时三维人机交互正反演很好地解决了地形问题，可以利用2.5维人机交互正反演和三维自动反演的结果作为三维人机交互反演的初始模型。
重磁3D物性反演技术在火成岩解释中的应用
重磁3D物性反演技术在火成岩解释中的应用重磁资料能够识别具有密度和磁性等特征差异的火成岩岩性、岩相，对火成岩体平面分布的确定具有一定精度。
有效利用高精度重磁资料，综合各种地球物理信息建立物理地质模型进行反演，能够使重磁异常更直接地反映深部火成岩，为火成岩勘探提供基础。
本文介绍了3D重磁物性反演的目标函数构制、反演算法及相关系数的确定。
以胜顺油田重磁数据为例，进行3D物性反演，在火成岩体解释中取得了较好的效果。
标签：物性反演重磁异常视密度视磁化强度火成岩0引言随着地球物理勘探技术的提高，重磁勘探已从区域勘探转向区带和目标勘探。
目前，含油气盆地的火成岩勘探研究备受关注，应用高精度的重磁资料，综合各种地球物理资料构件地球物理模型进行反演，能够较好地反映深部火成岩的空间分布特征。
1工区地质特征（1）构造背景：整体构造格局渤海湾盆地海域、陆域相同，呈凸凹相间的构造格局。
东部郯庐断裂带及其两侧呈现北东成带、雁行排列的凸-凹相间分布的构造格局。
（2）地层特征：华北地层区的总体特点是：深部存在古太古界—元古宇变质基底，之上广泛分布着海相古生界，厚度巨大，夹有火山岩和火山碎屑岩，中生界和新生界为陆相沉积。
（3）石油地质特征：研究区在大地构造单元中整体处于华北地台辽东湾断陷盆地范围，其东部延伸到辽东半岛内，构造上多称其为辽东隆起。
渤海海域周围相邻的沉积坳陷整体位于华北地台型基底之上，均属于太古界构成深部基底，各相邻坳陷的古生界沉积也与其相似，但由于受后期多次构造运动改造的影响，局部地区古生界已剥蚀始尽，但在一些地段是否还存在有古生界源生油气藏也是值得注意的，其次是古生界次生油气藏，在任丘油田、胜利油田及大港油田都见过古生界潜山油气藏。
2工区物性特征2.1磁性特征辽东半岛自太古宙到新生代皆有火山活动，但除燕山期岩浆活动强烈外，其它时代岩浆岩分布不十分广泛。
前中生代的火山岩多已遭受不同程度的变质作用，中新生代火山岩可分为燕山旋回火山岩和喜马拉雅旋回火山岩;火山碎屑熔岩类主要有安山质火山碎屑熔岩、粗安质角砾熔岩、英安质角砾熔岩等;此外还有火山碎屑岩及凝灰岩等。
重磁工作介绍_2010_1_17_简化
实测异常 背景场 剖 面 操 作 工 具 条 当前剖面异常 面 积 操 作 工 具 条
起伏地形 背景物性
当前剖面位置
模型信息及操作信息 鼠标位置信息：自动识别 均方误差
剖面建模反演界面
图像矢量化辅助建模工具模型转化
图像调平问题
延拓问题
基于位场规律重、磁有别，二 维、三维不同！
高精度延拓方法
上延严格根据需要 下延近似慎之又慎
重磁异常实测得到的都是分量
化极问题 消除斜磁化影响
磁化方向未知无法化极
此时 T 转换 Za 更好 基于对磁性体磁场的认识
突出地质体（构造）边界方法：
重磁水平导数、垂直导数 重磁水平总梯度 特征增强滤波法
数据去噪（消除干扰）
注意失真问题
面积测线数据网格化
注意： 1、先去噪，及剔除干扰点； 2、网格化点线距要匹配； 3、方向问题； 4、（航磁）网格化失真问题；
重磁异常处理转换注意问题
1、地形起伏问题； 2、实际磁测调平问题； 3、延拓问题； 4、化极问题； 5、导数问题，等
地形起伏问题
重力经地形改正和布格改正后的 布格异常还在起伏地形上！ 磁力经高度改正和纬度改正后的 磁异常还在起伏地形上！ “曲化平”消除起伏地形影响
重磁异常分离
方法众多！各具特色
重磁反演问题
1、场源认识 地质、物化探
2、反演的多解性 认识、利用
3、反演方法技术 充分发挥
（二）自主研发的实用化软件：
1、重磁处理转换系统；
2、人机交互可视化二维、三维正反演 建模图形解释系统； 3、重磁三维物性反演软件； 4、辅助程序：直观网格化软件，矢量化 建模软件，等；
重磁处理转换系统
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场及模型立体显示
用户选择视区→剖面截面切换选项后，可以通过鼠标在场及模 型立体显示区里移动来浏览模型截面和经过鼠标点互相垂直的 两条剖切面的场值拟合情况，屏幕实时刷新场剖面及模型截面 显示区，同时屏幕下方的状态栏显示相应的鼠标的位置坐标。
数据输出
程序可以输出模型数据、正演数据、区域场数据、反演数据、 三维体数据和模型体积，其中： 模型数据和反演数据为文本文件； 正演数据和区域场数据为 Surfer 网格数据； 用户鼠标选择模型体，点击“计算体积”菜单，程序计算 并显示当前模型的体积； 三维体数据相当于反演数据加上正演数据，当输出三维体 数据时，程序直接切换到三维重磁异常形体反演体数据显示 模块，并打开用户当前输出的三维体数据。
边上插入节点 面上插入节点
模型增减操作
模型增减操作包括增加模型及删除模型。 增加模型，包括增加球状多面体、长方体模型或者是用户自 己设计的模型文件。在增加球状多面体和长方体模型时需要 输入模型的尺寸和空间位置坐标。 删除模型，操作时用鼠标指向要删除的模型，点击鼠标右键， 弹出右键菜单，选择“删除模型”，即可完成模型的删除。 注意不能删除最后一个模型。
目前 RGIS 2010 系统里都已经集成了三维物性反演模块和形体 反演模块。 限于目前的计算机硬件水平和重磁三维反演技术水平，三维重 磁异常的定量反演计算的数据格式和反演过程要比二维复杂的 多，目前的三维反演软件最好只处理单个或多个较难分离的局 部重磁异常。
三维重磁异常形体反演
关于三维坐标和坐标单位的约定 三维实体坐标：从西到东为X轴，从南到北为Y轴，从下 到上为 Z 轴，三维实体坐标单位为m；
三维重磁异常形体反演数据格式
数据内容 1 2 1.000000 55.000000 61 75 0.0 0.0 50.0 50.0 1 数据说明 实测场类型，重力取0，磁力取1 磁参数标志，Za取2，△T取3，如果是重力省略 磁偏角、磁倾角，单位度，如果是重力省略 测点的行、列数 测区左下角X、Y坐标、点距和线距，单位米(下同) 地形起伏标志，地形水平取0 ，地形起伏取1
局部改变操作
局部改变包括单点改变和多点改变。单点改变包括单点水平 动、单点垂向压、单点垂向拉。
操作方法是鼠标必须指向形体，在要改变形体节点周围按下右键，屏幕 弹出菜单，进行：选择“一个点”－“单点水平动”(或单点垂向压、单 点垂向拉)操作，原鼠标指向处的节点被选中(变亮)，程序处于等待形体 改变状态，按下左键拖曳，在投影平面内节点位置改变。如果想停止交 互按下右键，再抬起即可关闭交互功能。在进行垂向(Z向)操作时采用按 下左键后，再释放左键，等待形体变化和正演计算完成后继续重复操作， 形体将继续改变，按右键则关闭本次交互功能。
局部改变操作
多点改变包括多点水平动、多点垂向压、多点垂向拉。 操作方法是鼠标必须指向形体，在要改变形体节点(主变点) 周围按下右键，屏幕弹出菜单，进行：选择“一个点”－ “多点水平动”(或多点垂向压、多点垂向拉)操作，鼠标指 向节点变亮后，按住左键拖曳，在投影平面内节点位置改变， 按右键则关闭本次交互功能。垂向改变操作与此类同。
0
0.000000 1000.000000 650.000000 1 0
第一个模型编号
第一个模型物性最小值、物性最大值、物性值 第一个模型物性的多边形数目 多边形编号
插入节点操作
插入节点指在边或面上增加节点或顶点，并对原相关三角面 进行自动剖分。插入节点操作包括在“一条边”(或一个面) 上插入节点。 操作方法是鼠标必须指向形体，在要插入节点的边周围或面 上点击下鼠标右键，屏幕弹出菜单，进行：选择“一条 边”(或一个面)－“插入节点”操作，即可在指定位置插入 三维节点。
……… ……… ……… ………源自74.7749 ……… 91.2583
测点高程，个数为行*列，存放顺序先东西、后南北 以上数据内容和三维重磁异常形体反演数据格式完全 相同
正演场值，个数为行*列，单位为mGal或nT，存放顺 序同上
模型切片
模型切片
三维重磁异常形体反演切片数据格式
数据内容 1.570796 0.000000 200.000 0.0000 4800.0 2 -7.397974 596.524658 -7.307242 -26.775219 726.524658 -26.775219 2982.623291 数据格式说明 剖面方位角(单位：弧度) 剖面的起始点X，Y坐标 剖面点距 第一个测点的横坐标、实测值、高程和正演值 第N个测点的横坐标、实测值、高程和正演值 剖切模型个数
三维重磁异常形体反演体数据格式
程序可以输出模型数据、正演数据、区域场数据、反演数据、 三维体数据和模型体积，其中： 模型数据和反演数据为文本文件； 正演数据和区域场数据为 Surfer 网格数据； 用户鼠标选择模型体，点击“计算体积”菜单，程序计算 并显示当前模型的体积； 三维体数据相当于反演数据加上正演数据，当输出三维体 数据时，程序直接切换到三维重磁异常形体反演体数据显示 模块，并打开用户当前输出的三维体数据。
三维重磁异常形体反演输出体数据格式
数据内容 1 2 1.000000 55.000000 61 75 ……… ……… ……… ……… 数据说明 实测场类型，重力取0，磁力取1 磁参数标志，Za取2，△T取3，如果是重力省略 磁偏角、磁倾角，单位度，如果是重力省略 测点的行、列数 测区左下角X、Y坐标、点距和线距，单位米(下同) 地形起伏标志，地形水平取0 ，地形起伏取1
三维重磁异常形体反演数据格式
数据内容
0 1 12 3 10 6000 4000 8000 0123456789 8 5000 4000 6000 10 11 12 13 14 15 16 17 6 6000 4000 8000
数据说明
模型的三角形顶点编号索引表，共24条记录，编号0~23 模型数目 第1个模型剖分的三角形数目 第1个模型物性的平均值、最小值和最大值 第1个模型剖分的所有三角形编号 第2个模型剖分的三角形数目 第2个模型物性的平均值、最小值和最大值 第2个模型剖分的所有三角形编号 第3个模型剖分的三角形数目 第3个模型物性的平均值、最小值和最大值
形体操作，在这一步里可以根据异常的残差特征对逼近形体进行变形、三 角网格加密、移动、增减、约束，可以随时对形体进行进行变形操作以减 小残差；
重复上述操作使地质体的形状逐渐向复杂和精细变化，直至交互解释结束。
三维重磁异常形体反演数据输入
第一种方法是通过反演数据 准备操作，如右图所示的反 演数据准备对话框。用户依 据场值类型输入相应的场参 数和数据文件名，形成相应 的反演数据文件。 程序自动给出初始模型，默 认模型为球状多面体，用户 可以修改它的一些参数如球 心位置、球体半径和球面加 密倍数等。 另一种方式是直接输入已有 的反演数据。
场及模型参数交互区 场及模型 立体显示区
模型交互区
场剖面及模 型截面显示区
场剖面及模 型截面显示区
三维重磁异常形体反演
模型参 数对话 框
场值参数 对话框
颜色参数 对话框
三维重磁异常形体反演基本步骤
根据已知地质资料、异常特征、前期处理结果或其他方法技术资料确定反 演区域及其相应的数据准备； 根据已知地质情况，估计矿体中心，然后应用规则形体特征建立初始形体 即地质体的初始模型，设置物性参数； 如有必要，对初始模型进行计算机自动反演，显示各步迭代的计算结果， 此步可以跳过； 进入交互阶段，计算逼近形体的正演场； 根据交互解释的结果，确定是否进行滤波处理； 漫游三维形体形状及其异常特征，这一步骤可以全方位查看逼近形体的正 演场、实测场和形体的空间特征；
三维屏幕坐标：从左到右为X轴，从底到上为Y轴，从里 到外为Z轴。
关于物性及其物性单位的约定
三维重力数据反演时，重力数据单位为mGal，反演的物性 为密度，单位为g/cm3；
三维磁力数据反演时，磁力数据单位为nT，反演的物性为 磁化强度，单位为0.01A/m。
三维重磁异常形体反演
场及模型立体显示区用 来显示反演过程中场和模 型的动态变化； 模型交互区用来交互修 改模型体的几何参数，并 可以通过场及模型数据交 互区一起来设置或改变模 型体的物性参数值； 场剖面及模型截面显示 区用来显示指定点的XY 十字剖面—截面，可以按 鼠标右键来设定坐标轴参 数和实测场及正演场剖面 曲线颜色。
图形操作
图形操作包括放大、缩小、旋转、平移和还原显示等。 图形放大、缩小操作只能针对场剖面及模型截面显示区，操 作方法为：鼠标点击一下场剖面及模型截面显示区，然后拖 动鼠标，即可实现图形放大、缩小。 图形的旋转操作只能针对场及模型立体显示区，操作方法为： 鼠标点击一下场及模型立体显示区，然后拖动鼠标，即可实 现图形的任意方向旋转。 图形的平移操作可以在四个视区里进行，操作方法为：鼠标 在任意视区右键单击，然后拖动鼠标，即可实现图形的平移 操作。 还原显示操作可以使经过放大、缩小、旋转、平移操作后的 图形恢复到初始状态。
18 19 20 21 22 23
第3个模型剖分的所有三角形编号
三维体模型交互技术
三维体模型交互技术包括对模型角点进行局部改变、插入顶 点、形体整体变形、形体整体移动、形体增减、形体表面三 维漫游等。
假定屏幕面为水平面，垂直屏幕向外为 Z 轴正向。鼠标必须 指向形体并按鼠标右键弹出交互菜单，通过交互菜单选取交 互功能后，才能进行交互操作。
三维重磁异常形体反演体数据显示
程序主界面 同样分为四 个视区，左 上角是场及 模型立体显 示区，右上 角是场及模 型切片交互 区，下边是 场剖面及模 型截面显示 区。
鼠标选中任意一个视区，双击鼠标可以把当前视区切换到全屏 幕显示，再次双击鼠标又恢复成四个视区。
显示设置
显示颜色设置，用来设置屏幕背景、坐标轴、坐标标注的 颜色。还可以设置图形的透明度。 曲线颜色设置，设置场剖面及模型截面显示区里剖切面数 据的颜色，包括网格线、地形数据、正演数据和实测数据。