地质体空间分布的重磁边界识别方法研究

论文摘要

重力勘探与磁法勘探是地球物理方法的两个重要分支,适合进行大面积探测工作,具有工作效率高,成本低的优势,同时对于探测区域的破坏性小,较为环保,目前被广泛应用于矿产资源勘查、地质构造调查、以及地壳稳定性分析等领域。重磁勘探的理论基础是通过测量地下场源的重力场和磁场,研究其密度及磁性差异,并对其进行解释分析。该方法对于深部大的地质构造具有明显的异常响应,相比于其他地球物理勘探方法包含更为丰富的区域地质信息。位场数据处理是通过重磁数据对地下地质体进行解释分析的基础,其中对地质体的边界识别是处理解释过程中十分重要的环节,可以有效地判定场源的边界范围,从而进一步分析、研究地质体的几何特征,实现快速异常圈定。本文首先对常规边界识别方法进行系统的研究,掌握其基本原理,总结归纳每种方法在应用过程中存在的优缺点;针对不足之处进行改进,在常规方法上进一步提出小波结合幂次变换方法,利用小波具有多尺度分析的特点来压制噪声,并通过幂次变换提高边界收敛程度;研究图像边缘检测技术,分析Canny算子、高斯拉普拉斯(Laplacian of Gaussian,LoG)算子、Sobel算子的理论基础,并将这三种算子引用至场源边缘位置的提取中,对比分析每种算子的识别效果;建立正演模型数据并结合实测重力异常数据及磁异常数据分别验证上述方法的有效性。为了同时拾取地下目标体的水平边界位置及埋藏深度,本文研究了归一化总水平导数。作为一种快速成像技术,归一化总水平导数具备用时短,效率高等优势,而且不需要地质体几何参数和物性约束等信息,就可以定性及半定量的获取地下目标体的空间位置。本文首先研究了归一化总梯度法的理论基础,介绍该方法的具体计算步骤。然后将其扩展至归一化总水平导数法,根据归一化总水平导数法的原理公式,采用调和平均作为归一化算子探讨其对实验效果的影响,通过对异常数据进行计算得到的最大值点来判定目标体的水平边界及深度位置,再结合理论模型和实际数据验证该方法的应用效果。通过以上研究,最后利用小波结合幂次变换方法以及图像处理技术实现对场源边界进行精确地划分;根据归一化总水平导数法圈定出异常体的水平边界位置,同时获取深度信息;结合模型数据和实测数据对上述方法的实用性和有效性进行验证,均取得了较好的应用效果,达到了本文的研究目的。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 边界识别方法研究现状
•     1.2.2 快速成像方法研究现状
•   1.3 存在的主要问题
•   1.4 论文研究内容及创新点
•     1.4.1 论文的研究内容
•     1.4.2 论文的创新点
• 第2章 场源边界识别技术研究及应用
•   2.1 数值计算类边界识别方法
•     2.1.1 总水平导数法
•     2.1.2 垂向导数法
•     2.1.3 解析信号振幅法
•     2.1.4 倾斜角法
•     2.1.5 Theta图法
•   2.2 小波结合幂次变换方法
•     2.2.1 小波变换
•     2.2.2 幂次变换
•   2.3 模型试验
•   2.4 实际数据应用
•   2.5 本章小结
• 第3章 图像处理技术在边界识别中的应用
•   3.1 图像处理技术方法原理
•     3.1.1 Canny算子
•     3.1.2 高斯拉普拉斯算子
•     3.1.3 Sobel算子
•   3.2 模型试验
•   3.3 实际数据应用
•   3.4 本章小结
• 第4章 归一化总水平导数研究及应用
•   4.1 归一化总梯度法
•     4.1.1 归一化总梯度法的基本原理
•     4.1.2 模型试验
•   4.2 归一化总水平导数
•     4.2.1 归一化总水平导数基本原理
•     4.2.2 模型试验
•   4.3 实际数据应用
•   4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 作者简介及在学期间取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谭晓迪

导师: 黄大年

关键词: 边界识别,小波变换,幂次变换,图像处理,归一化总水平导数

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 吉林大学

分类号: P631

总页数: 61

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