[发明专利]一种基于四阶谱矩的位场边界识别方法

说明书

本发明公开了一种基于四阶谱矩的位场边界识别方法，首先通过滑动窗口计算出位场每一个数据点的四阶谱矩元，然后根据本发明定义的四阶曲率弧刻痕系数公式计算其特征提取结果，最后由该系数的高值指示出场源的边界位置。本发明提出的基于四阶谱矩的位场边界识别方法，是一种适用于提取弧形边界的方法，克服了常规传统方法和表面二阶谱矩不能有效识别弧形边界的缺陷。重磁异常的仿真试验结果表明，本发明提出的基于四阶谱矩的位场边界识别方法能够均衡收敛地识别弧形边界，且对深度的敏感性较低，可用于提取位场中的弱曲率弧刻痕信号。

技术领域

本发明属于地球物理学位场数据处理技术领域，具体涉及一种基于四阶谱矩的位场边界识别方法。

背景技术

揭示地下地质体的边缘位置是位场数据解释中的重要内容。各地质体边缘是具有一定密度或磁性差异的，在地质体的边缘附近，重磁异常的变化率较大，因此可以利用这一特点对其进行边界识别。目前，存在三大类位场源边界识别方法，它们分别是数值类计算方法、数理统计类计算方法及其它计算方法。其中，数值类计算方法是现阶段研究最多的一类方法，且其应用也最为广泛，数理统计类计算方法次之，其他计算方法应用较少。

数值类计算方法大多基于位场异常不同方向、不同阶次的导数及其组合，如总水平导数(TotalHorizontal Derivative,THDR)、垂向导数(Vertical Derivative,VDR)、解析信号振幅(Analytical Signal Amplitude,ASM)、倾斜角(Tilt Angle,TA)和Theta map。数理统计类方法主要包括两种，小子域滤波和归一化标准差(Normalized StandardDeviation,NSTD)，该类方法通过选取一定尺寸大小的滑动窗口来进行计算。上述方法均属于传统的边界识别方法，其中，目前比较常用的方法有以下几种：

总水平导数法(THDR)是一种应用广泛的位场边界识别方法，计算公式为

其中，u表示位场异常。

解析信号振幅(ASM)是由Nabighian提出的，该方法也叫总梯度模量法，由三个方向上的一阶导数组合得到，表达式为

式中，THDR代表总水平导数，而VDR则表示垂向导数，u表示位场异常；ASM计算结果的极大值表示地质体的位置，零值刻画的是地质体边界信息。

倾斜角法(TA)，即斜导数法，是一种具有均衡意义的场源边界识别方法，它在1994年由Miller和Singh提出。倾斜角法实质上是各一阶导数组合的比值，具体计算公式如下，

总水平导数的倾斜角(TAHG)法是Ferreira于2013年提出的，在总水平导数的结果上计算倾斜角，以达到边界增强的效果。其计算式子如下

Theta map方法是由Wijns等于2005年首次提出，它实质上是THDR与ASM的比值，表达式如下，

归一化标准差(NSTD)方法属于数理统计类边界识别方法，由Cooper和Cowan于2008年提出，它是垂向坐标方向的一阶导数的标准差与三个坐标方向一阶导数标准差的比值，计算式子如下

其中，u代表位场异常，σ表示标准差。这种方法是利用一定大小的滑动窗口来计算窗口中心点的归一化标准差值，其计算结果的极大值位置代表地质体的边界位置。