[发明专利]一种频率域二度体重力异常快速数值模拟方法和装置

说明书

本申请涉及一种频率域二度体重力异常快速数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：构建包含目标区域的二度体模型；其中二度体模型是在水平方向和垂向进行均匀网格剖分，并根据二度体的截面形状设定每个节点的空间域密度值；根据网格参数和预设的高斯参数，得到偏移波数和频率域垂向一维积分，计算得到频率域重力异常场值，进行一维高斯傅里叶反变换，得到目标区域内任一点的空间域重力异常场值。本发明中，各个偏移波数相互独立的垂向一维积分相互独立，具有很好的并行性，并且垂向一维积分可以采用高斯积分求解，可根据场变化的快慢增加或减少高斯积分点个数，在保证精度的前提下大大减小了计算量。

技术领域

本申请涉及二度体重力异常计算技术领域，特别是涉及一种频率域二度体重力异常快速数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

重力异常数值模拟在地球物理勘探中有着重要作用，是了解重力异常特征最好的途径。但是复杂二度体的重力异常数值模拟不易实现，因此研究高效高精度的复杂形体重力异常数值模拟具有重要意义。目前关于重力异常的正演计算方法按照求解域的不同主要可划分为空间域法与频率域法.

目前，空间域方法是通过规则形体的重力异常解析式直接求得空间任意点的异常精确解。空间域的优点是计算精确，但对于复杂形体，解析式复杂或者不存在，且计算大量位置点异常场数据时，速度较慢。文献(Ku,Chao,C..(1977).A direct computation ofgravity and magnetic anomalies caused by 2-and 3-dimensional bodies ofarbitrary shape and arbitrary magnetic polarization by equivalent-pointmethod and a simplified cubic spline.Geophysics,42(3),610.)利用高斯积分和样条插值积分累加的方法直接求取空间某一点的异常值，并且等效源剖分越细其计算精度可满足精度要求，但是当计算大量位置点的异常时效率较低，不适合野外普查。相对于空间域方法而言，频率域方法表达式简洁，计算效率较高。文献(Tontini,F.C.,L.Cocchi,C.Carmisciano.Rapid 3-D forward model of potential fields with application tothe Palinuro Seamount magnetic anomaly(southern Tyrrhenian Sea,Italy).Journalof Geophysical Research,2009.114.)利用傅里叶变换，详细推导了重磁全空间的频率域表达式，借助快速傅里叶变换算法，实现了位场快速数值模拟，并且由于快速傅里叶的截断边界效应的影响，采用扩边的方式使得数值模拟精度相对较低；文献(柴玉璞.Fourier变换数值计算的偏移抽样理论[J].中国科学:技术科学:450-456.)提出了一种偏移抽样理论，将其应用到傅里叶反变换中，该方法有效克服了快速傅里叶变换方法的边界截断效应问题，提高了数值模拟精度。

目前，已有的重力异常数值模拟方法对计算机的存储要求普遍较高，并且对于大规模、大尺度重力异常数值模拟存在计算效率低的问题。因此，研究一种频率域任意多边界截面二度体重力异常数值模拟方法，对于实现复杂地质体重力异常数据快速反演成像具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高大规模、大尺度重力异常数值模拟计算效率的频率域二度体重力异常快速数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种频率域二度体重力异常快速数值模拟方法，所述方法包括：

根据观测点在笛卡尔坐标系下的位置信息，构建包含目标区域的二度体模型；所述观测点坐标包括x轴方向和z轴方向；所述二度体模型是将所述目标区域在水平方向和垂向进行均匀网格剖分，并根据所述二度体的截面形状设定网格剖分的每个节点的空间域密度值；

根据所述二度体模型网格剖分的网格参数和预设的高斯参数，得到偏移波数；