[发明专利]一种二维磁梯度张量快速数值模拟方法、装置和设备

说明书

本申请涉及一种二维磁梯度张量快速数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：通过模型构建、磁化强度计算、磁梯度张量计算公式离散、核函数单元积分系数计算、核函数单元积分系数矩阵和磁化强度的快速相乘、二维网格单元的磁梯度张量计算等步骤实现了二维磁梯度张量快速数值模拟模拟。本发明解决了现有二维磁梯度张量正演方法计算精度和计算效率低、无法实现复杂地质体的高效、精细化磁法勘探的问题。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种二维磁梯度张量快速数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

磁法勘探的定量解释依赖于正演的计算精度。根据场源的产状，地质解释人员可以采用二维模型或者三维模型来模拟不同场源的分布。其中，对于沿着走向方向变化不大的线性地质体引起的磁异常，可以利用二度体模型进行解释。尽管在客观上不存在真正的二度体，但三维模型通常需要较大的内存需求以及庞大的计算量，因此现实中常用走向方向尺度远大于垂直走向尺度的地质体用二度体代替，大大减少了计算时间，相应的反演也容易实现。

目前，针对二维磁梯度张量数值模拟一般采用解析方法和数值方法。文献(Jia,Z,Meng,L.S.Magnetic gradients produced by a 2D homogeneous polygonalsourceMagnetic gradients produced by a 2D polygon.Geophysics,2009.74(1)：L1-L6.)推导了多边形截面二度体磁梯度张量的解析表达式，并对解析式中的奇异性进行了分析，有效改进了解析式法的稳定性。解析式法计算精度高，但是针对任意密度分布、任意截面形状的地质体难以推导其解析表达式，且当进行大规模计算时其计算效率较低。文献(Jeshvaghani,M.S.,Darijani,M.Two-dimensional geomagnetic forward modelingusing adaptive finite element method and investigation of the topographiceffect.Journal of Applied Geophysics,2014,105,169-179.)采用自适应有限单元法实现了基于复杂模型及起伏地形的二度体磁异常数值模拟。该方法适用于任意截面形状、任意磁化率分布的复杂地质体的数值模拟，适应性强，并且该方法在复杂模型边界可以网格适当加密，以提高模拟精度，但随着网格节点的增加，形成的大型稀疏矩阵较大，求解效率低。异常体模拟的现有技术存在效率不高的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高异常体模拟效率的二维磁梯度张量快速数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种二维磁梯度张量快速数值模拟方法，所述方法包括：

根据二维异常体的大小信息，构建计算区域的二维模型，将所述计算区域沿x、z方向进行均匀网格剖分，得到多个网格单元，根据所述二维异常体的截面形状和磁化率分布，对所述网格单元的磁化率进行赋值；

根据已知的地球正常场，计算所述网格单元地球主磁场的x，z分量，根据所述网格单元地球主磁场的x，z分量和所述网格单元的磁化率，得到所述网格单元的磁化强度；

根据所述二维模型对预先构建的二维磁梯度张量公式进行离散，得到二维磁梯度的解析表达式，根据所述二维磁梯度的解析表达式，得到网格单元的核函数积分系数；

将所述网格单元的磁化强度和所述核函数积分系数表示为矩阵形式，并进行扩展，得到磁化强度扩展矩阵和核函数积分系数扩展矩阵；

通过二维离散傅里叶变换将所述核函数积分系数扩展矩阵和所述磁化强度扩展矩阵的二维卷积计算转换为乘积计算，再进行傅里叶反变换，得到所述计算区域的磁梯度张量。