CN113111500A

CN113111500A - 一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法

Info

Publication number: CN113111500A
Application number: CN202110344592.9A
Authority: CN
Inventors: 王功文; 陶高燊; 张智强
Original assignee: China University of Geosciences Beijing
Current assignee: China University of Geosciences Beijing
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2021-07-13

Abstract

本发明公开了一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法，其特征在于，处理方法包括：本方法由三部分组成，第一部分为位场去噪，第二部分为位场分离，第三部分为位场弱异常提取，其中第一部分位场去噪利用SVD技术实现，通过理论位场模型正演异常得到加噪处理、通过加噪处理得到SVD分解，通过SVD分解得到有效阶次确定，通过有效阶次确定得到SVD重构，通过SVD重构得到去噪后的正演异常；本发明的有益效果：通过该方法能够很好地解决传统地球物理重磁(位场)勘探中异常信息的解译干扰、延拓高度的定量判别时的过于简略和模糊以及实践较少等问题。

Description

一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法

技术领域

本发明涉及矿产资源勘测领域，更具体地说，属于一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法。

背景技术

地球物理重磁(位场)勘探技术是矿产资源勘查中较为常用的手段；鉴于位场中所混叠的地质相关异常信息的解译、分析过程具有多解性，寻求较为准确、稳健的位场异常信息处理与分析技术，是目前地球物理领域研究的一项趋势。

但是目前地球物理重磁(位场)勘探中的去噪方法与弱异常提取方法往往归为一个问题进行处理，即将噪声的剔除视为弱异常的识别、剔除，这种做法亦有可能出现问题，即噪声可能以噪声的形式混叠于较小尺度(或较浅埋深)的位场响应中，以致对异常信息的解译产生干扰；其次，传统的解析向上延拓在用于位场“二分”时，并不过于注重最佳延拓高度的定量判别，即仅仅通过一系列的延拓试验以确定大致最终所采用的延拓高度，这种做法过于简略、模糊；最后，传统的弱异常提取直接对于原始位场异常进行处理，除去噪处理的过程以外，仍对“以剩余异常为研究对象”的实践较少涉及，因此，利用弱异常提取方法、对剩余异常进行挖掘的潜在价值认识较少，因此针对这些不足需要设计一款全新的地球物理重磁(位场)勘探技术方法。

发明内容

针对现有应用及技术存在的不足，本发明提供了一种基于地学数据库的半监督学习矿产资源定量预测方法。该方法能够很好地解决传统地球物理重磁(位场)勘探中异常信息的解译干扰、延拓高度的定量判别时的过于简略和模糊以及实践较少等问题。基于此方案，用户可以通过电脑编程输入程序，因此，用户可以放心的借助电脑终端进行同步操作，对于矿产资源勘查的准确性和效率提升问题具有十分重要的意义。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法，处理方法包括：本方法由三部分组成，第一部分为位场去噪，第二部分为位场分离，第三部分为位场弱异常提取，其中第一部分位场去噪利用SVD技术实现，通过理论位场模型正演异常得到加噪处理、通过加噪处理得到SVD分解，通过SVD 分解得到有效阶次确定，通过有效阶次确定得到SVD重构，通过SVD重构得到去噪后的正演异常；第二部分位场分离利用解析向上延拓技术实现，通过所述理论位场模型正演异常得到解析向上延拓高度序列，通过解析向上延拓高度序列得到解析向上延拓区域异常序列，通过解析向上延拓区域异常序列同时得到关系曲线A和关系曲线B,通过关系曲线A和关系曲线B同时得到最佳延拓高度确定，通过最佳延拓高度确定得到最佳延拓高度对应区域异常，通过最佳延拓高度对应区域异常得到正演异常对应剩余异常；第三部分位场分离利用BEMD技术实现，通过正演异常对应剩余异常得到参数设定，通过参数设定得到BEMD分解，通过BEMD分解得到包络面生成和剔除，如果满足条件，那么包络面生成和剔除就会得到IMF判定准则，如果不满足条件，那么 IMF判定准则就会重回包络面生成和剔除，通过IMF判定准则得到IMF生成和剔除，通过IMF生成和剔除得到Res判定准则，如果满足条件，那么就会得到Res生成。

进一步的，通过重磁原始数据得到理论位场模型正演异常，在通过理论位场模型正演异常得到重磁去噪异常，通过重磁去噪异常得到理论位场模型正演异常，在通过理论位场模型正演异常得到重磁区域异常和重磁剩余异常，通过重磁剩余异常得到正演异常对应剩余异常，在通过正演异常对应剩余异常同时得到重力IMF异常、Res异常和磁力IMF异常、Res异常。。

进一步的，通过编程实现了以球体模型为要素的理论位场模型构建、及其位场异常正演、以及在理论位场模型中添加随机高斯噪声的模型验证准备工作。

进一步的，通过编程实现了解析向上延拓算法的基本原理、及其最佳延拓高度确定方法的基本原理，对最佳延拓高度确定方法在位场“二分”中实际应用的可行性、有效性，结合上述理论位场模型正演异常、及其区域异常、以及解析向上延拓所得位场区域异常系列，进行了试验。

进一步的，通过编程实现了BEMD分解算法的基本原理；对BEMD在位场弱异常提取中实际应用的可行性、有效性，利用上述确定的最佳延拓高度进行解析向上延拓所得剩余异常，进行了试验。

本发明的有益效果：

本发明通过一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法解决了原有的地球物理重磁(位场)勘探技术问题：

(1)以球体为几何组成要素，设定不同参数(比如：埋深、半径等)，建立了理论位场模型，并且通过正演得到了相应的理论位场异常、理论位场局部异常、理论位场区域异常。此外，以0.1％、0.5％、1％、3％四种不同占比的高斯随机噪声对该理论位场异常进行了加噪处理。

(2)基于对加噪后的理论位场异常进行位场去噪的可行性、有效性验证，利用SVD技术，通过确定奇异值矩阵重构时的有效阶次k＝7(k＝12)，实现了对研究试验区内1：5万布格重力原始数据(1：5万化极航磁原始数据)的去噪过程。

(3)基于对理论位场异常进行位场“二分”的可行性、有效性验证，利用解析向上延拓技术，通过绘制相邻延拓高度所得区域异常的相关系数、及其与延拓高度序列之间的关系曲线，确定了最佳延拓高度为5000m(4000m)，从而得到解析向上延拓后的重(磁)力区域异常、重(磁)力剩余异常，实现了对上述去噪后的布格重力异常(化极航磁异常)的“二分”过程。

(4)基于对理论位场异常进行位场弱异常提取的可行性、有效性验证，利用BEMD技术，通过设定IMF、Res相应判定准则中的阈值0.7、0.1(0.3、 0.1)，得到了分解后的多尺度重(磁)力弱异常分量IMFG1(IMFM1)、IMFG2 (IMFM2)、以及重(磁)力剩余异常分量Res G(Res M)，实现了对上述解析向上延拓后所得的重(磁)力剩余异常中的弱异常提取过程。同时，结合前人对于该区域地质相关研究的认识，对上述各个弱异常分量、剩余异常分量进行了地质相关异常信息的解译与分析。

(三)附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的技术流程图。

(四)具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1所示的一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法，处理方法包括：本方法由三部分组成，第一部分为位场去噪，第二部分为位场分离，第三部分为位场弱异常提取，其中第一部分位场去噪利用SVD 技术实现，通过理论位场模型正演异常得到加噪处理、通过加噪处理得到SVD 分解，通过SVD分解得到有效阶次确定，通过有效阶次确定得到SVD重构，通过SVD重构得到去噪后的正演异常；第二部分位场分离利用解析向上延拓技术实现，通过所述理论位场模型正演异常得到解析向上延拓高度序列，通过解析向上延拓高度序列得到解析向上延拓区域异常序列，通过解析向上延拓区域异常序列同时得到关系曲线A和关系曲线B,通过关系曲线A和关系曲线B同时得到最佳延拓高度确定，通过最佳延拓高度确定得到最佳延拓高度对应区域异常，通过最佳延拓高度对应区域异常得到正演异常对应剩余异常；第三部分位场分离利用BEMD技术实现，通过正演异常对应剩余异常得到参数设定，通过参数设定得到BEMD分解，通过BEMD分解得到包络面生成和剔除，如果满足条件，那么包络面生成和剔除就会得到IMF判定准则，如果不满足条件，那么IMF判定准则就会重回包络面生成和剔除，通过IMF判定准则得到IMF生成和剔除，通过IMF生成和剔除得到Res判定准则，如果满足条件，那么就会得到Res生成。

优选的，通过重磁原始数据得到理论位场模型正演异常，在通过理论位场模型正演异常得到重磁去噪异常，通过重磁去噪异常得到理论位场模型正演异常，在通过理论位场模型正演异常得到重磁区域异常和重磁剩余异常，通过重磁剩余异常得到正演异常对应剩余异常，在通过正演异常对应剩余异常同时得到重力IMF异常、Res异常和磁力IMF异常、Res异常。

优选的，通过编程实现了以球体模型为要素的理论位场模型构建、及其位场异常正演、以及在理论位场模型中添加随机高斯噪声的模型验证准备工作。

优选的，通过编程实现了解析向上延拓算法的基本原理、及其最佳延拓高度确定方法的基本原理，对最佳延拓高度确定方法在位场“二分”中实际应用的可行性、有效性，结合上述理论位场模型正演异常、及其区域异常、以及解析向上延拓所得位场区域异常系列，进行了试验。

优选的，通过编程实现了BEMD分解算法的基本原理；对BEMD在位场弱异常提取中实际应用的可行性、有效性，利用上述确定的最佳延拓高度进行解析向上延拓所得剩余异常，进行了试验。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

需要说明的是，在本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法，其特征在于，处理方法包括：本方法由三部分组成，第一部分为位场去噪，第二部分为位场分离，第三部分为位场弱异常提取，其中第一部分位场去噪利用SVD技术实现，通过理论位场模型正演异常得到加噪处理、通过加噪处理得到SVD分解，通过SVD分解得到有效阶次确定，通过有效阶次确定得到SVD重构，通过SVD重构得到去噪后的正演异常；第二部分位场分离利用解析向上延拓技术实现，通过所述理论位场模型正演异常得到解析向上延拓高度序列，通过解析向上延拓高度序列得到解析向上延拓区域异常序列，通过解析向上延拓区域异常序列同时得到关系曲线A和关系曲线B,通过关系曲线A和关系曲线B同时得到最佳延拓高度确定，通过最佳延拓高度确定得到最佳延拓高度对应区域异常，通过最佳延拓高度对应区域异常得到正演异常对应剩余异常；第三部分位场分离利用BEMD技术实现，通过正演异常对应剩余异常得到参数设定，通过参数设定得到BEMD分解，通过BEMD分解得到包络面生成和剔除，如果满足条件，那么包络面生成和剔除就会得到IMF判定准则，如果不满足条件，那么IMF判定准则就会重回包络面生成和剔除，通过IMF判定准则得到IMF生成和剔除，通过IMF生成和剔除得到Res判定准则，如果满足条件，那么就会得到Res生成。

2.根据权利要求1所述的一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法，其特征在于：通过重磁原始数据得到理论位场模型正演异常，在通过理论位场模型正演异常得到重磁去噪异常，通过重磁去噪异常得到理论位场模型正演异常，在通过理论位场模型正演异常得到重磁区域异常和重磁剩余异常，通过重磁剩余异常得到正演异常对应剩余异常，在通过正演异常对应剩余异常同时得到重力IMF异常、Res异常和磁力IMF异常、Res异常。

3.根据权利要求1所述的一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法，其特征在于：通过编程实现了以球体模型为要素的理论位场模型构建、及其位场异常正演、以及在理论位场模型中添加随机高斯噪声的模型验证准备工作。

4.根据权利要求1所述的一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法，其特征在于：通过编程实现了解析向上延拓算法的基本原理、及其最佳延拓高度确定方法的基本原理，对最佳延拓高度确定方法在位场“二分”中实际应用的可行性、有效性，结合上述理论位场模型正演异常、及其区域异常、以及解析向上延拓所得位场区域异常系列，进行了试验。

5.根据权利要求1所述的一种基于重磁物理场使用二维经验模态分解异常分析方法，其特征在于：通过编程实现了BEMD分解算法的基本原理；对BEMD在位场弱异常提取中实际应用的可行性、有效性，利用上述确定的最佳延拓高度进行解析向上延拓所得剩余异常，进行了试验。