本發(fā)明涉及一種磁場偏移成像的方法及裝置，屬于勘探地球物理。

背景技術：

1、隨著科學技術的發(fā)展，人們開發(fā)了很多方法技術通過地表磁場的數(shù)據(jù)研究地下目標體的磁化率和空間位置分布。早期主要以定性解釋方法為主，如化極、延拓、邊界識別等，后來發(fā)展了二維、三維人機互動擬合反演、自動反演等眾多基于位場的反演算法。有現(xiàn)有技術利用阻尼最小二乘方法解廣義的非線性反演問題，從而得到穩(wěn)定解的方法。也有現(xiàn)有技術采用廣義逆矩陣的選擇法迭代反演二維磁異常，能夠較準確的得到有限個組合板狀模型。隨著計算機技術發(fā)展，出現(xiàn)更多新的算法。如三維平滑正則化反演、三維聚焦反演、聚類-c均值聚焦反演方法、基于線性相關約束的聯(lián)合反演方法、以及許多三維位場梯度反演方法等，以上二維、三維反演是復雜的、耗時的，因為它取決于先驗模型和約束條件。

2、偏移成像是一種高效率的數(shù)據(jù)處理方法，在地震波場成像和電磁場成像中發(fā)展較早。從數(shù)學上講，偏移是由伴隨算子對觀測數(shù)據(jù)的作用來描述的，其中伴隨算子表現(xiàn)為地震或電磁場的反向傳播函數(shù)?；趧輬銎扑枷耄景l(fā)明提出了一種磁場偏移成像的方法及裝置。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種磁場偏移成像的方法及裝置，能夠實現(xiàn)二維磁場矢量數(shù)據(jù)的自動偏移成像。

2、本發(fā)明為解決其技術問題所采取的技術方案是：

3、第一方面，本發(fā)明實施例提供的一種磁場偏移成像的方法，包括如下步驟：

4、步驟s1，采集目標體上方的磁場任意兩個分量或分量梯度作為觀測磁場數(shù)據(jù)；

5、步驟s2，基于給定地下巖石磁化率或磁化強度參數(shù)和磁場積分方程建立磁場矢量或其梯度的正演算法；

6、步驟s3，基于磁場矢量正演算法，推導出任意觀測磁場的伴隨算子公式；

7、步驟s4，由觀測磁場的伴隨算子推導出伴隨磁場；

8、步驟s5，由伴隨磁場推導出地下空間磁化率分布函數(shù)，進而完成磁場矢量的偏移成像；

9、步驟s6，根據(jù)磁場矢量的偏移成像原理，推導得出磁場梯度的磁化率空間分布函數(shù)，進而完成磁場梯度的偏移成像。

10、作為本實施例一種可能的實現(xiàn)方式，所述基于給定地下巖石磁化率或磁化強度參數(shù)和磁場積分方程建立磁場矢量或其梯度的正演算法，包括：

11、假設磁化強度復數(shù)形式滿足：

12、（1）

13、其中，為磁化強度，變量，為磁化強度的x方向分量，為磁化強度的z方向分量，是虛數(shù)單位，則磁場強度在復平面內定義如下：

14、（2）

15、其中，為磁場強度，為正演算子，；

16、（3）

17、其中，γ為磁化率，θ為磁化角， h0為地磁場強度；

18、設定測線在地面，將式（3）代入到（2）式中，則在測線上的磁場強度滿足：

19、（4）

20、對于磁場梯度，得到下面公式：

21、（5）

22、其中，ζ是地下磁性體上任意一點：，ζ`是地面任意一點：，ds為地下磁性體面積單元。

23、作為本實施例一種可能的實現(xiàn)方式，所述基于磁場矢量正演算法，推導出任意觀測磁場的伴隨算子公式，包括：

24、假設測線在l上，磁性體邊界為γ，引入希爾伯特空間復平面：

25、（6）

26、其中，h為理論計算磁場強度，f為觀測磁場，d為地下半空間，

27、引入真實平面m：

28、（7）

29、其中 η為磁化強度，

30、對于任意的觀測場引入該觀測場的伴隨算子,則有：

31、（8）

32、對等式兩邊進行展開，并進行整理得到任意觀測場的伴隨算子：

33、（9）

34、則磁場強度的伴隨算子為：

35、（10）

36、其中，是鏡像磁場強度。

37、作為本實施例一種可能的實現(xiàn)方式，所述由觀測磁場的伴隨算子推導出伴隨磁場，包括：

38、由于是位于下半空間磁性體γ的鏡像，是由引起的鏡像場：

39、=（11）

40、稱為伴隨場，讓p+位于上半空間的復平面，p-位于下半負面，由x軸隔開，考慮任意點畫一個半徑為r的圓，這部分的實軸x發(fā)生在圓內將由表示,而圓的部分里面p?將用表示，根據(jù)柯西積分公式:

41、（12）

42、其中閉合輪廓上的積分取逆時針方向對實軸段的積分是從右到左的；

43、r→+inf的極限,對段的積分趨近于0，所以公式（12）可寫為：

44、（13）

45、由上面公式推導得到：

46、（14）

47、進一步得到：

48、（15）

49、考慮公式（15）和公式（10），得到伴隨磁場為：

50、（16）。

51、作為本實施例一種可能的實現(xiàn)方式，所述由伴隨磁場推導出地下空間磁化率分布函數(shù)，進而完成磁場矢量的偏移成像，包括：

52、深度加權函數(shù)等于磁場復強度的積分靈敏度的開方：

53、（17）

54、（18）

55、磁化率分布滿足下面公式：

56、==（19）

57、其中：；；

58、=（20）

59、將上式展開得到地下空間磁化率分布函數(shù)：

60、（21）。

61、作為本實施例一種可能的實現(xiàn)方式，所述根據(jù)磁場矢量的偏移成像原理，推導得出磁場梯度的磁化率空間分布函數(shù)，進而完成磁場梯度的偏移成像，包括：

62、磁場梯度為：

63、=（22）

64、其中，為磁化強度的水平分量的梯度場，為磁化強度的垂向分量的梯度場；

65、磁場梯度伴隨算子為：

66、；（23）

67、磁場梯度場伴隨場為：

68、（24）

69、磁場梯度的偏移成像為：

70、（25）。

71、作為本實施例一種可能的實現(xiàn)方式，所述磁場偏移成像的原理為：以觀測平面為鏡面，假設上半空間存在一個虛擬“鏡像場源”，與其對應的勢場稱為“鏡像場”，數(shù)學上稱為“偏移場”，并對此偏移場進行向下延拓，由于遠離場源，向上延拓的數(shù)理方程滿足狄里希萊第一邊值問題，且其方程解是收斂且穩(wěn)定的。

72、第二方面，本發(fā)明實施例提供的一種磁場偏移成像的裝置，包括：

73、磁場數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集目標體上方的磁場任意兩個分量或分量梯度作為觀測磁場數(shù)據(jù)；

74、正演算法建立模塊，用于基于給定地下巖石磁化率或磁化強度參數(shù)和磁場積分方程建立磁場矢量或其梯度的正演算法；

75、伴隨算子推導模塊，用于基于磁場矢量正演算法，推導出任意觀測磁場的伴隨算子公式；

76、伴隨磁場推導模塊，用于由觀測磁場的伴隨算子推導出伴隨磁場；

77、磁場矢量偏移成像模塊，用于由伴隨磁場推導出地下空間磁化率分布函數(shù)，進而完成磁場矢量的偏移成像；

78、磁場梯度偏移成像模塊，用于根據(jù)磁場矢量的偏移成像原理，推導得出磁場梯度的磁化率空間分布函數(shù)，進而完成磁場梯度的偏移成像。

79、第三方面，本發(fā)明實施例提供的一種電子設備，包括處理器、存儲器和總線，所述存儲器存儲有所述處理器可執(zhí)行的機器可讀指令，當所述電子設備運行時，所述處理器與所述存儲器之間通過總線通信，所述處理器執(zhí)行所述機器可讀指令，以執(zhí)行如上述任意磁場偏移成像的方法的步驟。

80、第四方面，本發(fā)明實施例提供的一種存儲介質，該存儲介質上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器運行時執(zhí)行如上述任意磁場偏移成像的方法的步驟。

81、本發(fā)明實施例的技術方案所產生的有益效果如下：

82、本發(fā)明實施例的技術方案的一種磁場偏移成像的方法，包括如下步驟：步驟s1，采集觀測磁場的基礎數(shù)據(jù)，所述觀測磁場的基礎數(shù)據(jù)包括巖石磁化率和磁化強度；步驟s2，基于給定地下巖石磁化率或磁化強度參數(shù)，假設任意兩個正交的磁矢量或梯度構成復平面，由磁場積分方程建立磁場矢量和梯度正演算法；步驟s3，基于磁場矢量正演算法，推導出任意觀測磁場的伴隨算子公式；步驟s4，由觀測磁場的伴隨算子推導出伴隨磁場；步驟s5，由伴隨磁場推導出地下空間磁化率分布函數(shù)，得到磁場矢量的偏移成像公式；步驟s6，根據(jù)磁場矢量偏移成像原理，推導得出磁場梯度的磁化率空間分布函數(shù)，得到磁場梯度的偏移成像公式；步驟s7，利用磁場矢量的偏移成像公式和磁場梯度的偏移成像公式進行磁場偏移成像。本發(fā)明基于磁化率和地磁場強度構建的磁場強度正演算法，并將其應用于磁矢量偏移成像中，從而提供更準確的磁場強度信息，提高了磁矢量偏移成像的質量和抗干擾能力。同時，磁場強度伴隨算子、磁場強度的伴隨場、磁場梯度伴隨算子、磁場梯度的伴隨場等的引入，進一步豐富了磁場信息的內容，提高了信息的利用率。此外，本發(fā)明的磁場強度正演算法和應用具有較高的實時性和準確性，可以有效地應對復雜的干擾環(huán)境。