一種位場構(gòu)造格架自動提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種重力位場和磁位場構(gòu)造格架自動提取方法，是一項(xiàng)基于重力和磁 異常數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造探測的技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及小波分析、圖像處理、地球物理、 地質(zhì)學(xué)、礦產(chǎn)勘查等領(lǐng)域，根據(jù)本發(fā)明的方法能直接應(yīng)用于礦產(chǎn)勘探和相關(guān)地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域 等。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空物探技術(shù)的發(fā)展，重力和磁法（下文中也簡稱為重磁）測量方法具有經(jīng) 濟(jì)、快速、可以覆蓋很多難以到達(dá)的景觀地區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前在礦產(chǎn)勘 查領(lǐng)域，重力和磁法勘探方法通常被應(yīng)用于具有強(qiáng)磁性或高密度的礦化體的直接探測，以 及具有強(qiáng)異常的地質(zhì)構(gòu)造解釋和反演。大部分有色金屬和稀有金屬礦床不能直接形成明顯 重力和磁異常，但是控制礦床形成的地質(zhì)構(gòu)造可以產(chǎn)生異常差異。所以，基于重力位場數(shù)據(jù) 和磁位場數(shù)據(jù)進(jìn)行控制礦床形成的地質(zhì)構(gòu)造探測，在金屬礦床靶區(qū)定位中具有重要意義。
[0003] 目前重磁位場構(gòu)造信息自動識別和提取方法主要包括解析信號法、歐拉反褶積 法、位場多尺度邊緣檢測方法等，其共同存在的問題是對方向性的信息不敏感，不能得到完 整、準(zhǔn)確的異常邊界位置。在本發(fā)明申請人的發(fā)明名稱為"位場多方向多尺度邊緣檢測方 法"，申請?zhí)枮?00810006676. 6的專利申請中，公開了一種位場多方向多尺度邊緣檢測方 法，通過方向小波變換增強(qiáng)了方向性信息，獲得了不同方向的異常源邊界信息，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)造 格架的自動提取，克服了解析信號法、歐拉反褶積法、位場多尺度邊緣檢測方法等對方向性 信息不敏感的問題，是一項(xiàng)基于位場數(shù)據(jù)進(jìn)行淺部地殼三維結(jié)構(gòu)快速反演的技術(shù)方案。但 該方法仍存在以下問題：（1)計算得到的邊緣不是單像素點(diǎn)寬度，邊緣及不同方向邊緣交 點(diǎn)所對應(yīng)的實(shí)際地理范圍較大，導(dǎo)致分析結(jié)果精確度不高；（2)需要基于不同尺度邊緣進(jìn) 行人工矢量化，取邊緣中心連線作為異常邊界，從而生成淺部地殼三維結(jié)構(gòu)圖，導(dǎo)致工作效 率低；（3)該淺部地殼三維結(jié)構(gòu)圖只能顯示不同深度的構(gòu)造信息，不能反映構(gòu)造帶及兩側(cè) 巖性變化，不能指示構(gòu)造的變形和活動強(qiáng)度；(4)對尺度沒有明確定義，也就是沒有對尺度 這一特征賦予具體的地球物理屬性。
[0004] 因此，需要提供一種能夠基于已采集的位場數(shù)據(jù)高精度地提取位場構(gòu)造格架的方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種重磁位場構(gòu)造格架自動提 取方法，能夠快速得到控制礦床形成的地質(zhì)構(gòu)造信息，從而實(shí)現(xiàn)金屬礦床祀?yún)^(qū)定位。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明對測量得到的重力位場數(shù)據(jù)和磁位場數(shù)據(jù)采用多方向 多尺度邊緣檢測方法提取重力構(gòu)造格架和磁構(gòu)造格架，采用形態(tài)學(xué)骨骼算法將得到的每一 尺度構(gòu)造格架細(xì)化處理成單像素寬度，將不同尺度的構(gòu)造格架用不同顏色漸變疊加顯示突 出不同深度構(gòu)造信息，生成綜合構(gòu)造格架圖；將基于不同尺度構(gòu)造格架各邊緣點(diǎn)對應(yīng)的梯 度的模提取的構(gòu)造強(qiáng)度值進(jìn)行不同漸變顏色的疊加顯示，突出密度變化和磁性變化強(qiáng)度信 息，生成綜合構(gòu)造強(qiáng)度格架圖。從而可以獲得該研究區(qū)范圍不同深度的重磁異常信息、表征 不同深度地質(zhì)構(gòu)造的構(gòu)造格架分布信息、不同深度構(gòu)造格架的密度變化和磁性變化強(qiáng)度信 息，實(shí)現(xiàn)對控制礦床形成的地質(zhì)構(gòu)造的識別和定性解釋，根據(jù)研究分析區(qū)先驗(yàn)知識確定潛 在的礦床類型和控制礦床形成的構(gòu)造屬性，對不同類型構(gòu)造格架進(jìn)行篩選，從而實(shí)現(xiàn)金屬 礦床的祀?yún)^(qū)定位。
[0007] 本發(fā)明的位場構(gòu)造格架自動提取方法，包括如下的具體步驟：
[0008] 1)對從研究區(qū)域重磁測量獲得的重力數(shù)據(jù)或磁法數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理
[0009] 該預(yù)處理包括對磁法數(shù)據(jù)進(jìn)行化極計算得到化極磁異?；蜻M(jìn)行偽重力計算得到 偽重力異常；對重力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理得到布格重力異常數(shù)據(jù)。
[0010] 2)對經(jīng)預(yù)處理的重力位場數(shù)據(jù)或磁法位場數(shù)據(jù)進(jìn)行多個尺度下位場多方向邊緣 檢測，包括將位場數(shù)據(jù)上延多個預(yù)定高度后得到多個尺度的重力位場數(shù)據(jù)或磁法位場數(shù) 據(jù)，并分別對所得到的每一尺度下的位場數(shù)據(jù)進(jìn)行多方向邊緣檢測，得到各尺度下位場邊 緣。
[0011] 針對上延多個預(yù)定高度后的每一尺度，選擇不同的方向α進(jìn)行邊緣檢測計算，可 突出不同方向的邊緣信息。為了能夠達(dá)到完整覆蓋，方向α取值為其中k = 0，1，2,…，（2η-1)，η為大于或等于2的整數(shù)。針對每一方向，經(jīng)預(yù)處理的重力數(shù)據(jù)或磁法 數(shù)據(jù)的二維方向小波變換的模極大值點(diǎn)沿梯度的垂直方向連接得到的曲線構(gòu)成邊緣。獲取 同一尺度以不同方向計算得到的邊緣，對所獲取得到的邊緣求并集作為該尺度的邊緣，從 而可實(shí)現(xiàn)各尺度下位場多方向的邊緣檢測。
[0012] 3)采用形態(tài)學(xué)骨骼算法將計算得到的各尺度的邊緣分別細(xì)化處理為單像素寬度， 得到各尺度下的構(gòu)造格架。
[0013] 4)將計算得到的各尺度構(gòu)造格架疊置生成綜合構(gòu)造格架圖
[0014] 對得到的各尺度的構(gòu)造格架進(jìn)行疊置生成反映不同深度信息的綜合構(gòu)造格架圖， 圖上不同尺度邊緣的橫向偏移反應(yīng)了構(gòu)造格架的產(chǎn)狀信息。
[0015] 將位場上延不同高度后提取的邊緣對應(yīng)于不同深度的構(gòu)造，深度為向上延拓后 高度的一半（見作者為Jacob Sen，B.H.，題目為A case for upward continuation as a standard separation filter for potential-field maps，期干[(名 Geophysics，干[(號 v. 52no. 8,時間1987)，可以得到表征不同深度的構(gòu)造格架圖。
[0016] 5)將計算得到的邊緣上的每一邊緣點(diǎn)處的梯度的模作為構(gòu)造格架中該邊緣點(diǎn)處 強(qiáng)度值。賦有強(qiáng)度值的構(gòu)造格架上邊緣點(diǎn)強(qiáng)度值的高低反映了構(gòu)造帶及兩側(cè)巖性變化大 小，反映了構(gòu)造的變形和活動強(qiáng)度。建立反映不同深度信息的不同尺度的強(qiáng)度格架圖，以及 不同尺度疊加成綜合構(gòu)造強(qiáng)度格架圖，揭示了區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格局。
[0017] 具體地，本發(fā)明提供一種位場構(gòu)造格架自動提取方法，包括以下步驟：
[0018] 對來自待研究區(qū)域的位場數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
[0019] 將經(jīng)預(yù)處理的位場數(shù)據(jù)向上延拓多個預(yù)定高度得到多個相應(yīng)尺度的位場數(shù)據(jù)；
[0020] 分別針對每一尺度的位場數(shù)據(jù)進(jìn)行多方向邊緣