本文關(guān)鍵詞：重磁位場分離及邊界識別方法研究

  更多相關(guān)文章： 重磁勘探 異常分析 Curvelet變換 邊界增強 形態(tài)學

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,礦藏勘探程度的日益增加,目前我國淺地表已探明的礦產(chǎn)資源逐漸難以滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要,礦產(chǎn)資源勘查的關(guān)注對象已由以往的淺部礦轉(zhuǎn)向了深部礦。重磁勘探對于實現(xiàn)地下不同地質(zhì)體異常的有效分離,完成地質(zhì)體分布、位置、產(chǎn)狀及其地質(zhì)含義的解釋具有重要作用。同時,由于重磁勘探具有成本低、效率高、覆蓋范圍廣、測量過程不受地域條件約束等特點,已經(jīng)成為了地球物理勘探不可替代的重要方法。在重磁勘探中,由于實際測量得到的重磁數(shù)據(jù)是地下不同地質(zhì)體引起的疊加異常,而這些異常是由地下不同埋深、不同規(guī)模地質(zhì)體的綜合反映,因此必須對這種疊加異常進行數(shù)據(jù)分析。目前,一方面可以通過對位場數(shù)據(jù)進行分離以獲取不同埋深、不同規(guī)模地質(zhì)體各自所產(chǎn)生的異常,進而分別予以研究;另一方面,可以對重磁異常數(shù)據(jù)進行邊界增強,突出各地質(zhì)體的邊界,以實現(xiàn)快速的構(gòu)造劃分以及異常圈定,進而完成地質(zhì)體異常范圍的劃分。論文以重磁位場數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究為主線,在對傳統(tǒng)異常分離、異常邊界增強方法進行調(diào)研、試驗、分析的基礎(chǔ)上,討論了傳統(tǒng)方法的不足,并深入研究了以多尺度Curvelet分解理論為基礎(chǔ)的粗、中、精不同尺度的異常分離方法,避免了傳統(tǒng)“二分法”無法精細的在不同尺度上對地質(zhì)體進行分離的缺陷。同時,深入研究并實現(xiàn)了基于偏微分方程的局部增強方法,提出了歸一化索伯爾重磁異常邊界增強方法以及形態(tài)學腐蝕與膨脹乘的邊界增強方法,實現(xiàn)了在埋深大的弱異常邊界增強的同時,達到不同深度異常邊界均衡增強的目的。提出基于改進的Canny算子異常邊界自動提取方法,使之更加適應(yīng)實際數(shù)據(jù)中的連續(xù)邊緣檢測,為自動、快速、準確的異常邊界定位提供了技術(shù)支持。具體而言,獲得的研究成果主要包括以下:1、為了避免傳統(tǒng)“二分法”難以精細的在多尺度上完成不同埋深與規(guī)模地質(zhì)體疊加異常的有效分離問題,本文在深入研究Curvelet變換的多尺度分析性質(zhì)及其去噪原理的基礎(chǔ)上,得出了Curvelet多尺度分解后各層系數(shù)重構(gòu)結(jié)果可以與地質(zhì)體異常疊加分布的不同尺度分析相對應(yīng)的結(jié)論。利用范圍大、埋藏深的地質(zhì)體通常表現(xiàn)為大尺度、平緩的異常分布,而范圍小、埋藏淺的地質(zhì)體通常具有小尺度、變化劇烈的異常分布的特點,通過模型試算,驗證了curvelet變換的多尺度分析性質(zhì)可以完成不同埋深與規(guī)模分布的疊加異常的多重分解目的。試驗結(jié)果顯示,該方法在對不同埋深與范圍分布的重磁異常精細分離方面,較之切割法更具優(yōu)勢。進一步對實際重磁異常數(shù)據(jù)的處理結(jié)果表明,本方法能夠有效的完成不同埋深與范圍的疊加異常分離,為后續(xù)地質(zhì)體物理含義的合理解釋提供更加充分的信息。2、深入研究了重磁弱異常邊界增強的方法,研究并實現(xiàn)了基于偏微分方程的局部增強方法,利用局部小區(qū)域的增強處理,緩解了采用全局操作所引起的增強后異常邊緣發(fā)生形變的問題。為了同時完成深淺不同地質(zhì)異常的邊界識別,提出了歸一化索伯爾的異常邊界增強方法,采用nsob方法實現(xiàn)了強弱異常邊界均衡增強的效果。提出了基于形態(tài)學腐蝕與膨脹乘的異常邊界增強策略,采用形態(tài)學腐蝕與膨脹處理結(jié)果相乘的方法,并充分利用形態(tài)學膨脹方法對弱噪聲的削弱功能以及形態(tài)學腐蝕方法對亮噪聲的削弱功能,通過將兩者相結(jié)合,達到了強弱異常邊緣均衡增強的效果并降低了各類噪聲的影響,使所獲取的增強邊緣更為連續(xù)。在對以上各類增強方法進行模型試算的基礎(chǔ)上,對實際獲取的重磁異常數(shù)據(jù)進行處理,獲得了良好的異常邊緣增強效果,為后續(xù)的異常邊界可靠檢測、異常邊界定位、地質(zhì)解釋奠定基礎(chǔ)。3、為了實現(xiàn)快速的構(gòu)造劃分以及異常圈定,需要實現(xiàn)異常的邊界檢測與定位。然而,由于重磁異常邊緣在經(jīng)過拉升或增強后,受采用的濾波器算子的大小限制所導致的地質(zhì)體邊界所產(chǎn)生的模糊或膨脹,難以準確表示各地質(zhì)體真實邊界。因此,提出了改進的canny算子異常邊界自動提取方法,通過引入邊界梯度的方向,利用邊緣點所通常具有的統(tǒng)一、連續(xù)、緩變的梯度方向的特性以區(qū)別于噪聲或增強所引起的邊緣形變擴散,使其較之原canny方法更加適應(yīng)實際數(shù)據(jù)中的連續(xù)邊緣檢測,為自動、快速、準確的異常邊界定位提供了有力支持。本文在對前述各類方法進行模型試算的基礎(chǔ)上,對實際采集的重磁異常數(shù)據(jù)進行了處理,并進一步結(jié)合處理結(jié)果對相關(guān)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造特征及巖性分布特征進行了解釋。重點針對云南永勝分水嶺銅礦遠景區(qū)開展的1:2萬比例尺高精度磁法地面測量數(shù)據(jù),采用本文所提出的Curvelet多層分解法,實現(xiàn)了該研究區(qū)域磁異常數(shù)據(jù)的多尺度位場分離。實際數(shù)據(jù)的處理結(jié)果顯示,所提出的方法較之延拓法、切割法所得到的結(jié)果具有更為精細的多層次分析能力,證明了該方法在重磁位場分離與解釋中具有良好應(yīng)用前景。進一步,對該區(qū)域重磁數(shù)據(jù)進行了基于歸一化索伯爾邊界增強與形態(tài)學處理相結(jié)合的重磁異常邊界增強處理,有效實現(xiàn)了強弱不同異常邊界的均衡增強,并利用改進的Canny邊緣檢測方法,實現(xiàn)了地質(zhì)體邊界的精細提取。結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)資料,完成了對研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征以及巖性分布特征的解釋。
【關(guān)鍵詞】：重磁勘探 異常分析 Curvelet變換 邊界增強 形態(tài)學
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P631.1;P631.2
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-12
• 第1章 引言12-18
• 1.1 研究目的及研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 重磁位場分離13-15
• 1.2.2 異常邊界增強15-16
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容與思路16-17
• 1.4 論文的創(chuàng)新點17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 第2章 重磁位場分離與邊界分析基本理論18-40
• 2.1 位場分離基本方法18-30
• 2.1.1 徒手圓滑法18
• 2.1.2 趨勢分析法18-19
• 2.1.3 匹配濾波法19-21
• 2.1.4 多次切割法21-22
• 2.1.5 插值切割法22-24
• 2.1.6 延拓分析法24-27
• 2.1.7 模型試算27-30
• 2.2 邊界增強基本方法30-39
• 2.2.1 小子域濾波法30-32
• 2.2.2 歸一化標準差法32
• 2.2.3 方向?qū)?shù)法32-34
• 2.2.4 總水平導數(shù)法34
• 2.2.5 垂向?qū)?shù)法34-35
• 2.2.6 總梯度模量法35
• 2.2.7 傾斜角法35-36
• 2.2.8Theta圖法36-37
• 2.2.9 模型試算37-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 第3章 基于Curvelet的重磁異常分離40-61
• 3.1 小波與多尺度分析理論40-45
• 3.1.1 連續(xù)小波變換42-43
• 3.1.2 離散小波變換43-44
• 3.1.3 小波多尺度分解44-45
• 3.2 基于Curvelet的異常分離45-60
• 3.2.1 Curvelet變換基本理論45-55
• 3.2.2 重力模型的多尺度Curvelet處理55-60
• 3.3 本章小結(jié)60-61
• 第4章 重磁異常邊界增強與檢測61-92
• 4.1 重磁數(shù)據(jù)對比度增強61-73
• 4.1.1 平臺直方圖均衡61-62
• 4.1.2 Sigmoid變換62-63
• 4.1.3 雙窗濾波增強63-65
• 4.1.4 分段線性增強65-67
• 4.1.5 基于偏微分方程的增強方法67-73
• 4.2 歸一化索伯爾法73-75
• 4.3 數(shù)學形態(tài)學邊界增強75-83
• 4.3.1 形態(tài)學濾波基本理論75-76
• 4.3.2 形態(tài)濾波性能分析76-79
• 4.3.3 基于形態(tài)學的邊界增強方法79-83
• 4.4 重磁異常邊界檢測83-91
• 4.4.1 傳統(tǒng)的邊緣檢測方法84-85
• 4.4.2 經(jīng)典Canny邊緣檢測法85-89
• 4.4.3 優(yōu)化的Canny邊緣檢測法89-91
• 4.5 本章小結(jié)91-92
• 第5章 實際重磁數(shù)據(jù)處理與信息獲取92-112
• 5.1 云南永勝分水嶺銅礦遠景調(diào)查92
• 5.2 研究區(qū)概況92-94
• 5.3 研究區(qū)地球物理特征94-96
• 5.4 重磁異常處理與解釋推斷96-111
• 5.5 本章小結(jié)111-112
• 結(jié)論112-114
• 致謝114-115
• 參考文獻115-121
• 攻讀學位期間取得學術(shù)成果121

【參考文獻】

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本文編號：676956