[发明专利]重力测量数据处理

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理来自诸如重力测量(gravity survey)之类的航空测量的势场测量数据的改进技术，并涉及通过这种改进的数据处理技术来实现数据获取的改进技术。

背景技术

传统地，在网格图形上进行诸如重力测量之类的航空势场测量。通过在下层地形上覆盖的二维表面上的平行线(飞行路径)的正交集合来定义网格。覆盖表面满足最小高度限制(由允许航空器距离地面飞行的最小距离来定义)、以及针对航空器攀升/下降的最大速率(典型约为百分之三)的限制。该方式满足平坦地形的需要，但是针对丘陵或山脉地形，航空器在其上飞行的表面从下层山谷的底部至山脉/测区的顶部会改变二或三千米，因而需要另一种方式。

能够从靠近地面(即，低高度)的地方采集势场数据(尤其是重力数据)是非常有用的。在重力测量中，附近的质量(mass)提供了高和低(空间)频率数据，而较深质量的影响看似仅主要在较低频率处。当查看下层的异常布局时，居间质量具有主要作用，为了提供深层特征的准确表示，期望有表面特征的良好表示，从而能够减去尤其是(主导功率谱的)较高频率。例如，波长为λ的信号按照exp(-kz)随高度z衰减，其中k＝2π/λ，从中可以估计来自深度100米的质量的波长为200米的信号分量在地球表面处降至其初始值的大约1/20(并且随不断增高的高度而进一步衰减)，而可以看出波长越长，衰减越少。通常根据与在给定目标的尺寸和深度下预期的标记相对应的波长尺寸来宽泛地选择测量的尺寸和位置。

从上述讨论中可以理解，通常期望能够在较低的高度执行飞行测量，但是实际上航空器的局限性和网格飞行规划会导致较大的限制。由于处理重力测量数据的传统技术取决于恒定高度假设，因而网格飞行规划是必要的。广义上，该假设是对于深的源，航空器的高度近似恒定，由于该假设所导致的误差按照推测仅仅是小修正。此外，传统的重力测量数据处理技术取决于均匀间隔的数据点，通常是2的幂，从而可以使用(快速)傅立叶变换，这定义了对平行飞行路径的正交集合的要求。由于现有的技术假设(例如，在两条路径交叉的情况下，它们交叉于相同高度)，需要该飞行路径在共同表面上。在所测量的区域并不是精确的矩形(例如，由于局部地形)时，现有飞行路径出现另一问题。在这种情况下，为了能够应用传统技术，例如，通过内插或外插产生矩形区域上的数据点的正则集合，来“填充”数据点。然后，通过现在填充后的矩形区域的最大x和y(长和宽)维度来确定用于傅立叶分析的波长(或更具体地，波数)。

针对传统技术的上述缺点，需要改进的势场测量数据处理技术和测量飞行图形。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种处理来自地表的势场测量的测量的势场数据以确定用于绘制所述场的地图的地图数据的方法，所述方法包括：输入所述测量的势场数据，所述测量的势场数据包括定义了多个势场测量和关联位置的数据，每个所述位置定义了三维的所述势场测量的位置；确定所述势场测量和所述位置之间的多个关系，每个所述关系将所述势场测量与乘以场地图绘制参数的三维的所述关联位置的函数相关；以及针对所述多个关系确定所述场地图绘制参数的大致自洽集合，从而确定所述地图数据。

势场数据可以包括重力计数据(测量重力场)、重力梯度计数据(测量磁场梯度)、矢量磁力计数据、真磁梯度计数据、或其他类似数据。场地图绘制参数(可以表征势场特性的系数或参数)可以用于产生类似的势场数据，在实施例中，广义上，通过选择定义了诸如重力场或重力梯度场之类的最接近于所测量势场数据的势场数据的参数值来确定参数。例如，这可以包括将均方差最小化或另一类似的优化。

在实施例中，所述关系包括例如可以通过矩阵表示的联立方程组，以及所述确定包括求解这些方程。优选地，该方程是过约束的，并且该求解包括通过诸如最小平方优化之类的降噪过程进行求解。优选地，所述关系具有实(重力)势场的形式，从而通过该优化过程有效地丢弃通常不具有该形式的噪声。因而，优选地，(三维)位置函数满足拉普拉斯方程。在所述方法的一些代表性示例中，可以有10K数量级个参数和100K数量级个位置。