[发明专利]二度体重力异常积分解数值模拟方法和装置

说明书

本发明提出了一种二度体重力异常积分解数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。本发明通过重力模型表示、波数域重力异常公式推导、波数域非均匀采样、空间域重力异常场计算等步骤，利用非均匀采样快速傅里叶变换实现了重力异常场高效、高精度数值模拟。在本发明中，将非均匀采样傅里叶变换应用于重力异常模拟，充分融合了快速傅里叶变换的效率优势和高斯傅里叶变换的精度优势，有效兼顾了重力异常数值模拟的计算精度与计算效率，解决了波数域重力异常数值模拟只适合规则测线、数值模拟方法不能同时兼顾计算效率和计算精度的问题。

技术领域

本申请涉及二度体重力异常计算技术领域，特别是涉及一种二度体重力异常积分解数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

重力勘探是一种以地下介质密度差异作为物性基础的一种地球物理勘探方法。该方法施工方便、成本低、效率高、勘探深度大，已广泛应用于地球深部构造研究、大地及区域地质构造研究、构造单元划分、隐伏岩体或岩层及断裂的探测、成矿远景区的划分、石油、天然气或煤等远景盆地圈定等方面。在实际生产中，常把走向方向尺度远比垂直走向方向尺度大的地质体用走向方向无限延伸的二度体代替。针对走向方向无限延伸的二度体模型，高效、高精度数值模拟作为反演成像与定量解释的基础，一直是研究的焦点。

目前，有关二度体的数值模拟方法主要分为空间域方法和波数域方法。空间域方法是通过异常场解析式直接求取空间任意点的精确异常场，其优点是原理简单、结果精确，缺点是解析式比较复杂，推导过程繁琐，且当计算大量位置点异常场数据时，速度较慢。波数域方法是根据场源产生异常场的傅里叶变换解析表达式，通过数值方法计算该异常频谱的反傅里叶变换得到空间域异常场。相对于空间域方法而言，其优点是表达式简洁，计算效率较高。随着快速傅里叶变换扩边法和高斯快速傅里叶变换法Gauss-FFT在重力异常正演数值模拟中的广泛应用，频率域方法以其简洁性、准确性和高效性成为处理大规模复杂模型正演的首选方法。文献(Tontini, F.C., L. Cocchi, C. Carmisciano. Rapid 3-Dforward model of potential fields with application to the Palinuro Seamountmagnetic anomaly (southern Tyrrhenian Sea, Italy). Journal of GeophysicalResearch, 2009. 114.) 利用傅里叶变换，详细推导了全空间的波数域表达式，借助快速傅里叶变换算法，实现了重力异常快速数值模拟，但在空间域和波数域只能均匀采样，并且由于截断边界效应的影响，采用扩边的方式使得数值模拟精度相对较低)；文献(Wu, L. ,Tian, G. High-precision Fourier forward modeling of potential fields.Geophysics, 2014, 79(5): G59-G68.) 提出了一种重力异常正演模拟的 Gauss-FFT 方法，该方法有效克服了快速傅里叶变换方法的边界截断效应问题，提高了数值模拟精度，但在空间域和频率域只能均匀采样，并且增加了成倍的计算量，效率相对较低。文献(Lee J Y, Greengard L . The type 3 nonuniform FFT and its applications. Journal ofComputational Physics, 2005, 206(1):1-5.) 将非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)应用于核磁共振模拟成像中，取得了很好的效果。

目前，不管是传统快速傅里叶变换扩边法还是Gauss-FFT法，在空间域和波数域只能均匀采样，只适用于规则测线，且难以兼顾计算精度与计算速度。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够兼顾计算精度与计算速度的二度体重力异常积分解数值模拟方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种二度体重力异常积分解数值模拟方法，所述方法包括：