[发明专利]频域中基于正则化法的从磁场垂直分量正演全张量的方法

说明书

本发明涉及一种基于频率域的位场转换方法，具体是频域中基于正则化法的从磁场垂直分量正演全张量的方法，通过建立一个磁异常体模型，对数据做网格化处理，通过解析法计算得到磁场垂直分量和磁梯度张量，并以该磁梯度张量数据作为标准数据，通过正则化方法对磁场垂直分量做基于频率域的位场转换处理，经过傅里叶逆变换，代入公式得到空间域的磁梯度张量，本发明与常规傅里叶变换法相比，基于正则化法的磁场垂直分量正演全张量能够有效地抑制高频噪声，进而提高信噪比。

技术领域

本发明涉及一种基于频率域的位场转换方法，具体是频域中基于正则化法的从磁场垂直分量正演全张量的方法。

背景技术

二十世纪后，航磁测量已由地磁总场模量及其梯度测量进入了磁场分量、全张量磁梯度等真正的位场矢量测量阶段；与传统地磁总场以及磁场三分量相比，磁梯度张量测量具有突出异常场、弱化背景场、对姿态变化不敏感、反演结果更精确等优势，因此具有相当广阔的应用前景。

利用全张量磁梯度仪进行磁异常探测，其瓶颈主要集中于磁梯度仪的研制及其稳定性问题。全张量磁梯度测量目前正步入标准化勘探阶段，虽然超导量子干涉器(SQUID)的出现满足了全张量磁梯度九个分量的高精度测量要求，但是鉴于SQUID的高灵敏度特性和高成本性，通过航空磁梯度测量实现大范围的数据库构建，仍需要漫长的路程。另外，由于磁梯度张量测量技术尚未成熟，磁梯度测量数据的正确与否还有待分析和考究。

频域正演法在位场转换中处理大范围网格数据时体现出较好的速度优势，其中快速傅里叶变换(FFT)是位场导数计算中常用的频域方法。早在1975年，Gunn P J发表的期刊“Linear transformations of gravity and magnetic fields”中利用傅里叶变换的卷积定理推导出重、磁位场的频域公式。2001年，Mickus K L等人发表的期刊“The completegravity gradient tensor derived from the vertical component of gravity:AFourier transform technique”中将快速傅里叶变换用于重力垂向分量计算全张量重力梯度分量数据，并通过与理论地垒-地堑3D模型数据对比，获得了均方根误差小于的正演精度。哈尔滨工程大学张迎发发表的学位论文“地磁梯度辅助导航及磁目标探测技术研究”中提出了利用高精度数字高程模型数据以及虚拟地磁场数正演区域磁梯度数据，推导了正演公式理论，并结合地磁场模型实现了多数据源地磁梯度导航基准图的联合构建。

尽管国内外不少学者在频率域位场转换处理方面进行了相当程度的理论研究和仿真实验，但是基于常规傅里叶变换的位场导数计算是典型的不稳定位场转换，该过程将放大所有频带的有用信号和测量噪声，尤其使得高频噪声含量大大放大，这种不利影响在仿真实验中可能表现得不是太明显，但是一旦应用于实测实验将会严重影响磁测数据质量。因此，一种不仅可应用于仿真实验，同样可应用于实测实验的基于频率域的位场转换理论与方法研究不仅是必要的，而且是迫切的。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有方法与技术的不足，提出一种基于频率域的从磁场垂直分量正演全张量的正则化方法。

本发明的思路：建立一个磁异常体模型，对数据做网格化处理，通过解析法计算得到磁场垂直分量和磁梯度张量，并以该磁梯度张量数据作为标准数据，通过正则化方法对磁场垂直分量做基于频率域的位场转换处理，将转换得到的磁梯度张量数据和标准数据进行对比分析；利用实验室现有的磁梯度仪在划定区域内进行实测实验，通过等间隔取点得到网格化的磁场数据，并将实际测得全张量数据和由磁场垂直分量正演得到的磁梯度张量进行对比分析。

本发明的目的是通过以下方法技术实现的：

通过常规傅里叶变换法由磁场垂直分量正演得到的全张量磁梯度如下：