[发明专利]复杂强磁性体的航空勘探方法和勘探系统

权利要求书

1.复杂强磁性体的航空勘探方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据地下目标区域、强磁性体的展布范围、强磁性体的磁化率分布数据，计算地下目标区域强磁性体的磁场，包括：

(a)根据所述地下目标区域和所述强磁性体的展布范围建立初始三维棱柱体模型；

(b)将所述初始三维棱柱体模型均匀划分成多个规则的小棱柱体；

(c)根据所述强磁性体的磁化率分布数据对每个所述小棱柱体的磁化率进行赋值，得到对应所述强磁性体的目标三维棱柱体模型；

(d)根据所述目标三维棱柱体模型计算得到模型磁场加权系数；

对于三维棱柱体模型中的每个小棱柱体，模型磁场加权系数包括6个，分别是：

其中：三维棱柱体模型所在区域即地下目标区域强磁性体的磁场所在区域，地下目标区域强磁性体的磁场所在区域与地下目标区域强磁场观测点区域重合，各小棱柱体的几何中心同时作为地下目标区域强磁场观测点区域中的观测点，(x_i,y_j,z_k)和(ξ_m,η_n,ζ_l)分别表示三维棱柱体模型中的小棱柱体的几何中心坐标和地下目标区域强磁场观测点区域中的观测点坐标，i＝1,2,…,N_x，j＝1,2,…,N_y，k＝1,2,…,N_z，m＝1,2,…,N_x，n＝1,2,…,N_y，l＝1,2,…,N_z，此处N_x，N_y和N_z分别为三维棱柱体模型x，y和z方向上小棱柱体的数量，Δx，Δy和Δz分别为小棱柱体在x，y和z方向的尺寸，arctan表示反正切运算，ln表示对数运算，ξ，η，ζ分别表示加权系数计算公式中的积分上下限，上限取ξ＝x_i-ξ_m+0.5Δx，η＝y_j-η_n+0.5Δy，ζ＝z_k-ζ_l+0.5Δz，下限取ξ＝x_i-ξ_m-0.5Δx，η＝y_j-η_n-0.5Δy，ζ＝z_k-ζ_l-0.5Δz；

(e)根据所述目标三维棱柱体模型计算得到紧算子；

紧算子包括：

其中：α(x_i,y_j,z_k)和β(x_i,y_j,z_k)表示以(x_i,y_j,z_k)为几何中心坐标的小棱柱体的紧算子，χ(x_i,y_j,z_k)表示以(x_i,y_j,z_k)为几何中心坐标的小棱柱体的磁化率；

(f)根据地球主磁场模型，计算每个所述小棱柱体几何中心处的地球主磁场；

(g)将每个所述小棱柱体几何中心处的所述地球主磁场作为其对应的磁场初始值；

(h)根据所述目标三维棱柱体模型、所述磁场初始值以及模型磁场加权系数计算得到空间域异常磁场；

空间域异常磁场H_a(x_i,y_j,z_k)的三个分量如下：

其中：m_x(ξ_m,η_n,ζ_l)，m_y(ξ_m,η_n,ζ_l)和m_z(ξ_m,η_n,ζ_l)分别表示小棱柱体的几何中心坐标(ξ_m,η_n,ζ_l)处的空间域磁化强度M(x_i,y_j,z_k)的x分量，y分量和z分量；M(x_i,y_j,z_k)＝χ(x_i,y_j,z_k)H⁽⁰⁾(x_i,y_j,z_k)，H⁽⁰⁾(x_i,y_j,z_k)为以(x_i,y_j,z_k)为几何中心坐标的小棱柱体的磁场初值，H⁽⁰⁾(x_i,y_j,z_k)＝H_b(x_i,y_j,z_k)，H_b(x_i,y_j,z_k)为小棱柱体的几何中心坐标(x_i,y_j,z_k)处的地球主磁场，由地球主磁场模型计算得到；m＝1,2,…,N_x，n＝1,2,…,N_y，l＝1,2,…,N_z；

根据所述磁场初始值、所述紧算子和所述空间域异常磁场计算得到总磁场H⁽¹⁾(x_i,y_j,z_k)，为：

H⁽¹⁾(x_i,y_j,z_k)＝α(x_i,y_j,z_k)(H_a(x_i,y_j,z_k)+H_b(x_i,y_j,z_k))+β(x_i,y_j,z_k)H⁽⁰⁾(x_i,y_j,z_k)

(j)若所述总磁场满足给定的迭代收敛条件，将所述总磁场作为所述地下目标区域强磁性体的所述磁场；

(k)若所述总磁场不满足所述给定迭代收敛条件，将所述总磁场作为所述磁场初始值，并重复执行步骤(h)至步骤(k)；

根据地上观测高度、水平观测点坐标、地下目标区域强磁性体的磁场，计算地上观测高度强磁性体的磁场，包括：

根据所述地上观测高度、水平观测点坐标计算六个地上观测高度磁场加权系数：

其中：ω₇(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₈(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₉(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₁₀(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₁₁(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)和ω₁₂(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)表示六个地上观测高度磁场加权系数，Z₀表示观测高度，X_p，Y_q分别表示观测高度水平观测点坐标，p＝1,2,…,N_p，q＝1,2,…,N_q，N_p和N_q分别表示观测高度水平观测点在x和y方向上的数量，水平观测点坐标间隔分别为Δx和Δy；

根据所述地上观测高度磁场加权系数，计算观测高度水平观测点强磁性体的异常磁场三个分量：

根据地上观测高度、水平观测点坐标、地下目标区域强磁性体的磁场，计算地上观测高度强磁性体的磁场梯度张量，包括：

根据所述地上观测高度、水平观测点坐标计算十个地上观测高度磁场梯度张量加权系数；

其中：ω₁₃(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₁₄(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₁₅(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₁₆(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₁₇(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₁₈(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₁₉(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₂₀(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)，ω₂₁(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)和ω₂₂(X_p-ξ_m,Y_q-η_n,Z₀-ζ_l)表示十个地上观测高度磁场梯度张量加权系数，Z₀表示观测高度，X_p，Y_q分别表示观测高度水平观测点坐标，p＝1,2,…,N_p，q＝1,2,…,N_q，N_p和N_q分别表示观测高度水平观测点在x和y方向上的数量，水平观测点坐标间隔分别为Δx和Δy；

根据所述观测高度磁场梯度张量加权系数，计算观测高度水平观测点强磁性体的磁场梯度张量六个分量：

若地上观测高度强磁性体的磁场、磁场梯度张量分别与仪器测量得到的地上观测高度强磁性体的实际磁场、实际磁场梯度张量相同，将强磁性体的磁化率分布数据作为所述强磁性体的实际磁化率分布数据以用于航空勘探所述强磁性体。