[发明专利]一种三维磁异常数快速正演方法、装置和计算机设备

权利要求书

1.一种三维磁异常数快速正演方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待计算区域在三维坐标系中的位置信息，将所述待计算区域沿x、y、z方向分别进行等间隔剖分，形成多个长方体的网格单元；

根据地球主磁场模型，计算每个所述网格单元中心点处的地球主磁场三分量，根据待计算区域中三维地质体的磁化率分布设定所述网格单元的磁化率，得到单元体磁化率值；根据所述地球主磁场三分量和所述单元体磁化率值得到每个所述网格单元中心点处的单元体磁化强度；

以所述网格单元的中心点位置为观测点，当计算磁异常垂向分量时，获取预先构建的磁异常垂向分量核函数三个分量的离散积分算子为：

其中，μ₀表示真空磁导率，(x,y,z)为观测点坐标，表示源点坐标；

(x_i,y_j,z_k)表示编号为(i,j,k)的网格单元的中心坐标，表示编号为(l,m,n)的网格单元的中心坐标,其中，i,l＝0,1,…N_x-1；j,m＝0,1,…N_y-1；k,n＝0,1,…N_z-1，编号为(l,m,n)的单元三个方向积分区间分别为至至至

对所述磁异常垂向分量核函数三个分量的离散积分算子进行积分，得到核函数垂向分量三个分量的单元积分系数的解析表达式为：

其中，p,q,r＝1,2为整数，c_pqr＝(-1)^p(-1)^q(-1)^r，

根据所述核函数单元积分系数的解析表达式得到核函数单元系数矩阵；所述核函数单元系数矩阵为Toeplitz矩阵；

通过三维离散快速傅里叶变换进行所述核函数单元系数矩阵和所述单元体磁化强度三维离散卷积的快速相乘算法，得到所述待计算区域的磁异常值为：

其中，F和F^-1分别表示三维离散傅里叶正反变换算子；表示磁化强度扩展矩阵，M表示网格剖分单元体的磁化强度矩阵，为扩展矩阵，表示提取矩阵的前N_x×N_y×N_z个元素，即整个三维网格单元上的磁异常值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待计算区域在三维坐标系中的位置信息，将所述待计算区域沿x、y、z方向分别进行等间隔剖分，形成多个长方体的网格单元，包括：

构建三维坐标系，其中x轴指向正东，y轴指向正北，z轴垂直向下；

获取待计算区域在所述三维坐标系中的位置信息；

将所述待计算区域沿x、y、z方向分别等间隔剖分成N_x,N_y,N_z个小长方体，网格单元间隔分别为Δx、Δy、Δz，形成多个长方体的网格单元。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据地球主磁场模型，计算每个所述网格单元中心点处的地球主磁场三分量，根据待计算区域中三维地质体的磁化率分布设定所述网格单元的磁化率，得到单元体磁化率值；根据所述地球主磁场三分量和所述单元体磁化率值得到每个所述网格单元中心点处的单元体磁化强度，包括：

根据地球主磁场模型，计算每个所述网格单元中心点处的地球主磁场三分量为：

其中，表示编号为(l,m,n)单元的中心坐标，其中，l＝0,1,…N_x-1；m＝0,1,…N_y-1；n＝0,1,…N_z-1，α表示当地磁倾角，β表示当地磁偏角，T_x、T_y、T_z分别表示地球主磁场T的x、y、z分量；

根据待计算区域中三维地质体的磁化率分布设定所述网格单元的磁化率，得到单元体磁化率值；

根据所述地球主磁场三分量和所述单元体磁化率值得到每个所述网格单元中心点处的单元体磁化强度为：

其中，M_x、M_y、M_z分别表示单元体磁化强度的x、y、z分量。