基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法及系统

本发明属于地球物理磁法勘探，尤其涉及基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法及系统。

背景技术：

1、磁源位置反演是一种高效的磁异常解释手段，通常无需依赖复杂的地质约束条件或求解大型方程组，即可实现对磁源深度与几何参数的快速估计，因而在实际应用中表现广泛且有效。然而在磁异常反演中，地质体的总磁化方向是感应磁化强度的方向与剩余磁化强度方向的矢量和，同一地质体在不同纬度下的磁异常形态将具有显著的差异，在斜磁化等因素的影响下，传统基于磁异常的反演方法易出现磁源位置的水平偏移与深度误估，严重时导致解释结论失真。

2、在这种背景下，开发出了多种磁源位置参数反演方法，包括欧拉反褶积法，解析信号法，局部波数法等。近三十年来，梯度张量数据因其更好的空间分辨率和更丰富的磁源信息，被广泛应用于磁异常的处理和解释中，基于磁梯度张量特征值提出的归一化磁源强度，在三维下完全独立于磁化方向，即便对于复杂磁源，归一化磁源强度仍保持磁化方向的弱敏感性，具有比其他转换量更好的性质，因此成为了三维下磁异常解释的常见工具。

3、基于归一化磁源强度的磁源位置反演，可以在斜磁化下准确还原磁异常体的水平分布和深度信息，并进一步得到异常体的几何类型。磁源位置反演方法通常利用转换函数与异常体位置参数的关系式，结合转换函数各阶导数，数据延拓等技术手段，在不需要构造指数的先验信息的情况下实现对异常体的反演。

4、然而，现有的归一化磁源强度磁源位置反演方法利用归一化磁源强度的垂向梯度并结合数据向上延拓，构建与磁源参数的比值关系式，该方法虽然避免了复杂方程组求解，但需要同时计算磁异常的高阶垂向导数和向上延拓，两次独立的数据转换会依次引入噪声放大与信号损失，累积效应降低了最终反演精度，使得反演结果精度受限或对噪声较为敏感。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法及系统，旨在解决上述背景技术提出的问题。

2、本发明是这样实现的，基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，包括以下步骤：

3、获取目标区域各观测点的磁异常数据，计算得到磁梯度张量矩阵；

4、根据所述磁梯度张量矩阵计算各观测点的归一化磁源强度，并确定观测平面上归一化磁源强度的极大值点及其平面坐标；

5、在观测平面上选取不同于所述极大值点的另一观测点；

6、根据所述极大值点和另一观测点的平面坐标、归一化磁源强度及其垂向导数，计算得到所述极大值点处的异常体埋深和构造指数；

7、根据极大值点的平面坐标及其异常体埋深和构造指数，确定目标区域的磁源位置。

8、进一步，所述归一化磁源强度的计算公式为：

9、；

10、式中，μ为归一化磁源强度；、、为磁梯度张量矩阵的三个特征值，且有：；为观测点到磁源点的距离；q为几何因子；n为极大值点处的构造指数；cm为常量。

11、进一步，确定观测平面上归一化磁源强度的极大值点及其平面坐标的步骤，具体包括：

12、将磁源点的水平位置作为极大值点，其平面坐标记为(x0,y0)；令归一化磁源强度在磁源点上方取得最大值，此时有：，，则当观测平面为时，极大值点的归一化磁源强度为：

13、；

14、式中，z0为极大值点处的异常体埋深，即磁源点的深度。

15、进一步，根据所述极大值点和另一观测点的平面坐标、归一化磁源强度及其垂向导数，计算得到所述极大值点处的异常体埋深和构造指数的步骤，具体包括：

16、计算极大值点的归一化磁源强度及其垂向导数的比值co；

17、计算另一观测点的归一化磁源强度及其垂向导数的比值cp；

18、根据极大值点和另一观测点的平面坐标，确定另一观测点相对于极大值点在观测平面上x、y方向的偏移量、；

19、根据比值co、cp，建立异常体埋深z0与偏移量、的关系式；

20、根据所述关系式，计算得到所述极大值点处的异常体埋深和构造指数。

21、进一步，比值co、cp的计算公式如下：

22、；

23、；

24、式中，n为极大值点处的构造指数。

25、进一步，异常体埋深z0与偏移量、的关系式为：

26、；

27、式中，s为比值cp与比值co之间的比值。

28、进一步，所述极大值点处的构造指数的计算公式如下：

29、。

30、本发明的另一目的在于提供基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计系统，用于实现上述的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，包括：

31、数据获取单元，用于获取目标区域各观测点的磁异常数据，计算得到磁梯度张量矩阵；

32、极大值点确定单元，用于根据所述磁梯度张量矩阵计算各观测点的归一化磁源强度，并确定观测平面上归一化磁源强度的极大值点及其平面坐标；

33、观测点选取单元，用于在观测平面上选取不同于所述极大值点的另一观测点；

34、磁源参数计算单元，用于根据所述极大值点和另一观测点的平面坐标、归一化磁源强度及其垂向导数，计算得到所述极大值点处的异常体埋深和构造指数；

35、磁源位置确定单元，用于根据极大值点的平面坐标及其异常体埋深和构造指数，确定目标区域的磁源位置。

36、本发明提供的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，只需要使用观测平面上两个不同位置的观测点数据，在无需延拓过程的情况下计算异常体埋深和构造指数；该方法计算简单，不依赖强先验信息，能够快速、稳定地实现磁源位置与深度的准确估计。

1.基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，其特征在于，所述归一化磁源强度的计算公式为：

3.根据权利要求2所述的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，其特征在于，确定观测平面上归一化磁源强度的极大值点及其平面坐标的步骤，具体包括：

4.根据权利要求3所述的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，其特征在于，根据所述极大值点和另一观测点的平面坐标、归一化磁源强度及其垂向导数，计算得到所述极大值点处的异常体埋深和构造指数的步骤，具体包括：

5.根据权利要求4所述的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，其特征在于，比值co、cp的计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，其特征在于，异常体埋深z0与偏移量、的关系式为：

7.根据权利要求5所述的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，其特征在于，所述极大值点处的构造指数的计算公式如下：

8.基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计系统，用于实现权利要求1-7中任一项所述的基于空间归一化磁源强度的磁源位置估计方法，其特征在于，包括：