基于多尺度分析的位场线性特征提取方法研究及应用

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangyilong
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在地球物理位场资料的处理与解释中,异常图像中线性特征往往对应着地下断裂构造、不同岩性地质体的边界接触带或其他具有一定密度或磁性差异的构造特征。由于重、磁异常在这些线性构造特别是地质体边界处的变化率大的独特优势,因此对异常图像中线性特征的提取解释成为区域重磁资料解释的主要内容。目前人多数的线性特征增强方法都是基于位场导数及其各种组合的思想进行设计,根据异常的极值或零值位置确定地质体的边界信息,但各方法对倾斜模型的实际边界位置反映会随着地质体的埋深、边界形状以及倾斜角度的差异存在一定的偏差。而在实际的勘探中,由于地质情况复杂、容易造成异常的相互叠加干扰,使解释变得困难。因此,对线性构造产生的异常进行有效地增强检测,并且研究倾角、埋深等形体参数的半定量解释方法有着非常重要的实际意义。   本文就如何对位场线性特征的增强提取并半定量化地描述线性构造的走向、倾向及不同深度层次的变化规律等问题为研究目标,采用基于解析延拓的多尺度边缘检测算法结合改进的重力梯度解释求倾角技术来实现位场资料线性构造特征的识别与提取,论文的主要工作和结论如下:   1.通过不同参数的2D和3D理论模型实验,总结了水平总梯度、解析信号振幅、Tilt导数、Tilt导数水平梯度、Theta图法、归一化标准差等目前常用的位场线性特征增强方法的应用条件和优缺点,得出提取效果最好且受场源深度影响较小的方法在2D模型中表现为Tilt导数水平梯度的极大值,在3D模型中则表现为TDR-Canny算法;   2.针对异常极值与地质体边界对应的增强方法,将以往三点判断极值的Blakely边缘检测算法改进为五点判断,减少了虚假边界和误差,将线性特征以构造线的形式从经边界增强后的异常图像中较好的提取出来。引入以搜索图像梯度局部极大值作为边界点的Canny算法用于提取经Tilt导数增强后异常图像的构造线提取,消除了由于Tilt导数方法对应的零值位置会偏离实际边界位置甚至出现虚假边界的现象,获得了较好的效果;   3.通过对边缘检测结果进行多尺度叠加,其变化规律和线性展布的边界形迹不仅能够反映线性构造的走向、延伸及连续性,还能显示出不同深度层次的变化情况和断裂构造或异常层的倾斜方向;   4.采用基于椭圆标准方程的非线性拟合方法,改进了以往基于二次曲线方程的最小二乘拟合gz-gx梯度空间图求解地下台阶或断层构造倾角的方法,并通过不同参数的2D模型对倾角进行反演计算,验证了改进方法的稳定性和准确性。首次将以往用于剖面解释的重力梯度法运用于平面网格数据的线性特征提取解释中,同时结合边缘检测结果的多尺度变化规律,为线性构造的进一步反演和解释,提供了一定的参考;   5.利用湖南湘中凹陷桥头河地区的1∶5万重力异常数据验证本文的多尺度线性特征提取算法在实际工作中的应用效果,并结合已有的地质资料对研究区线性构造特征进行定性、半定量解释,证明了本文的算法在处理实际问题时的有效性。
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