Способ автоматического получения структурного строения из данных потенциального поля

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для автоматического получения тектонического строения из данных потенциального поля. Способ включает предварительную обработку данных гравитационного потенциального поля и/или данных магнитного потенциального поля из зоны, подлежащей исследованию, многоуровневое и многонаправленное обнаружение краев в отношении предварительно обработанных данных гравитационного потенциального поля и/или данных магнитного потенциального поля и получение краев на всех уровнях по отдельности, утончение вычисленного края каждого уровня до однопиксельной ширины посредством алгоритма определения морфологического скелета. При этом каждая точка имеет свойства глубины и интенсивности. Способ также предусматривает получение всеобъемлющего графика тектонического строения и всеобъемлющего графика тектонического строения с отображением интенсивности. Может быть идентифицирована и качественно интерпретирована геологическая структура, сформированная обусловливающим месторождением, в соответствии с априорными знаниями зоны, подлежащей исследованию. Также определяют тип потенциального месторождения и свойства структуры, образованной обусловливающим месторождением, и отбирают тектонические строения разных типов, тем самым получая определение местоположения зоны объекта разведки — месторождения металлических руд. Технический результат – повышение точности и информативности получаемых данных. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу автоматического получения структурного строения из данных гравитационного потенциального поля и данных магнитного потенциального поля, который представляет собой методику обнаружения геологической структуры на основе данных гравитационных аномалий и данных магнитных аномалий. В частности, настоящее изобретение относится к областям вейвлет-анализа, обработки изображений, геофизики, геологии и разведки полезных ископаемых. Способ настоящего изобретения может быть непосредственно применен в областях разведки полезных ископаемых и родственной геологической разведки.

Предпосылки создания изобретения

С развитием технологии воздушной геофизической разведки способы гравитационных и магнитных измерений (ниже называемые «гравитационно-магнитными») приобрели преимущества экономичности, оперативности и охвата труднодостижимых ландшафтных зон, и они играют все более и боле важную роль в разведке и оценке месторождений металлических руд. В особенности с развитием методики высокоточной аэромагнитной съемки, способы обнаружения геологических структур, обусловливающих образование рудных месторождений, на основании данных магнитных аномалий являются весьма важными на всех этапах разведки, от выбора района до выбора объектов. В настоящее время в области разведки полезных ископаемых гравитационно-магнитная разведка обычно используется для непосредственного обнаружения оруденелых объектов, обладающих сильными магнитными свойствами или высокой плотностью, и для интерпретации и реконструкции геологических структур с сильными аномалиями. Большинство месторождений руд цветных металлов и редких металлов не могут непосредственно образовывать заметные гравитационно-магнитные аномалии. Однако геологические структуры, обусловливающие образование рудных месторождений, могут порождать аномальные отклонения. Поэтому обнаружение геологических структур, обусловливающих образование рудных месторождений, на основе данных гравитационного потенциального поля и данных магнитного потенциального поля является важным для определения местоположения объектов разведки месторождений металлических руд.

В настоящее время способы автоматической идентификации и получения сведений о структуре из гравитационно-магнитных потенциальных полей, главным образом, включают способ аналитического сигнала, способ деконволюции Эйлера, способ многоуровневого обнаружения краев потенциального поля и т. д. Эти способы обладают недостатками, связанными с тем, что они являются нечувствительными к сведениям об ориентации и не могут получать полные и точные местоположения границ аномалий. В заявке на патент Китая №200810006676.6, озаглавленной «Multidirectional and Multiscale Edge Detection Method of Potential Field (Способ многонаправленного и многоуровневого обнаружения краев потенциального поля)» заявителя настоящего изобретения раскрыт способ многонаправленного и многоуровневого обнаружения краев потенциального поля, улучшающий сведения об ориентации при помощи направленного вейвлет-преобразования, получающий сведения о границах источников аномалий в разных направлениях, выполняющий автоматическое извлечение структурного строения, преодолевающий недостаток, связанный с нечувствительностью к сведениям об ориентации в способе аналитического сигнала, способе деконволюции Эйлера и способе многоуровневого обнаружения краев потенциального поля, и представляющий собой техническое решение для оперативной реконструкции трехмерных структур поверхностных корок на малых глубинах на основании данных потенциальных полей. Однако данный способ по-прежнему обладает следующими недостатками: (1) края, получаемые посредством вычисления, не обладают шириной точек в один пиксел, фактические ареалы, соответствующие краям и пересечениям краев в разных направлениях, являются большими, что приводит к невысокой точности результата анализа; (2) трехмерная структурная карта поверхностных корок на малых глубинах получается путем искусственной векторизации на разные уровни краев и принятия в качестве границ аномалий линий, соединяющих центры краев, что приводит к низкой производительности; (3) трехмерная структурная карта поверхностных корок на малых глубинах показывает лишь сведения о структурах на разных глубинах, не может отражать изменения литологического состава структурных поясов и с двух сторон, и не может указывать интенсивность деформации и активности структур; и (4) уровни определяются нечетко, т. е. признакам уровня не придается ни одно особое геофизическое свойство. Таким образом, существует потребность в способе, пригодном для точного получения структурного строения из потенциального поля на основе собранных данных потенциального поля.

Кроме того, по сравнению с гравитационными аномалиями, магнитные аномалии являются более сложными из-за влияния ориентации намагниченности. Обычно полная напряженность магнитного поля (Total magnetic intensity, TMI), регистрируемая современным магнитометром, представляет собой составляющую в направлении, параллельном направлению постоянного магнитного поля Земли. Аномалии TMI можно получить путем выполнения коррекции TMI по Международному эталону геомагнитного поля. Из-за влияния косой намагниченности аномалии TMI обладают недостатками, связанными, например, с боковым отклонением, деформацией картины, а также с чередованием положительных и отрицательных значений. Обычно влияние вышеуказанных факторов исключается при помощи обработки данных аномалий TMI методом приведения к полюсу. При приведении к полюсу наблюдаемые аномалии TMI преобразуются в вертикальные магнитные аномалии в состоянии вертикальной намагниченности, т. е. наблюдаемые аномалии TMI преобразуются в аномалии, которые могут быть измерены на северном магнитном полюсе, так что магнитные аномалии перемещаются в местоположения непосредственно над их источниками, что способствует геологической интерпретации магнитных аномалий.

Однако под влиянием малого магнитного наклонения и шума трудно получить надежные данные магнитных аномалий с вертикальной намагниченностью путем выполнения приведения к полюсу для данных аномалий TMI в низкоширотных зонах (которые обычно относятся к магнитному наклонению в диапазоне ±20°). Современные способы автоматической идентификации и получения сведений о магнитной структуре из данных аномалий TMI после приведения к полюсу, такие как способ аналитического сигнала, способ деконволюции Эйлера, симметрия фаз и способ многоуровневого обнаружения краев данных потенциального поля, не приспособлены для автоматической идентификации сведений о магнитной структуре в низкоширотных зонах.

Поэтому существует потребность в создании способа, способного точно получать геологическое структурное строение на основе данных магнитных аномалий в низкоширотных зонах.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является создание способа автоматического получения структурного строения из данных гравитационно-магнитных потенциальных полей с целью оперативного получения сведений о геологических структурах, обусловливающих образование рудных месторождений, с получением определения местоположения объектов разведки — месторождений металлических руд. Настоящее изобретение дополнительно предусматривает способ автоматического получения магнитного структурного строения в низкоширотных зонах, что позволяет получать не только линеаменты, но также и кольцевые структуры. В настоящем изобретении полученная таким образом структура определяется как структурное строение.

Для достижения данной цели настоящее изобретение предусматривает способ, включающий получение гравитационного структурного строения или магнитного структурного строения путем применения многонаправленного и многоуровневого обнаружения краев к измеренным данным гравитационного потенциального поля и магнитного потенциального поля, утончение полученного структурного строения на каждом уровне до однопиксельной ширины с использованием алгоритма определения морфологического скелета; выделение сведений о структурах на разных глубинах путем представления структурных строений на разных уровнях разными постепенно изменяющимися цветами и их наложения одно на другое с целью создания составной карты структурного строения; и выделение сведений об интенсивности изменения плотности и изменения напряженности магнитного поля путем представления значений структурной интенсивности, полученных из модуля градиента, соответствующего каждой краевой точке на структурных строениях на разных уровнях, разными постепенно изменяющимися цветами и их наложения одно на другое с целью создания составной карты структурного строения с отображением интенсивности. Таким образом, решение настоящего изобретения может получать сведения о гравитационно-магнитных аномалиях на разных глубинах в зоне исследований, сведения о распределении структурных строений, представляющих геологические структуры на разных глубинах, и сведения об интенсивности изменения плотности и изменения напряженности магнитного поля структурных строений на разных глубинах с целью идентификации и качественной интерпретации геологических структур, обусловливающих образование рудных месторождений, и может определять типы потенциальных рудных месторождений и свойства структур, обусловливающих образование рудных месторождений, в соответствии с априорными знаниями о зоне исследований, для отбора разных типов структурных строений с целью определения местоположения объектов разведки — месторождений металлических руд.

Настоящее изобретение предусматривает способ автоматического получения структурного строения потенциального поля, включающий следующие этапы:

1) Выполнение предварительной обработки гравитационных данных или магнитных данных, измеренных в зоне исследований.

Предварительная обработка включает приведение магнитных данных к полюсу с целью получения приведенных к полюсу магнитных аномалий или псевдогравитационное преобразование магнитных данных в псевдогравитационные аномалии; или предварительную обработку гравитационных данных с целью получения гравитационных аномалий Буге.

2) Применение многонаправленного обнаружения краев данных потенциального поля, соответственно, в отношении предварительно обработанных данных гравитационного потенциального поля или данных магнитного потенциального поля на множестве уровней, которое включает продолжение вверх данных потенциального поля на множество предварительно определенных высот с целью получения данных гравитационного потенциального поля или данных магнитного потенциального поля на множестве уровней, и применение многонаправленного обнаружения краев, соответственно, к полученным данным потенциального поля на каждом уровне с целью получения краев потенциального поля уровня.

За счет выбора разных направлений a для применения обнаружения краев для каждого уровня, продолженного вверх на множество предварительно определенных высот, можно выделить сведения о краях в разных направлениях. Для достижения полного покрытия значение a направления полагают равным kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2…(2n-1), и n — целое число, большее или равное 2. В каждом направлении точки с локальным максимумом модуля двумерного направленного вейвлет-преобразования предварительно обработанных гравитационных данных или магнитных данных соединяют в направлении, перпендикулярном градиенту, с целью образования кривых и создания краев. Получают края, вычисленные на множестве разных направлений на одном уровне, в качестве краев на уровне принимают объединение всех полученных краев, и, таким образом, может быть получено многонаправленное обнаружение краев данных потенциального поля на всех уровнях.

3) Утончение вычисленных краев на уровнях до однопиксельной ширины, соответственно, с использованием алгоритма определения морфологического скелета с целью получения структурных строений на уровнях.

4) Наложение вычисленных структурных строений уровней одно на другое с целью создания составной карты структурного строения.

Полученные структурные строения на всех уровнях накладывают одно на другое с целью создания составной карты структурного строения, отражающей сведения на разных глубинах. Боковое отклонение краев на разных уровнях карты отражает сведения об залегании структурных строений.

Путем приведения краев, полученных из потенциальных полей, продолженных вверх на разные высоты, в соответствие структурам на разных глубинах, где глубина составляет половину высоты после продолжения вверх (см. случай А в публикации «Upward Continuation as a Standard Separation Filter for Potential-Field Maps (Продолжение вверх как стандартный фильтр разделения для карт потенциальных полей)», Jacobsen, B.H., Geophysics, т. 52, №. 8, 1987), можно получить карты структурных строений, представляющие разные глубины.

5) Принятие модуля градиента в каждой краевой точке на вычисленных краях в качестве значения интенсивности этой краевой точки на структурном строении. Величина значений интенсивности краевых точек на структурном строении, которым приписаны значения интенсивности, отражает величину изменений литологического состава структурного пояса и двух сторон, и отражает интенсивность деформации и активности структуры. Путем создания карт строения с отображением интенсивности разных уровней, отражающих сведения на разных уровнях, и путем наложения карт строения с отображением интенсивности разных уровней с целью создания составной карты структурного строения с отображением интенсивности, раскрывается региональное геологическое тектоническое строение.

Кроме того, на полные горизонтальные производные наклонных производных (tilt derivatives, TDR) и аналитические сигналы данных аномалий TMI не оказывает влияние магнитное наклонение, результаты вычислений не связаны с величиной магнитного наклонения, и вычисление полных производных TDR и аналитических сигналов может быть выполнено непосредственно в отношении данных аномалий TMI без обработки приведения к полюсу. Однако результаты вычисления по способу аналитического сигнала могут увеличивать диапазон магнитных аномалий, терять сведения о залегании геологической структуры и сведения о структурном зонировании, и являться нечувствительными в отношении идентификации геологических структур. Однако текущие результаты полных горизонтальных производных наклонных производных выражены в форме изображений с нанесением на координатную сетку или контурных карт, и полезные сведения для геологической интерпретации и разведки полезных ископаемых, такие как глубина структуры, отношение первичных и вторичных структур, отношение врезания и напряженность магнитного поля, представлены быть не могут. Традиционный способ обнаружения краев на основе горизонтального градиента без учета сведений о направленности из данных не позволяет получать полные и точные местоположения границ объектов-источников магнитных аномалий. Путем применения многонаправленного обнаружения краев на основе общих горизонтальных производных наклонных производных на множестве уровней к предварительно обработанным данным аномалий TMI настоящее изобретение может эффективно идентифицировать и устанавливать магнитные структурные строения в низкоширотных зонах. Следовательно, способ автоматического получения структурного строения в соответствии с настоящим изобретением в особенности является применимым для автоматического получения структурных строений из данных магнитных измерений в низкоширотной зоне.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения настоящее изобретение предусматривает способ автоматического получения структурного строения из данных потенциального поля, включающий следующие этапы:

предварительную обработку данных потенциального поля из зоны исследований;

продолжение вверх предварительно обработанных данных потенциального поля на множество предварительно определенных высот с целью получения множества данных потенциального поля на соответствующих уровнях;

применение многонаправленного обнаружения краев, соответственно, к множеству данных потенциального поля на уровнях с целью получения множества краев потенциального поля на соответствующих уровнях; и

утончение полученных краев потенциального поля на уровнях, соответственно, до однопиксельной ширины с использованием алгоритма определения морфологического скелета с целью получения множества карт структурного строения на соответствующих уровнях.

Предпочтительно способ дополнительно включает наложение одна на другую полученного множества карт структурного строения на соответствующих уровнях для создания составной карты структурного строения.

Предпочтительно способ дополнительно включает использование модуля градиента каждой краевой точки на карте структурного строения на каждом уровне в качестве значения интенсивности краевой точки на карте структурного строения на уровне с целью получения множества карт структурного строения с отображением интенсивности на соответствующих уровнях.

Предпочтительно способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения с отображением интенсивности на соответствующих уровнях одна на другую с целью создания составной карты структурного строения с отображением интенсивности.

Предпочтительно данные потенциального поля представляют собой данные гравитационного потенциального поля или данные магнитного потенциального поля, и этап предварительной обработки дополнительно включает: предварительную обработку гравитационных данных с целью получения гравитационных аномалий Буге; или приведение магнитных данных к полюсу с целью получения приведенных к полюсу магнитных аномалий или применение к магнитным данным псевдогравитационного преобразования с целью получения псевдогравитационных аномалий.

Предпочтительно этап применения многонаправленного обнаружения краев к данным потенциального поля на каждом уровне включает следующие этапы:

в предположении, что уровень s=z/z0, z>z0, z0 — это высота измерения, и z — высота, увеличивающаяся вверх, — определение гравитационной аномалии или магнитной аномалии в местоположении (x, y) на нулевой высоте как f0(x, y),

определение сглаживающей функции на уровне s как:

,

где , k(x, y, z) — функция Грина,

определение вейвлет-функции в направлении a как:

,

где D представляет производную первого порядка;

для уровня s и местоположения (x, y), — определение вейвлет-преобразования гравитационной аномалии или магнитной аномалии, f0(x, y), в направлении a как:

где * представляет операцию свертки,

при этом известно, что в соответствии с формулой продолжения потенциального поля вверх, и

fz(x, y) — гравитационная аномалия или магнитная аномалия посредством продолжения вверх f0(x, y) от нулевой высоты до высоты z=sz0 и полученная путем продолжения вверх гравитационной аномалии или магнитной аномалии, fz0(x, y), измеренной на высоте z0 измерения, на высоту z-z0,

отсюда

;

кроме того, для уровня s и местоположения (x, y), — определение вейвлет-преобразования гравитационной аномалии или магнитной аномалии, f0(x, y), в направлении a+ как:

,

поэтому двумерное вейвлет-преобразование f0(x, y) записывается как в градиенте:

где обозначает двумерный градиент, и

при этом для местоположения (x, y), уровня s и направления a двумерное направленное вейвлет-преобразование f0(x, y) прямо пропорционально градиенту fz(x, y), и двумерное направленное вейвлет-преобразование f0(x, y) можно представить градиентом fz(x, y),

для высоты z, — определение модуля градиента как:

,

где соответствующий аргумент градиента вдоль горизонтальной оси имеет вид:

, и

определение точки, в которой модуль M представляет собой локальный максимум вдоль направления градиента , как краевой точки,

формирование кривой путем соединения точек с локальным максимумом модуля градиента в направлении, перпендикулярном градиенту, с целью создания края, и

для той же высоты вычисление краев на множестве разных направлений a и принятие объединения вычисленных краев как краев потенциального поля на соответствующих уровнях.

Предпочтительно, для того чтобы полностью покрыть двумерную плоскость, этап вычисления краев на множестве разных направлений a для одной и той же высоты дополнительно включает: принятие значения a направления равным kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2…(2n-1), и n — целое число, большее или равное 2.

Предпочтительно края, полученные из потенциальных полей, продолженных вверх на предварительно определенные высоты, соответствуют структурам на разных глубинах, и составную карту структурного строения, отражающую сведения на разных глубинах, получают путем наложения карт структурного строения уровней одна на другую.

Предпочтительно для создания составной карты структурного строения высоты представляют с использованием постепенно изменяющиеся цвета.

Предпочтительно для создания составной карты структурного строения с отображением интенсивности величины значений интенсивности представляют с использованием постепенно изменяющихся цветов.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения настоящее изобретение предусматривает способ автоматического получения структурного строения, включающий следующие этапы:

предварительную обработку магнитных данных или данных гравитационных измерений из зоны исследований с целью получения данных аномалий полной напряженности магнитного поля (TMI) или данных гравитационных аномалий Буге;

нанесение на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге и продолжение вверх нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге на множество предварительно определенных высот с целью получения множества нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге, Th, на соответствующих уровнях, где h представляет высоту после продолжения вверх;

соответствующее вычисление наклонной производной TDRh для данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге на каждом уровне из нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге, Th, на уровне;

применение многонаправленного обнаружения краев на основе горизонтального градиента, соответственно, к наклонной производной нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге на каждом уровне с целью получения краев объектов-источников магнитных или гравитационных аномалий на уровнях; и

утончение полученных краев объектов-источников магнитных или гравитационных аномалий на уровнях, соответственно, до однопиксельной ширины с использованием алгоритма определения морфологического скелета с целью получения множества карт структурного строения на соответствующих уровнях.

Предпочтительно способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения на соответствующих уровнях с целью создания составной карты структурного строения.

Предпочтительно способ дополнительно включает приведение краев, полученных из нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге, продолженных вверх на множество определенных высот, в соответствие структурам на разных глубинах, и наложение полученных карт структурного строения на глубинах с целью получения составной карты структурного строения, отражающей сведения на разных глубинах врезания.

Предпочтительно этап применения многонаправленного обнаружения краев на основе горизонтального градиента, соответственно, к наклонной производной нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге на каждом уровне включает следующие этапы:

соответственно определение направленных производных наклонной производной TDRh в направлениях a и a+ как:

где D представляет производную первого порядка;

для высоты h и направления a, — представление горизонтального градиента наклонной производной TDRh как:

где — горизонтальный градиент;

определение модуля горизонтального градиента как:

где аргумент горизонтального градиента имеет вид:

, и

затем определение точек, в которых модуль представляет собой локальный максимум вдоль направления градиента, как краевых точек объектов-источников магнитных или гравитационных аномалий на высоте h в направлении a;

в каждом направлении a формирование кривой путем соединения точек с локальным максимумом модуля горизонтального градиента наклонной производной TDRh в направлении, перпендикулярном градиенту, с целью создания края и

для той же высоты вычисление краев на множестве разных направлений a и принятие объединения краев в качестве краев объектов-источников магнитных или гравитационных аномалий на соответствующих уровнях,

где для того, чтобы полностью покрыть двумерную плоскость, множество разных значений a направления соответственно полагают равными kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2…(2n-1), и n — целое число, большее или равное 2.

Предпочтительно способ дополнительно включает, соответственно, использование модуля горизонтального градиента в каждой краевой точке на карте структурного строения на каждом уровне для представления структурной глубины залегания в краевой точке на карте структурного строения на уровне с целью получения множества карт структурного строения, представляющих структурные глубины залегания на соответствующих уровнях.

Предпочтительно способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения, представляющих структурные глубины залегания на соответствующих уровнях, одна на другую с целью создания составной карты структурного строения с отражением глубины залегания.

Предпочтительно способ дополнительно включает, соответственно, вычисление трехмерного аналитического сигнала ASh на основе нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге, Th, на каждом уровне для получения значения ASh каждой краевой точки с целью получения множества карт структурного строения, представляющих напряженность магнитного поля или интенсивность плотности в краевых точках на соответствующих уровнях.

Предпочтительно способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения, представляющих напряженность магнитного поля или интенсивность плотности в краевых точках на соответствующих уровнях, одна на другую с целью создания составной карты структурного строения с отображением напряженности магнитного поля или составной карты структурного строения с отображением интенсивности плотности.

Предпочтительно способ дополнительно включает выполнение обработки, связанной с подавлением шума, в отношении наклонных производных перед обнаружением краев.

Предпочтительно способ применим для автоматического получения магнитного структурного строения в низкоширотной зоне; предпочтительно способ применим к данным магнитных измерений в зоне с магнитным наклонением в диапазоне ±30°; и более предпочтительно способ применим к данным магнитных измерений в зоне с магнитным наклонением в диапазоне ±20°.

В соответствии со способами, предусмотренными настоящим изобретением, могут быть получены сведения о гравитационно-магнитных аномалиях на разных глубинах в зоне исследований, сведения о распределении структурных строений, представляющих геологические структуры на разных глубинах, и сведения об изменении напряженности магнитного поля и интенсивности плотности структурных строений на разных глубинах, достигается идентификация и качественная интерпретация геологических структур, обусловливающих образование рудных месторождений, в соответствии с априорными знаниями о зоне исследований определяются типы потенциальных рудных месторождений и свойства структур, обусловливающих образование рудных месторождений, выполняется отбор разных типов структурных строений, и, таким образом, определяется местоположение объектов разведки — месторождений металлических руд.

Способ автоматического получения структурных строений из данных магнитных измерений в низкоширотных зонах в настоящем изобретении решает существующую на предыдущем уровне техники проблему, связанную с трудностью точного получения структурных сведений путем использования данных магнитных измерений в низкоширотных зонах. По сравнению с существующими изображениями с координатной сеткой или контурными картами карты структурного строения, полученные в соответствии с настоящим изобретением, интуитивно представляют такие структурные сведения, как глубина врезания, глубина залегания, отношение первичных и вторичных структур, отношение врезания и напряженность магнитного поля, имеющие большое значение для геологической интерпретации и разведки полезных ископаемых.

Способ автоматического получения магнитного структурного строения в низкоширотной зоне, предусмотренный настоящим изобретением, также является применимым для автоматического получения магнитных структурных строений в высокоширотных зонах, а также является применимым для автоматического получения структурных строений гравитационных потенциальных полей.

Путем применения способов в соответствии с настоящим изобретением расширяется диапазон зон со структурными строениями, которые анализируют и получают при помощи магнитного способа, повышается точность автоматического получения структурных строений, может быть получена идентификация и качественная интерпретация геологических структур, обусловливающих образование рудных месторождений, в соответствии с априорными знаниями о зоне исследований определяют типы потенциальных рудных месторождений и свойства структур, обусловливающих образование рудных месторождений, выполняется отбор разных типов структурных строений, и, таким образом, достигается определение местоположений объектов разведки — месторождений металлических руд.

Описание графических материалов

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания примерных вариантов осуществления с отсылкой к графическим материалам. Описываемые в настоящем документе графические материалы используются для обеспечения более глубокого понимания изобретения и составляют часть настоящей заявки. Схематические варианты осуществления настоящего изобретения и их описание используются для разъяснения изобретения, но не для ненадлежащего ограничения изобретения. В графических материалах:

На фиг. 1 проиллюстрирована блок-схема способа автоматического получения структурного строения из данных потенциального поля в соответствии с Вариантом осуществления 1 настоящего изобретения.

На фиг. 2 проиллюстрирована карта структурного строения однопиксельной ширины в соответствии с Примером 1 настоящего изобретения.

На фиг. 3 проиллюстрирована составная карта структурного строения в соответствии с Примером 1 настоящего изобретения.

На фиг. 4 проиллюстрирована карта структурного строения с отображением интенсивности в соответствии с Примером 1 настоящего изобретения.

На фиг. 5 проиллюстрирована составная карта структурного строения с отображением интенсивности в соответствии с Примером 1 настоящего изобретения.

На фиг. 6 проиллюстрирована блок-схема способа автоматического выделения магнитного структурного строения в низкоширотной зоне в соответствии с Вариантом осуществления 2 настоящего изобретения.

На фиг. 7 проиллюстрирована карта структурного строения однопиксельной ширины в соответствии с Примером 2 настоящего изобретения.

На фиг. 8 проиллюстрирована составная карта структурного строения в соответствии с Примером 2 настоящего изобретения.

На фиг. 9 проиллюстрирована карта структурного строения, отражающая глубину залегания, в соответствии с Примером 2 настоящего изобретения.

На фиг. 10 проиллюстрирована составная карта структурного строения с отражением глубины залегания в соответствии с Примером 2 настоящего изобретения.

На фиг. 11 проиллюстрирована карта структурного строения, отражающая напряженность магнитного поля, в соответствии с Примером 2 настоящего изобретения.

На фиг. 12 проиллюстрирована составная карта структурного строения с отражением напряженности магнитного поля в соответствии с Примером 2 настоящего изобретения.

Описание вариантов осуществления

Для лучшего понимания технического решения настоящего изобретения способы реализации настоящего изобретения будут дополнительно описаны ниже с отсылкой к графическим материалам в сочетании с вариантами осуществления, которые, однако, не следует рассматривать как ограничения настоящего изобретения.

Вариант осуществления 1

На фиг. 1 проиллюстрирована блок-схема способа автоматического получения структурного строения из данных потенциального поля в соответствии с Вариантом осуществления 1 настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на фиг. 1, способ включает следующие этапы:

На этапе 101 выполняется предварительная обработка измеренных данных гравитационного потенциального поля или данных магнитного потенциального поля.

В отношении магнитных данных, с целью получения приведенных к полюсу магнитных аномалий, выполняется вычисление приведения к полюсу, или, с целью получения псевдогравитационных аномалий, применяется псевдогравитационное преобразование.

Предварительная обработка выполняется в отношении гравитационных данных с целью получения гравитационных аномалий Буге.

На этапе 102 к предварительно обработанным данным гравитационного потенциального поля или данным магнитного потенциального поля с целью получения краев на множестве уровней применяется способ многонаправленного и многоуровневого обнаружения краев потенциального поля.

Способ многонаправленного и многоуровневого обнаружения краев потенциального поля включает этапы продолжения вверх предварительно обработанных данных гравитационного потенциального поля или данных магнитного потенциального поля на множество предварительно определенных высот с целью получения множества данных потенциального поля на соответствующих уровнях и применения многонаправленного обнаружения краев, соответственно, к данным потенциального поля на каждом уровне с целью получения края потенциального поля на указанном уровне.

Способ применения многонаправленного обнаружения краев соответственно к данным потенциального поля на каждом уровне включает следующие этапы:

Гравитационная аномалия или магнитная аномалия в точке (x, y) поверхности Земли на нулевой высоте определяется как f0(x, y).

Пусть уровень s=z/z0, и z>z0, где z0 представляет высоту измерения, а z представляет продолженную вверх высоту.

Сглаживающая функция для уровня s определяется как:

,

где , k(x, y, z) — функция Грина.

Вейвлет-функция в направлении a определяется как:

,

где D представляет производную первого порядка.

Для уровня s и местоположения (x, y) вейвлет-преобразование гравитационной аномалии или магнитной аномалии f0(x, y) в направлении a определяется как:

где * представляет операцию свертки,

в соответствии с формулой продолжения потенциального поля вверх, известно, что:

, и

fz(x, y) — гравитационная аномалия или магнитная аномалия посредством продолжения вверх f0(x, y) от нулевой высоты до высоты z=sz0, и полученная путем продолжения вверх гравитационной аномалии или магнитной аномалии, fz0(x, y), измеренной на высоте измерения z0, для высоты z-z0,

отсюда

.

Аналогично, для уровня s и местоположения (x, y) вейвлет-преобразование гравитационной аномалии или магнитной аномалии f0(x, y) в направлении a+ определяется как:

.

Градиент можно использовать для представления двумерного вейвлет-преобразования f0(x, y) как:

где — двумерный градиент.

Приведенное выше уравнение устанавливает отношение между горизонтальным градиентом гравитационной аномалии или магнитной аномалии fz(x, y) на любой высоте z (z>z0) и двумерным направленным вейвлет-преобразованием гравитационной аномалии или магнитной аномалии f0(x, y) на нулевой высоте.

Для местоположения (x, y), уровня s и направления a двумерное вейвлет-преобразование f0(x, y) прямо пропорционально градиенту fz(x, y), и двумерное вейвлет-преобразование f0(x, y) можно представить градиентом fz(x, y).

Для высоты z после продолжения вверх модуль градиента определяется как:

,

где соответствующий аргумент градиента по горизонтальной оси имеет вид:

, и

точка, в которой модуль M представляет собой локальный максимум вдоль направления аргумента, определяется как краевая точка.

Для каждой высоты z после продолжения вверх для вычисления выбираются разные направления a, и могут быть выделены сведения о краях в разных направлениях. Для достижения полного покрытия двумерной плоскости, значение a направления может быть принято равным kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2…(2n-1), и n — целое число, большее или равное 2. В каждом направлении, путем соединения точек с локальным максимумом модуля градиента в направлении, перпендикулярном градиенту, формируется кривая с целью создания края. Для той же высоты после продолжения вверх вычисляются края в направлениях, полностью охватывающих двумерную плоскость, и для получения края на уровне берется объединение всех вычисленных краев.

Путем выполнения вышеописанного вычисления в отношении данных потенциального поля на каждом уровне может быть достигнуто многонаправленное обнаружение краев данных потенциального поля на каждом уровне.

На этапе 103 полученные края на каждом уровне подвергают утончению до однопиксельной ширины с использованием алгоритма определения морфологического скелета с целью получения карты строения на каждом уровне.

Для полученных изображений краев края подвергают утончению до однопиксельной ширины с использованием алгоритма утончения строения, описанного в публикации «Thinning Methodologies-A Comprehensive Survey», Lam, L., Seong-Whan Lee and Ching Y. Suen, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, т. 14, №. 9, сентябрь 1992.

За счет утончения полученных краев фактический ареал, соответствующий краям и пересечениям краев в разных направлениях, значительно сокращается по сравнению с предыдущим уровнем техники, так что полученное структурное строение потенциального поля является более близким к признакам фактической структуры, идентифицированной с использованием геологического картирования. С одной стороны, сведения карты являются четкими, и ее удобочитаемость улучшается. С другой стороны, также облегчается геологическая интерпретация.

На этапе 104 полученные структурные строения на всех уровнях накладываются одно на другое с целью создания составной карты структурного строения.

Края на всех уровнях, выделенные из данных потенциального поля после продолжения вверх на разные высоты, накладывают друг на друга с целью получения составной карты структурного строения потенциального поля зоны исследований.

Приведение разных высот после продолжения потенциального поля вверх в соответствие разным глубинам объектов-источников (см. случай А для продолжения вверх в качестве стандартного разделительного фильтра для карт потенциальных полей, Jacobsen, B.H., Geophysics, т. 52, №.8, 1987) позволяет получать структуры, соответствующие разным глубинам Земли. Строения на соответствующих разных уровнях, или на разных глубинах, представляют при помощи постепенного изменения цветов, и структурные строения на всех уровнях, представляемые постепенно изменяющимися цветами, накладывают одно на другое с целью выделения сведений о структурах на разных глубинах. Путем такого наложения получают составную карту структурного строения, отражающую сведения на разных глубинах.

На этапе 105 модуль градиента каждой краевой точки в строении на каждом уровне используют для отражения напряженности края.

Для разных направлений a модуль градиента каждой краевой точки не изменяется и представляет собой постоянное значение. Модуль градиента краевой точки принимается в качестве значения структурной интенсивности в данной краевой точке с целью установления карт структурного строения с отображением интенсивности на разных уровнях, или разных глубинах.

На этапе 106 карты структурного строения с отображением интенсивности на множестве уровней накладывают одну на другую с целью создания составной карты структурного строения с отображением интенсивности.

Путем представления значений интенсивности краев на уровнях, или глубинах, разными постепенно изменяющимися цветами и наложения могут быть выделены сведения об изменении напряженности магнитного поля или плотности.

Пример 1

Техническое решение настоящего изобретения будет разъяснено на примере автоматического получения структурного строения потенциального поля из аэромагнитных данных для западного Юньнаня.

В первую очередь выполняют приведение к полюсу в отношении аэромагнитных данных в блоках, обработанные данные соединяют с формированием сеточного файла потенциального поля, и шаг сетки составляет 500 м. Аэромагнитные данные в данном примере представляют собой исторические данные, многократно измеренные и собранные в прошлом, высота измерений находится в диапазоне 800—1200 м.

Затем в отношении объединенного сеточного файла потенциального поля соответственно выполняют обработку продолжения вверх с получением данных потенциального поля после продолжения вверх, при этом высоты продолжения вверх составляют, соответственно, 1000 м, 1500 м, 2000 м, 2500 м, 3000 м, 4000 м, 5000 м, 10000 м, 15000 м, 20000 м, 25000 м и 30000 м, и к каждой продолженной вверх высоте применяют обнаружение краев в тридцати двух направлениях, при этом каждое направление a принимает значение kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2,…, (2n-1), и n=5, , и, таким образом, получают края на каждом уровне.

Затем, с целью получения карты структурного строения на каждом уровне, в отношении полученных в результате краев на каждом уровне выполняют обработку утончения с использованием алгоритма определения скелета.

На фиг. 2 проиллюстрировано структурное строение однопиксельной ширины, полученное на уровне, соответствующем высоте, продолженной вверх на 5000 м, с краями, подвергнутыми утончению с использованием алгоритма определения скелета. Видно, что структурное строение потенциального поля однопиксельной ширины, автоматически полученное при помощи способа настоящего изобретения, является более близким к признакам фактической структуры, идентифицированной с использованием геологического картирования, и, таким образом, облегчается его геологическая интерпретация. В дополнение, сведения карты являются более четкими, и анализ наложения строений на разных уровнях облегчается.

На фиг. 3 проиллюстрирована составная карта структурного строения, сформированная путем представления при помощи постепенно изменяющихся цветов и наложения строений на всех уровнях, полученных путем обнаружения краев в тридцати двух направлениях в отношении данных потенциального поля посредством продолжения вверх для высот, соответственно, 1000 м, 1500 м, 2000 м, 2500 м, 3000 м, 4000 м, 5000 м, 10000 м, 15000 м, 20000 м, 25000 м и 30000 м. Составная карта структурного строения, соответствующая высотам, полученным посредством продолжения вверх до соответствующих глубин источников, может использоваться для представления сведений о структурных строениях на разных глубинах зоны исследований. Путем использования цветов, постепенно изменяющихся от серо-белого до черного, для представления продолжения вверх высот от низких до высоких, или глубин от малых до больших, составная карта структурного строения отражает сведения о структурах на разных глубинах.

На фиг. 4 проиллюстрирована структурная интенсивность, отражаемая модулем градиента в краевых точках строения, полученного после продолжения вверх для высоты 5000 м. Цвета, изменяющиеся от серо-белого до черного, отражают то, что значения структурной интенсивности, представленные модулем градиента, увеличиваются постепенно. Данная карта отражает изменение структурной интенсивности, соответствующее одному уровню.

На фиг. 5 проиллюстрирована составная карта структурного строения с отображением интенсивности, полученная путем наложения краевых интенсивностей, полученных путем продолжения данных потенциального поля вверх для высот 1000 м, 1500 м, 2000 м, 2500 м, 3000 м, 4000 м, 5000 м, 10000 м, 15000 м, 20000 м, 25000 м и 30000 м. Как видно на данной карте, на разных уровнях основные структурные пояса представляют высокую структурную интенсивность, и соответствующие магнитные аномалии изменяются явным образом, что указывает на то, что все основные структурные пояса представляют собой пояса резких изменений магнитных аномалий, при этом соответствующие глубины являются очень большими, и отражает то, что структурные пояса обусловливают процесс магматического образования руд на большой глубине.

Кроме того, на фиг. 3 и фиг. 5, карты структурного строения, содержащие сведения о глубине и интенсивности, могут в четко отражать первичные структуры на большой глубине и с большой протяженностью в зоне, вторичные структуры на малой глубине и с малой протяженностью, а также обоюдные отношения врезания. Следовательно, карта структурного строения, полученная способом в соответствии с настоящим изобретением, может помочь специалисту в данной области техники распознать структурное строение зоны изысканий.

При сравнении фиг. 3 и фиг. 5 с полученной наземным картированием геологической структурой данной зоны пространственное местоположение и диапазон очень хорошо согласуются, что указывает на точность и эффективность способа автоматического получения в соответствии с настоящим изобретением. В дополнение, в сравнении с полученной наземным картированием геологической структурой данной зоны, структурные сведения о трехмерной протяженности, интенсивности и структуре содержатся на фиг. 3 и фиг. 5 настоящего изобретения, что может способствовать идентификации скрытых структурных поясов.

Зона вблизи структурных поясов на больших глубинах и с большой структурной интенсивностью, пересекающиеся участки структур разных направлений, а также изогнутые и криволинейные участки структурных поясов являются важными местоположениями, где могут быть разведаны потенциальные месторождения металлических руд. С помощью способа в соответствии с настоящим изобретением карты структурного строения, содержащие сведения о глубине и интенсивности, могут быть оперативно и точно получены из аэромагнитных данных и гравитационных данных и помочь геологоразведчикам точно и оперативно исследовать потенциальные месторождения металлических руд.

Вариант осуществления 2

Ниже на примере данных магнитных измерений будет конкретно описана блок-схема способа автоматического получения магнитного структурного строения низкоширотной зоны в соответствии с Вариантом осуществления 2 настоящего изобретения. Специалисту в данной области техники будет понятно, что способ, предусматриваемый настоящим изобретением, не ограничен применением для автоматического получения структурных строений из данных магнитной разведки, и также является применимым для автоматического получения структурных строений из данных гравитационных измерений.

На фиг. 6 проиллюстрирована блок-схема способа автоматического получения магнитного структурного строения из низкоширотной зоны в соответствии с настоящим изобретением. Как проиллюстрировано на фиг. 6, способ включает следующие этапы:

На этапе 601 выполняют предварительную обработку в отношении измеренных значений, полученных посредством магнитной разведки, и для получения данных аномалий полной напряженности магнитного поля (TMI) выполняют коррекцию по нормальному геомагнитному полю (Международному эталону геомагнитного поля, IGRF).

В отношении данных аномалий TMI выполняют нанесение на координатную сетку, и шаг координатной сетки полагают равным от 1/8 до 1/4 расстояния между линиями съемки или минимальному расстоянию между точками.

На этапе 602 нанесенные на координатную сетку данные T аномалий TMI продолжают вверх на множество предварительно определенных высот с получением множества нанесенных на координатную сетку данных Th аномалий TMI на соответствующих уровнях, где h представляет высоту после продолжения вверх.

На этапе 603 наклонную производную TDRh данных аномалий TMI на каждом уровне вычисляют с использованием нанесенных на координатную сетку данных Th аномалий TMI на соответствующем уровне в соответствии со следующей формулой:

,

где VDRh и THDRh, соответственно, представляют вертикальную производную первого порядка и полную горизонтальную производную нанесенных на координатную сетку данных Th аномалий TMI:

,

.

На этапе 604 к наклонной производной TDRh на каждом уровне, соответственно, применяют многонаправленное обнаружение краев на основе горизонтального градиента.

Направленные производные наклонной производной TDRh в направлениях a и a+, соответственно, определяют как:

где D представляет производную первого порядка.

Горизонтальный градиент наклонной производной TDRh для высоты h и направления a представляют как:

где — горизонтальный градиент.

Модуль горизонтального градиента определяют как:

где соответствующий аргумент градиента имеет вид:

,

полная горизонтальная производная наклонных производных (сокращенно: TDR_THDR) данных аномалий TMI имеет вид:

, и

амплитуда модуля не связана с величиной магнитного наклонения.

Таким образом, точки, в которых модуль представляет собой локальный максимум вдоль направления аргумента , представляют собой краевые точки объектов-источников магнитных аномалий на высоте h в направлении a.

В каждом направлении a точки с локальным максимумом модуля градиента соединяют в направлении, перпендикулярном градиенту, для получения кривой с целью создания края.

Края на множестве разных направлений a вычисляют на одной и той же высоте h, и, для получения краев объектов-источников магнитных аномалий на соответствующих уровнях, берут объединение всех созданных краев.

Для достижения полного покрытия двумерной плоскости, разные значения a направления соответственно полагают равными kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2…(2n-1), и n — целое число, большее или равное 2.

Выполнение вычисления TDR в отношении нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI может вносить шум в результаты вычисления, а последующее многонаправленное вычисление краев является очень чувствительным к шуму. Для предотвращения влияния шума на многонаправленное обнаружение краев, в отношении данных TDRh с высоким уровнем шума перед выполнением многонаправленного обнаружения краев предпочтительно выполняют обработку, связанную с подавлением шума, такую как гауссова фильтрация.

Поскольку полные горизонтальные производные наклонных производных данных аномалий TMI не зависят от магнитного наклонения, результаты вычисления не связаны с величиной магнитного наклонения, магнитное наклонение не оказывает влияния на края объектов-источников магнитных аномалий, полученные на вышеописанных этапах, т. е. не оказывают влияния широтные местоположения зоны, подлежащей анализу, и структурное строение низкоширотной зоны может быть представлено точно.

На этапе 605 вычисленные края на каждом уровне соответственно подвергают утончению до однопиксельной ширины с использованием алгоритма определения морфологического скелета с целью получения карт структурного строения на множестве уровней.

Для вычисленных изображений краев края подвергают уточнению до однопиксельной ширины с использованием алгоритма для утончения строения, описанного в публикации «Thinning Methodologies-A Comprehensive Survey (Методики утончения, Исчерпывающий обзор)», Lam, L., Seong-Whan Lee and Ching Y. Suen, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, т. 14, №. 9, сентябрь 1992.

Посредством утончения полученных краев фактический ареал, соответствующий краям и пересечениям краев в разных направлениях, значительно сокращается по сравнению с предыдущим уровнем техники, так что полученное структурное строение является более близким к признакам фактической структуры, идентифицированной с использованием геологического картирования. С одной стороны, сведения карты являются четкими, и ее удобочитаемость улучшается. С другой стороны, также облегчается геологическая интерпретация.

На этапе 606 полученные карты структурного строения на всех уровнях накладывают одну на другую с целью создания составной карты структурного строения.

Полученные карты структурного строения на всех уровнях накладывают одну на другую с целью создания составной карты структурного строения, отражающей сведения на разных глубинах, и боковое отклонение краев на разных уровнях на карте отражает сведения об ориентации структурных строений.

Путем приведения краев, полученных из нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI после продолжения вверх для разных высот, в соответствие структурам на разных глубинах, где глубина составляет половину высоты после продолжения вверх (см. случай А в публикации «Upward Continuation as a Standard Separation Filter for Potential-Field Maps (Продолжение вверх как стандартный фильтр разделения для карт потенциальных полей)», Jacobsen, B.H., Geophysics, т.52, №.8, 1987), могут быть получены карты структурного строения, представляющие разные глубины врезания. Путем наложения одна на другую полученных карт структурного строения на всех глубинах можно получить составную карту структурного строения, отражающую сведения на разных глубинах врезания.

На этапе 607 модуль горизонтального градиента TDRh в каждой краевой точке на карте структурного строения на каждом уровне используют для представления структурной глубины залегания с целью получения карт структурного строения, представляющих структурные глубины залегания на множестве уровней.

Для разных направлений a модуль горизонтального градиента в каждой краевой точке не изменяется и представляет собой постоянное значение.

Из-за свойства значения арктангенса тригонометрической функции, вне зависимости от того, насколько велики амплитуды VDRh и THDRh, амплитуда TDRh ограничена промежутком между -π/2 и +π/2. Поэтому модуль горизонтального градиента в каждой краевой точке имеет малую корреляцию с амплитудой аномалий TMI, значение отражает глубины залегания объектов-источников, величина значения обратно пропорциональна глубине залегания, и чем больше значение, тем меньше глубина залегания (см. публикацию «New Insights into Magnetic Derivatives for Structural Mapping (Новые представления о магнитных производных для структурного картирования)», Bruno Verduzco и др., The Leading Edge, т. 23, №. 2, 2004).

Структурная глубина залегания, отражаемая модулем горизонтального градиента наклонной производной TDRh, представляет толщину покровного слоя над структурным поясом, и разные глубины, соответствующие продолжению вверх на множество предварительно определенных высот, отражают глубину врезания структурного пояса, которая представляет глубину протяженности структурного пояса вниз.

Модуль градиента каждой краевой точки используют для представления связанной с краем глубины залегания краевой точки на уровне с целью установления карт структурного строения, отражающих связанную со структурой глубину залегания на разных уровнях, или глубинах. Изменения в значениях модуля градиента одного и того же структурного пояса отражают глубины залегания разных участков данного структурного пояса.

На этапе 608 карты структурного строения, представляющие глубины залегания на множестве уровней, накладывают одну на другую с целью получения составной карты структурного строения с отражением глубины залегания.

Значения модуля горизонтального градиента производной TDRh краевых точек на уровнях, или глубинах, накладывают одно на другое и представляют разными постепенно изменяющимися цветами с целью выделения сведений об изменениях глубины залегания структурных строений разных диапазонов глубин врезания.

На этапе 609 для нанесенных на координатную сетку данных Th аномалий TMI на каждой высоте вычисляют трехмерный аналитический сигнал ASh в соответствии с формулой:

Амплитуда получаемого в результате аналитического сигнала ASh обладает сильной корреляцией с амплитудой аномалий TMI, однако она не зависит от величины магнитного наклонения и может быть использована для указания местоположений и напряженности магнитного поля объектов-источников магнитных аномалий.

На этапе 610 значение ASh каждой краевой точки строения на каждом уровне используют для указания напряженности магнитного поля структуры.

Без учета глубин залегания объектов-источников магнитных аномалий амплитуда трехмерного аналитического сигнала ASh указывает напряженность магнитного поля источников магнитных аномалий, а структуры с сильными магнитными свойствами обычно имеют тесную связь с образованием руд.

На этапе 611 карты структурного строения с отображением напряженности магнитного поля на множестве уровней накладывают одну на другую с целью создания составной карты структурного строения с отображением напряженности магнитного поля.

Значения ASh краевых точек на уровнях, или глубинах, представляют постепенно изменяющимися цветами и накладывают одно на другое с целью выделения сведений об изменениях напряженности магнитного поля структурных строений в диапазоне разных глубин.

Пример 2

Техническое решение настоящего изобретения будет разъяснено ниже на примере автоматического получения магнитного структурного строения из высокоточных аэромагнитных данных Гвианского плоскогорья в низкоширотной зоне Южной Америки.

Масштаб съемок аэромагнитных данных в данном примере составляет 1:25000, а высота измерений находится в диапазоне 70—120 м.

В первую очередь выполняют предварительную обработку значений измерений, полученных посредством аэромагнитной съемки зоны исследований, выполняют коррекцию по нормальному геомагнитному полю (Международному эталону геомагнитного поля, IGRF) для получения данных аномалий полной напряженности магнитного поля (TMI) и выполняют нанесение на координатную сетку данных аномалий TMI с шагом координатной сетки приблизительно 10 м.

Затем соответственно выполняют обработку продолжения вверх в отношении нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI с целью получения нанесенных на координатную сетку данных Th аномалий TMI на множестве уровней, при этом высоты продолжения вверх составляют, соответственно, 100 м, 200 м, 300 м, 400 м и 500 м.

В отношении нанесенных на координатную сетку данных Th аномалий TMI на каждом уровне выполняют вычисление TDR.

Для каждой высоты продолжения вверх в отношении вычисленных TDR на каждой высоте после продолжения вверх выполняют многонаправленное обнаружение краев на основе горизонтального градиента. Для получения краев на каждом уровне обнаружение краев выполняют в шестидесяти четырех направлениях для каждого результата вычисления TDR, и разные значения a направления соответственно полагают равными kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2…(2n-1), и n=6.

Затем в отношении получаемых в результате краев на каждом уровне выполняют обработку утончения с использованием алгоритма определения скелета с целью получения карты структурного строения на каждом уровне.

На фиг. 7 проиллюстрировано магнитное структурное строение однопиксельной ширины на соответствующем уровне, полученное путем извлечения из нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI после продолжения вверх на высоту 300 м и утончения краев с использованием алгоритма определения скелета. Видно, что магнитное структурное строение однопиксельной ширины, автоматически полученное при помощи способа настоящего изобретения, более близко к признакам фактической структуры, идентифицированной с использованием геологического картирования, и, таким образом, облегчается геологическая интерпретация. В дополнение, сведения карты являются более четкими, и анализ наложения структурных строений на разных уровнях облегчается.

На фиг. 8 проиллюстрирована составная карта структурного строения, сформированная путем представления постепенно изменяющимися цветами и наложения строений на всех уровнях, полученных при помощи обнаружения краев в шестидесяти четырех направлениях в отношении нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI после продолжения вверх для высот 100 м, 200 м, 300 м, 400 м и 500 м. За счет приведения высот, полученных посредством продолжения вверх, в соответствие глубинам объектов-источников, составная карта структурного строения может быть использована для представления сведений о структурных строениях на разных глубинах зоны исследований. За счет использовании цветов, постепенно изменяющихся от серо-белого до черного, для представления продолженных вверх высот от низких до высоких или глубин от мелких до глубоких, составная карта структурного строения отражает сведения о структурах на разных глубинах врезания.

Затем, для представления структурной глубины залегания, в каждой краевой точке строения на каждом уровне вычисляют модуль градиента TDRh. На фиг. 9 проиллюстрированы структурные глубины залегания, представленные модулем градиента в краевых точках строения, продолженного вверх на высоту 300 м, при этом цвета, постепенно изменяющиеся от серо-белого до черного, отражают то, что структурные глубины залегания, представленные модулем горизонтального градиента, постепенно уменьшаются. Данная карта отражает изменения структурной глубины залегания на соответствующем уровне.

Затем карты структурного строения на множестве уровней, которые представляют относительные глубины залегания, накладывают одну на другую с целью создания составной карты структурного строения с отражением глубины залегания. На фиг. 10 проиллюстрирована составная карта структурного строения с отражением глубин залегания, полученная путем наложения полученных карт структурного строения, представляющих относительные глубины залегания после продолжения вверх нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI для высот 100 м, 200 м, 300 м, 400 м и 500 м. Из карты видно, что на разных уровнях глубины залегания основных структурных поясов заметно изменяются, и обычно структуры с большими глубинами залегания, т. е. с более толстыми покровными слоями, имеют меньшие значения аномалий TMI, и структуры представляют собой скрытые структуры, и следовательно данный способ облегчает идентификацию скрытых структур.

Затем для нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI на каждом уровне вычисляют трехмерный аналитический сигнал ASh. Значение получаемого в результате аналитического сигнала ASh не зависит от величины магнитного наклонения, и его можно использовать для указания местоположений и напряженности магнитного поля объектов-источников магнитных аномалий.

В данном примере значение ASh каждой краевой точки строения на каждом уровне используется для указания напряженности магнитного поля структуры. На фиг. 11 проиллюстрирована карта структурного строения, на которой значения ASh указывают напряженность магнитного поля краевых точек структуры, продолженной вверх на высоту 300 м, при этом цвета, постепенно изменяющиеся от серо-белого до черного, представляют то, что магнитные свойства структурных поясов, указываемые значениями аналитического сигнала ASh, постепенно усиливаются.

Затем карты структурного строения с отображением напряженности магнитного поля на множестве уровней накладывают одну на другую с целью создания составной карты структурного строения с отображением напряженности магнитного поля. Как проиллюстрировано на фиг. 12, значения ASh краев на всех уровнях, или глубинах, накладывают одно на другое и представляют цветами, постепенно изменяющимися от серо-белого до черного, с целью выделения сведений об изменениях магнитных свойств структурных строений на разных глубинах.

Без учета глубин залегания объектов-источников амплитуда трехмерного аналитического сигнала ASh указывает напряженность магнитного поля источников магнитных аномалий, а структуры с сильными магнитными свойствами обычно имеют тесную связь с образованием руд.

В дополнение, при рассмотрении фиг. 8 и фиг. 10, карты структурного строения, содержащие сведения о глубине врезания и напряженности, могут четко отражать первичные структуры на больших глубинах и с длительной протяженностью в зоне, вторичные структуры малых глубин и краткой протяженности, глубины залегания структур, а также взаимные отношения врезания. Следовательно, карта структурного строения, полученная способом в соответствии с настоящим изобретением, может помочь специалисту в данной области техники распознать структурное строение зоны изысканий.

Важными местоположениями, в которых могут быть разведаны потенциальные месторождения металлических руд, являются: зона вблизи структурных поясов с сильными магнитными свойствами на больших глубинах, участки пересечения структур разных направлений, а также изогнутые и криволинейные участки структурных поясов. С использованием способа в соответствии с настоящим изобретением можно оперативно и точно получать из данных магнитных измерений карты структурного строения, содержащие сведения о глубине врезания, глубине залегания, напряженности магнитного поля, отношении первичных и вторичных структур, отношении врезания и т. п., что может содействовать геологоразведчикам в проведении точной и быстрой разведки потенциальных месторождений металлических руд.

Настоящее изобретение было подробно описано выше в комбинации с предпочтительными вариантами осуществления. Однако настоящее изобретение ими не ограничивается. Специалисты в данной области техники могут осуществлять разнообразные модификации в соответствии с принципами настоящего изобретения. Поэтому модификации, осуществленные в соответствии с принципами настоящего изобретения, следует понимать как включаемые в объем правовой защиты настоящего изобретения.

1. Способ автоматического получения структурного строения из данных потенциального поля, включающий этапы:

предварительной обработки данных потенциального поля из зоны исследований;

продолжения вверх предварительно обработанных данных потенциального поля на множество предварительно определенных высот с целью получения множества данных потенциального поля на соответствующих уровнях;

применения многонаправленного обнаружения краев соответственно к данным потенциального поля на множестве уровней с целью получения множества краев потенциального поля на соответствующих уровнях; и

утончения полученных краев потенциального поля на уровнях соответственно до однопиксельной ширины с использованием алгоритма определения морфологического скелета с целью получения множества карт структурного строения на соответствующих уровнях.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения на соответствующих уровнях с целью создания составной карты структурного строения.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ дополнительно включает применение модуля градиента каждой краевой точки на карте структурного строения на каждом уровне в качестве значения интенсивности краевой точки на карте структурного строения на уровне с целью получения множества карт структурного строения с отображением интенсивности на соответствующих уровнях.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения с отображением интенсивности на соответствующих уровнях с целью создания составной карты структурного строения с отображением интенсивности.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что данные потенциального поля представляют собой данные гравитационного потенциального поля или данные магнитного потенциального поля, и этап предварительной обработки дополнительно включает:

предварительную обработку гравитационных данных с целью получения гравитационных аномалий Буге; или

приведение магнитных данных к полюсу с целью получения приведенных к полюсу магнитных аномалий или применение к магнитным данным псевдогравитационного преобразования с целью получения псевдогравитационных аномалий.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что:

этап применения многонаправленного обнаружения краев к данным потенциального поля на каждом уровне включает следующие этапы:

в предположении, что уровень s=z/z0, z>z0, z0 — это высота измерения, и z — высота, увеличивающаяся вверх, — определение гравитационной аномалии или магнитной аномалии в местоположении (x, y) на нулевой высоте как f0(x, y),

определение сглаживающей функции на уровне s как:

,

где , k(x, y, z) — функция Грина,

определение вейвлет-функции в направлении a как:

,

где D представляет производную первого порядка;

для уровня s и местоположения (x, y) — определение вейвлет-преобразования гравитационной аномалии или магнитной аномалии f0(x, y) в направлении a как:

где * представляет операцию свертки,

при этом известно, что в соответствии с формулой продолжения вверх потенциального поля, и

fz(x, y) — гравитационная аномалия или магнитная аномалия посредством продолжения вверх f0(x, y) от нулевой высоты до высоты z=sz0, полученная путем продолжения вверх гравитационной аномалии или магнитной аномалии, fz0(x, y), измеренной на высоте z0 измерения, на высоту z-z0,

тогда

;

кроме того, для уровня s и местоположения (x, y), — определение вейвлет-преобразования гравитационной аномалии или магнитной аномалии f0(x, y) в направлении a+ как:

,

тогда двумерное направленное вейвлет-преобразование f0(x, y) записывают как градиент:

где обозначает двумерный градиент,

для высоты z — определение модуля градиента как:

,

где соответствующий аргумент градиента вдоль горизонтальной оси имеет вид:

, и

определение точки, в которой модуль M представляет собой локальный максимум вдоль направления аргумента, как краевой точки,

в каждом направлении a формирование кривой путем соединения точек с локальным максимумом модуля градиента в направлении, перпендикулярном градиенту, с целью создания края и

для той же высоты, — вычисление краев на множестве разных направлений a и принятие объединения краев в качестве краев потенциального поля на соответствующих уровнях.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что этап вычисления краев на множестве разных направлений a для одной высоты дополнительно включает: принятие значения a направления равным kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2…(2n-1), и n — целое число, большее или равное 2, для полного покрытия двумерной плоскости.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что дополнительно включает приведение краев, полученных из потенциальных полей, продолженных вверх на предварительно определенные высоты, в соответствие структурам на разных глубинах и наложение карт структурного строения на уровнях одна на другую с целью получения составной карты структурного строения, отражающей сведения на разных глубинах.

9. Способ по п.2 или 8, отличающийся тем, что для представления высот с целью формирования составной карты структурного строения используют постепенно изменяющиеся цвета.

10. Способ по п.4, отличающийся тем, что величины значений интенсивности представляют с использованием постепенно изменяющихся цветов с целью формирования составной карты структурного строения с отображением интенсивности.

11. Способ автоматического получения структурного строения, включающий следующие этапы:

предварительную обработку магнитных данных или данных гравитационных изысканий из зоны исследований с целью получения данных аномалий полной напряженности магнитного поля (total magnetic intensity, TMI) или данных гравитационных аномалий Буге;

нанесение на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге и продолжение вверх нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге на множество предварительно определенных высот с целью получения множества нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге, Th на соответствующих уровнях, где h представляет высоту после продолжения вверх;

соответственно, вычисление наклонной производной TDRh данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге на каждом уровне из нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге, Th, на каждом уровне;

применение многонаправленного обнаружения краев на основе горизонтального градиента соответственно к наклонной производной нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге на каждом уровне с целью получения краев объектов-источников магнитных или гравитационных аномалий на уровнях; и

утончение полученных краев объектов-источников магнитных или гравитационных аномалий на уровнях соответственно до однопиксельной ширины с использованием алгоритма определения морфологического скелета с целью получения множества карт структурного строения на соответствующих уровнях.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения на соответствующих уровнях с целью создания составной карты структурного строения.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что способ дополнительно включает приведение краев, полученных из нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге, продолженных вверх на множество определенных высот, в соответствие структурам на разных глубинах, и наложение полученных карт структурного строения на глубинах с целью получения составной карты структурного строения, отражающей сведения о разных глубинах врезания.

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что этап применения многонаправленного обнаружения краев на основе горизонтального градиента соответственно к наклонной производной нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге на каждом уровне включает следующие этапы:

Соответственно, определение направленных производных наклонной производной TDRh в направлениях a и a+ как:

где D представляет производную первого порядка;

для высоты h и направления a — представление горизонтального градиента наклонной производной TDRh как:

где — горизонтальный градиент;

определение модуля горизонтального градиента как:

где аргумент горизонтального градиента имеет вид:

, и

затем определение точек, в которых модуль представляет собой локальный максимум вдоль направления градиента, как краевых точек объектов-источников магнитных или гравитационных аномалий на высоте h в направлении a;

в каждом направлении a формирование кривой путем соединения точек с локальным максимумом модуля горизонтального градиента наклонной производной TDRh в направлении, перпендикулярном градиенту, с целью создания края и

для той же высоты вычисление краев на множестве разных направлений a и принятие объединения краев в качестве краев объектов-источников магнитных или гравитационных аномалий на соответствующих уровнях,

где множество разных значений a направления соответственно полагают равными kπ/(2n-1), где k=0, 1, 2…(2n-1), и n — целое число, большее или равное 2.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что способ дополнительно включает:

соответственно использование модуля горизонтального градиента в каждой краевой точке на карте структурного строения на каждом уровне для представления структурной глубины залегания в краевой точке на карте структурного строения на уровне с целью получения множества карт структурного строения, представляющих структурные глубины залегания на соответствующих уровнях.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения, представляющих структурные глубины залегания на соответствующих уровнях, с целью создания составной карты структурного строения с отражением глубин залегания.

17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что способ дополнительно включает:

соответственно, вычисление трехмерного аналитического сигнала ASh на основе нанесенных на координатную сетку данных аномалий TMI или данных гравитационных аномалий Буге, Th, на каждом уровне для получения значения ASh каждой краевой точки с целью получения множества карт структурного строения, представляющих напряженность магнитного поля или интенсивность плотности краевых точек на соответствующих уровнях.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что способ дополнительно включает наложение множества карт структурного строения, представляющих напряженность магнитного поля или интенсивность плотности в краевых точках на соответствующих уровнях, с целью создания составной карты структурного строения с отображением напряженности магнитного поля или составной карты структурного строения с отображением интенсивности плотности.

19. Способ по п. 11, отличающийся тем, что способ дополнительно включает выполнение обработки, связанной с подавлением шума, в отношении наклонных производных перед обнаружением краев.

20. Способ по п. 11, отличающийся тем, что способ применим для автоматического получения магнитного структурного строения в низкоширотной зоне; предпочтительно способ применим к данным магнитных измерений зоны с магнитным наклонением в диапазоне ±30°; и более предпочтительно способ применим к данным магнитных измерений зоны с магнитным наклонением в диапазоне ±20°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений. Технический результат заключается в повышении точности определения класса наблюдаемого воздушного объекта.
Изобретение относится к области видеонаблюдения и обработки видеоданных, в частности к эмуляции нескольких фиксированных видеокамер с одной поворотной (PTZ) видеокамеры.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средстам формирования ультразвуковых трехмерных изображений. Ультразвуковая система формирования изображения для обследования объекта в объеме содержит зонд получения ультразвуковых изображений, содержащий отслеживающее устройство положения зонда и предоставления положения точки наблюдения трехмерных ультразвуковых изображений, и процессор изображений, сконфигурированный для приема множества трехмерных ультразвуковых изображений и их соответствующих положений точки обзора и проведения сегментации объекта одновременно из множества трехмерных ультразвуковых изображений.

Группа изобретений относится к технологиям обработки изображений. Техническим результатом является обеспечение получения более точной карты глубин.

Группа изобретений относится к медицине. Способ получения дыхательной информации пациента осуществляют с помощью устройства получения дыхательной информации.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам поддержки пользователя в диагностическом процессе при определении стадии злокачественной опухоли предстательной железы.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат – повышение надежности слежения в условиях плохой видимости и обеспечение возможности слежения за быстродвижущимися объектами.

Группа изобретений относится к технологиям калибровки камеры посредством вычислительного устройства. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств, направленных на калибровку камеры.

Изобретение относится к средствам захвата движений и положения тела человека и частей тела человека. Техническим результатом является повышение точности захвата движений и положений тела человека.

Изобретение относится к области вычисления дескрипторов изображения. Технический результат – обеспечение уменьшения размера дескриптора изображения посредством преобразования.

Изобретение относится к области моделирования процессов тепломассопереноса. Технический результат – обеспечение расчета обобщенных угловых коэффициентов излучения посредством использования средств графического процессора.

Изобретение относится к области вычисления дескрипторов изображения. Технический результат – обеспечение уменьшения размера дескриптора изображения посредством преобразования.

Изобретение относится к области бинаризации изображений. Технический результат - повышение вероятности обнаружения малоразмерных объектов слежения при наличии на изображении других более крупных объектов с очень высокой или низкой яркостью.

Группа изобретений относится к технологиям обработки изображений. Техническим результатом является снижение вычислительных мощностей при обработке изображения за счет выявления случаев, когда можно использовать плитку из предыдущего кадра и не требуется обработка плитки из текущего кадра.

Изобретение относится к области обработки изображений и видео. Технический результат – повышение разрешения и уровня детализации изображений и видео.

Изобретение относится к области выбора устройства интерфейса пациента с использованием 3-D моделей. Технический результат – повышение точности выбора подходящего устройства интерфейса пациента для пациента.

Изобретение относится к области автоматизации информационно-управляющих систем управления и контроля за состоянием удаленных объектов, функционирующих в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к области управления отображением изображений. Технический результат – повышение эффективности управления отображением изображений с увеличенным динамическим диапазоном.

Изобретение относится к области обработки видеосигналов. Технический результат – обеспечение повышения качества видеосигнала.

Изобретение относится к области видеосъемки и видеонаблюдения. Технический результат – повышение качества и достоверности изображения путем устранения эффекта скользящего затвора камеры.

Изобретение относится к области моделирования процессов тепломассопереноса. Технический результат – обеспечение расчета обобщенных угловых коэффициентов излучения посредством использования средств графического процессора.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для автоматического получения тектонического строения из данных потенциального поля. Способ включает предварительную обработку данных гравитационного потенциального поля иили данных магнитного потенциального поля из зоны, подлежащей исследованию, многоуровневое и многонаправленное обнаружение краев в отношении предварительно обработанных данных гравитационного потенциального поля иили данных магнитного потенциального поля и получение краев на всех уровнях по отдельности, утончение вычисленного края каждого уровня до однопиксельной ширины посредством алгоритма определения морфологического скелета. При этом каждая точка имеет свойства глубины и интенсивности. Способ также предусматривает получение всеобъемлющего графика тектонического строения и всеобъемлющего графика тектонического строения с отображением интенсивности. Может быть идентифицирована и качественно интерпретирована геологическая структура, сформированная обусловливающим месторождением, в соответствии с априорными знаниями зоны, подлежащей исследованию. Также определяют тип потенциального месторождения и свойства структуры, образованной обусловливающим месторождением, и отбирают тектонические строения разных типов, тем самым получая определение местоположения зоны объекта разведки — месторождения металлических руд. Технический результат – повышение точности и информативности получаемых данных. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

Наверх