重磁异常小子域滤波算法的分析研究与改进

【摘要】重磁勘探是传统的地球物理勘探方法，在研究地质目标体边缘位置过程中——如确定断裂位置、岩体边界等，具有独特优势。在地质体边缘附近，重磁异常变化率较大。所以，可以基于重磁异常的梯级带特征加以判断、识别。但是地下场源往往是复杂的，实际测量所得资料总是带有各种干扰，为此，人们会滤除干扰，并设法增强目标信息特征如梯级带。在众多的方法中，子域分解类方法（有文献称其为小子域滤波）利用该特点达到识别边缘目的，由于其具有原理简单、计算快速且效果良好的优点，成为近年来研究的热点。本文工作主要是试图深化小子域滤波法，针对其存在的问题深化研究，使其更好地应用于重磁勘探的需要。小子域滤波法能够在低通滤波的同时，不破坏异常之间的界限，增强异常分辨率，且滤波效果明显，能够对梯级带进行识别和增强，但是我们的分析发现其也存在不可忽视的缺陷，滤波结果的等值线图折线走样就是其中比较明显的缺陷，也是本论文工作研究的重点。在研究过程中，为了改善折线走样，先后做了大量的尝试和试验，研究发现，等值线产生折线走样的原因有以下两点：一是数据离散格式的影响，对于离散数据而言，当网格间距过大时，等值线往往以折线形式存在；二是小子域算法的滤波原理使然，该算法将数据变化平缓区数据向着数据变化剧烈区挤压，造成梯级带位置的数据变得更加密集，从而达到增强梯级带的效果，最终使得加密后的等值线集中在相邻数据点之间，加剧了数据的离散程度。针对这两个原因，提出不同方法对走样现象进行改善。第一种通过简单地将原始数据进行插值加密，使得网格宽度变小从而达到效果。其它方法都是针对小子域方法本身的改进研究，其中一种方法我们结合了梯度信息，是对小子域滤波数据进行后期处理，后期处理采用梯度保留算法。理论模型测试实验表明，上述两种方法结合使用可明显改善效果。另外一种方法是找到位于走样折线上的数据并对这些数据求平均，减小数据的变化程度。除此之外，我们通过数据值“等效移动”的方法，提出一种新的梯级带增强方法——点位移动法，该法将数据点位置按照数据的变化特点进行改变，用位置改变达到加密等值线目的。这些方法都能够较好的解决等值线折线走样问题。在研究过程中，我们还尝试了一些其它方法，但未取得理想效果，作为经验也进行了简单总结，供后续研究者参考借鉴。
【作者】段晓旭；
【导师】姚长利；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），计算机科学与技术，2014，硕士
【关键词】小子域滤波；梯级带；折线走样；点位移动滤波；

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