地面磁测数据调平方法研究

摘要

地面磁测数据是区域地质构造研究、资源勘查等的重要资料.在特殊情况下,如地面磁测人员野外测量操作不当或身上携带磁性体时,所观测并经各项改正得到的磁异常将出现明显的线性干扰,表现为沿某些测线出现局部条带高或条带低,严重影响了后期的地质解释质量.本文首先研究给出微分多项式拟合方法原理，选取某个数据点作为二维窗口的中心，二维窗口内的数据应用多项式拟合的方法得到二维趋势值。一维窗口覆盖二维窗口的中心测线，同样应用多项式拟合的方法得到一维趋势值。一维和二维的趋势值有可能是不同的，因此将一维窗口和二维窗口趋势值之差作为调平值，将调平值加到对应点的实测值上可以得到调平后的值，逐点滑动窗口便可消除线性干扰，达到调平的目的。微分多项式拟合的关键是找到最佳的参数，这需要反复的试验才能得出。一个决定性的参数设置是选择适当的多项式阶数。不建议高阶多项式，是因为它可能会拟合窗口内较小的波长的异常。使用更高阶数，在最小二乘估值中要求更大的半径去包含更多的数据点去除奇异值，而且需要更多的处理时间，而对比一阶，二阶结果看起来更可靠。由此二阶多项式是最合适的。微分多项式拟合的另一个关键参数是适合的窗口大小，建议二维窗口覆盖至少三条测线。窗长不同调平的结果是不相同的。窗长较短无法有效的压制干扰，所以窗长要长，但也不是窗长越长越好，往往窗长越长会过滤掉更多的信息，虽然压制了噪音，但也同时把有效信号给压制了，所以要根据点距、线距及干扰情况，经过多次反复实验去选择合适的窗长。本文根据方法原理设计了算法流程，用MATLAB程序开发了相关程序。利用该方法和程序开展了两种不同测线方位角的理论模型数据试验，理论模型一为正南北走向，理论模型二为北东45°走向。在理论模型数据试验中分析试验了不同滑动窗口大小的调平效果，并与微分中值滤波法作对比，结果表明微分多项式拟合方法能有效压制线性干扰，较微分中值滤波而言保留了更多的有效地质信息，调平效果优于微分中值滤波法。该方法在理论模型上得到验证，因此利用该方法开展了两个矿区实际线性干扰的磁异常数据试验，结果同样验证了微分多项式拟合方法的有效性。