專利名稱：地球物理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序代碼，用于處理地球物理數(shù)據(jù)，更具體地，來(lái)自勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的重力數(shù)據(jù)和重力梯度儀數(shù)據(jù)，以提供勘測(cè)區(qū)域的下層地質(zhì)的表示。所描述的技術(shù)的實(shí)施例尤其適用于處理來(lái)自機(jī)載勘測(cè)的數(shù)據(jù)，具體地適用于重力場(chǎng)勘測(cè)。
背景技術(shù)：
勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)是通過(guò)測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于重力勘測(cè)，勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以包括以下數(shù)據(jù)中的一個(gè)或多個(gè)重力計(jì)數(shù)據(jù)(測(cè)量重力場(chǎng))或重力梯度儀數(shù)據(jù)(測(cè)量重力場(chǎng)梯度)、 矢量磁力計(jì)數(shù)據(jù)、真實(shí)磁力梯度儀數(shù)據(jù)以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他類型的數(shù)據(jù)。地球物理勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的通常目的是尋找可以潛在地指示諸如礦物或碳?xì)浠衔锏日滟F礦藏的標(biāo)記。多數(shù)勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的目標(biāo)是推斷地表下地質(zhì)。地球物理學(xué)工業(yè)熟知的是，高空間頻率勢(shì)場(chǎng)信號(hào)由近地表異常來(lái)主導(dǎo)(dominated)。此外，在多數(shù)情況中，地形和近地表地質(zhì)還引起實(shí)質(zhì)上低空間頻率信號(hào)。通常，很難將來(lái)自近地表異常的低頻信號(hào)與來(lái)自更深層地質(zhì)的低頻信號(hào)區(qū)分開(kāi)。因此，可以假設(shè)一種地質(zhì)，其僅具有與測(cè)量信號(hào)相匹配的近地表質(zhì)量分布，測(cè)量信號(hào)表明，在測(cè)量信號(hào)中，沒(méi)有來(lái)自深層地質(zhì)的異常。幸運(yùn)的是，可以使用一系列工具來(lái)排除多數(shù)這種質(zhì)量分布，工具包括地質(zhì)知識(shí)、已知的典型密度分布、先決信息、世界上任何其他地方的相似已知結(jié)構(gòu)等等。已知重力計(jì)所位于的平臺(tái)的移動(dòng)所產(chǎn)生的高頻噪聲會(huì)影響重力數(shù)據(jù)。通常應(yīng)用低通濾波器來(lái)去除這種運(yùn)動(dòng)相關(guān)噪聲。然而，濾波不區(qū)分信號(hào)和噪聲，并且將它們都從通帶以外的頻率中去除。如果不考慮該情況，來(lái)自這種濾波后的重力計(jì)的數(shù)據(jù)解釋產(chǎn)生比真實(shí)源深且寬的源體。Lee 等人在 SEG 75th Annual Exposition and Annual Meeting 6-11 November,2005, Houston Texas 中的"Effects of data filtering on inversion of gravity gradient data”中討論了這個(gè)問(wèn)題。論文建議將濾波合并到反演過(guò)程中從而改進(jìn)結(jié)果。然而，仍然需要改進(jìn)的技術(shù)以處理來(lái)自這種勘測(cè)的地球物理學(xué)數(shù)據(jù)，從而確定下層地質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)的表示的方法，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述方法包括輸入第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其中至少第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是已濾波數(shù)據(jù)；以及通過(guò)以下操作來(lái)生成所述勘測(cè)區(qū)域的模型預(yù)測(cè)與第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)，對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，其中所述濾波與對(duì)第一組測(cè)量數(shù)據(jù)施加的濾波相匹配，以及使濾波后的第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分別與第一組測(cè)量數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量數(shù)據(jù)相擬合?？梢詮南嗤臏y(cè)量?jī)x器將這兩組數(shù)據(jù)輸入至系統(tǒng)，或者可以分別測(cè)量這兩組數(shù)據(jù)并輸入這兩組數(shù)據(jù)以供后續(xù)一起處理。第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)也可以是已濾波數(shù)據(jù)，生成步驟可以包括對(duì)第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，并使濾波后的第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與濾波后的第二組測(cè)量數(shù)據(jù)相擬合。如果對(duì)第二組數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，那么優(yōu)選地，該濾波與對(duì)第一組數(shù)據(jù)施加的濾波不同。方法還可以包括輸入額外的測(cè)量數(shù)據(jù)組。在該情況中，可以通過(guò)以下操作來(lái)生成模型如果測(cè)量數(shù)據(jù)是已濾波數(shù)據(jù)，則對(duì)相應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，并且使額外的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)組(不論是否經(jīng)過(guò)濾波)與相應(yīng)的額外測(cè)量數(shù)據(jù)組相擬合。通過(guò)將濾波合并到模型生成過(guò)程中，使得解能夠正確地集中于每個(gè)數(shù)據(jù)組的譜的相關(guān)部分上。換句話說(shuō)，以最優(yōu)的方式組合了不同的數(shù)據(jù)組。因此，一個(gè)數(shù)據(jù)組中可能已經(jīng)丟失的信息(例如，由于在特定頻率上的噪聲水平而引起)可以由另一組來(lái)建立，所述另一組的測(cè)量是未經(jīng)濾波的或者是在不同帶寬上被濾波的。第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以是重力梯度數(shù)據(jù)，和/或?yàn)V波后的第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以是重力數(shù)據(jù)。可以使用相同的測(cè)量?jī)x器，或者使用單獨(dú)的重力計(jì)和單獨(dú)的梯度儀，來(lái)測(cè)量重力梯度數(shù)據(jù)和重力數(shù)據(jù)。如以上所解釋的，典型地，重力數(shù)據(jù)是大程度濾波的。與之不同，重力梯度數(shù)據(jù)實(shí)質(zhì)上是未經(jīng)濾波的。通過(guò)使用以上方法，可以將重力和重力梯度數(shù)據(jù)相組合，使得可以正確地解釋對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)施加的濾波。因此，可以獲得在更寬帶寬上的更好結(jié)果。此外，以上方法使得重力和重力梯度測(cè)量能夠同步進(jìn)行并且隨后被一起處理。方法可以包括在時(shí)域中對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波(即僅對(duì)第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，或者在第二組測(cè)量數(shù)據(jù)也已被濾波的的情況下對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波)。這樣，可以去除譜的噪聲部分，從而使模型生成過(guò)程的訛誤最小化。對(duì)于在高頻下有噪的測(cè)量數(shù)據(jù)，例如，機(jī)載重力數(shù)據(jù)，濾波可以使用低通濾波器，例如，具有3. 5mHz的截止頻率的濾波器。備選地，可以使用不同類型的濾波器來(lái)匹配對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)施加的濾波。可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)組中每個(gè)元素施加權(quán)重來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)的表示的方法，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述方法包括輸入第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其中至少所述第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是已濾波數(shù)據(jù)；以及通過(guò)以下操作來(lái)生成所述勘測(cè)區(qū)域的模型預(yù)測(cè)與第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)；對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的每個(gè)元素進(jìn)行加權(quán)，使得與從第一組測(cè)量數(shù)據(jù)中濾除的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)重比未從所述第一組測(cè)量數(shù)據(jù)中濾除的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)重和第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)重都低；以及
使加權(quán)后的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)相擬合，以生成模型。例如，如果第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是重力梯度數(shù)據(jù)，并且如果濾波后的第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是重力數(shù)據(jù)，則加權(quán)步驟可以對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生低通濾波器的效果，并且可以使第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)保持不變。備選地，加權(quán)可以對(duì)兩組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)均產(chǎn)生濾波器的效果，優(yōu)選地不同類型濾波器的效果?？梢曰跒V波器的時(shí)間特性以及數(shù)據(jù)組中元素對(duì)的測(cè)量之間的時(shí)間差，來(lái)計(jì)算針對(duì)每個(gè)元素的權(quán)重。換言之，可以利用頻率對(duì)每個(gè)測(cè)量進(jìn)行加權(quán)。模型生成步驟還可以包括正則化，正則化可以是任何標(biāo)準(zhǔn)形式的正則化，例如 Tikhonov和梯度正則化。模型生成步驟可以包括任何已知的擬合步驟，例如等效源最小化，在等效源最小化中，測(cè)量數(shù)據(jù)與等效源模型產(chǎn)生的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)之間的誤差最小化。最小化可以使用標(biāo)準(zhǔn)最優(yōu)化算法，比如共軛梯度方法或Monte Carlo方法。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)的表示的方法，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述方法包括輸入第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其中至少第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是已濾波數(shù)據(jù)；以及使用等效源最小化來(lái)生成所述勘測(cè)區(qū)域的模型，其中對(duì)與所述第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)施加濾波。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)的表示的系統(tǒng)，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述系統(tǒng)包括用于測(cè)量第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置，其中，用于測(cè)量第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置對(duì)所述第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；用于測(cè)量第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置；以及處理器，被配置為接收第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，以及通過(guò)以下操作來(lái)生成所述勘測(cè)區(qū)域的模型預(yù)測(cè)與所述第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)；對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，其中，對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)施加的濾波與第一測(cè)量?jī)x器對(duì)第一組測(cè)量數(shù)據(jù)施加的濾波相匹配；以及使濾波后的第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分別與第一組數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量數(shù)據(jù)相擬合。用于測(cè)量第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置和用于測(cè)量第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置可以合并在單一儀器中，所述單一儀器可以安裝在公共平臺(tái)上。因此，系統(tǒng)可以包括測(cè)量?jī)x器，所述測(cè)量?jī)x器包含用于測(cè)量第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置和用于測(cè)量第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置。備選地，可以使用兩個(gè)單獨(dú)的測(cè)量設(shè)備。例如，用于測(cè)量第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置可以是測(cè)量重力數(shù)據(jù)的梯度儀。用于測(cè)量第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置可以是測(cè)量重力梯度數(shù)據(jù)的重力計(jì)。在實(shí)施例中，尤其是當(dāng)場(chǎng)包括重力場(chǎng)時(shí)，生成模型的分析包括通過(guò)識(shí)別已濾波勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)或剩余勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)中的最大值、最小值和轉(zhuǎn)折點(diǎn)/線，來(lái)識(shí)別空間特征。因此，例如，關(guān)于重力梯度張量，解釋對(duì)角線上分量Gxx、Gyy和Gzz (它們是差分信號(hào))，以確定轉(zhuǎn)折點(diǎn)或斜率變化，因?yàn)檗D(zhuǎn)折點(diǎn)或斜率變化通常與勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)顯著特征(比如兩種不同類型/密度的巖石之間的界面)相對(duì)應(yīng)。對(duì)于對(duì)角線外分量，具體地Gzx和Gzy (分別強(qiáng)調(diào)χ方向和y方向上的對(duì)稱性)，優(yōu)選地識(shí)別最大值和/或最小值；對(duì)于(ixy點(diǎn)，優(yōu)選地，通過(guò)定位偶極子對(duì)來(lái)識(shí)別，因?yàn)檫@些偶極子對(duì)用來(lái)識(shí)別地下物體的拐角。對(duì)角線外元素Gzi (其中i是χ或y) 旨在強(qiáng)調(diào)i方向上的對(duì)稱性。對(duì)角線上分量Gxx和Gyy沿源的相應(yīng)χ軸和y軸始終為零，因?yàn)檩S的選擇通常是任意的，所以可選地坐標(biāo)系可以繞一個(gè)或多個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，以潛在地識(shí)別其他在地質(zhì)上有用的信息。在實(shí)施例中，選擇坐標(biāo)軸可以被選擇為使明顯有用地質(zhì)信息最大化。相似地，可以處理磁性數(shù)據(jù)以識(shí)別最大值/最小值轉(zhuǎn)折點(diǎn)/線。再次參考上述最大值、最小值和轉(zhuǎn)折線，可以針對(duì)已濾波勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)或剩余勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，來(lái)識(shí)別多組空間特征，所述已濾波勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)或剩余勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)例如來(lái)自所勘測(cè)的重力場(chǎng)、 磁場(chǎng)或重力梯度場(chǎng)的不同矢量或張量分量，和/或來(lái)自勘測(cè)數(shù)據(jù)而不是來(lái)自勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)?？梢耘c通過(guò)勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)而獲得的數(shù)據(jù)相組合的其他勘測(cè)數(shù)據(jù)包括(但不限于)例如通過(guò)光雷達(dá)、光譜成像或更優(yōu)選地高光譜成像來(lái)確定的地形信息、氣體飽和度數(shù)據(jù)、化學(xué)分析數(shù)據(jù) (來(lái)自于土壤采樣)、以及其他土壤勘測(cè)數(shù)據(jù)。勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)可以從諸如飛行器之類的移動(dòng)平臺(tái)來(lái)實(shí)施。本發(fā)明還提供了一種從地球中勘探石油或礦物的方法，所述方法包括根據(jù)上述的本發(fā)明的方面或?qū)嵤├齺?lái)進(jìn)行勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)，以產(chǎn)生對(duì)勘測(cè)區(qū)域的下層地質(zhì)的表示，然后使用該表示來(lái)定位所期望的石油或礦物。本發(fā)明的另一方面還提供了使用該技術(shù)所提取的石油或礦物。本發(fā)明還提供了用于實(shí)現(xiàn)上述方法的處理器控制代碼，所述處理器控制代碼具體地在諸如磁盤(pán)、CD-ROM或DVD-ROM、編程存儲(chǔ)器(如，只讀存儲(chǔ)器(固件))之類的數(shù)據(jù)載體上，或者在諸如光信號(hào)載體或電信號(hào)載體之類的數(shù)據(jù)載體上。用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的代碼(和/或數(shù)據(jù))可以包括傳統(tǒng)編程語(yǔ)言(解釋語(yǔ)言或編譯語(yǔ)言)(如，C語(yǔ)言)中的源代碼、目標(biāo)代碼或可執(zhí)行代碼，或者匯編代碼、用于設(shè)置或控制ASIC(特定用途集成電路)或FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)的代碼，或者用于諸如Verilog(商標(biāo))或VHDL(超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言)等的硬件描述語(yǔ)言的代碼。技術(shù)人員將理解的是，這種代碼和/ 或數(shù)據(jù)可以分布在彼此通信的多個(gè)耦合的組件之間，例如分布在網(wǎng)絡(luò)上。本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，被配置為實(shí)現(xiàn)上述方法的實(shí)施例，以根據(jù)處理后的地球物理數(shù)據(jù)，來(lái)確定與地球內(nèi)部物理特性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。這種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和對(duì)勘測(cè)區(qū)域的下層地質(zhì)加以表示的繪圖數(shù)據(jù)；程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)上述處理器控制代碼；以及處理器，耦合至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，用于加載和執(zhí)行所述控制代碼。


現(xiàn)在僅通過(guò)示例，參考附圖，對(duì)本發(fā)明的這些和其他方面進(jìn)行描述，在附圖中圖1示出了具有飛行勘測(cè)數(shù)據(jù)的飛行器，以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示例，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被配置為實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例；圖加示出了針對(duì)重力梯度Gzz和重力gz，沿在寬帶寬地質(zhì)模型上飛行的勘測(cè)線 (60m/s)的信噪比(SNR)；圖2b示出了針對(duì)重力梯度Gzz和重力gz，作為空間頻率的函數(shù)的功率譜密度 (PSD)脈沖響應(yīng)(來(lái)自點(diǎn)源)；
圖3是所使用方法的流程圖；圖如是用于測(cè)試圖3方法的具有150X 150km尺寸的合成模型的圖示；圖4b示出了從圖如模型預(yù)期的重力測(cè)量；圖如示出了當(dāng)僅使用重力梯度仿真測(cè)量根據(jù)等效源模型來(lái)計(jì)算時(shí)，預(yù)測(cè)的重力中的誤差分布；圖恥示出了當(dāng)使用重力梯度和重力數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算時(shí)，預(yù)測(cè)的重力中的誤差分布；圖6a是梯度儀沿一個(gè)軸的橫截面結(jié)構(gòu)；圖6b是圖6a的梯度儀的電路圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了飛行器10的示例，所述飛行器10用于執(zhí)行勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)，以獲取數(shù)據(jù)從而根據(jù)下述的方法進(jìn)行處理。飛行器10包括慣性平臺(tái)12，重力梯度儀14和重力計(jì)15安裝在慣性平臺(tái)12上，并且都將勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16。備選地，可以將重力計(jì)和重力梯度儀的功能合并到單一測(cè)量?jī)x器中，將單一測(cè)量?jī)x器配置為對(duì)重力和重力梯度測(cè)量都進(jìn)行測(cè)量。慣性平臺(tái)12配有慣性測(cè)量單元(IMU) 18，慣性測(cè)量單元(IMU) 18也向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16提供數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)典型地包括姿態(tài)數(shù)據(jù)(例如傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)和偏航數(shù)據(jù))、角速度、角加速度數(shù)據(jù)、以及飛行器加速度數(shù)據(jù)。飛行器還安裝有差動(dòng)GPS系統(tǒng)20和LIDAR系統(tǒng)22或類似物，來(lái)提供與下層地形上方飛行器的高度有關(guān)的數(shù)據(jù)。飛行器10還可以安裝有諸如磁力計(jì)、TDEM系統(tǒng)和/或高光譜圖像系統(tǒng)之類的其他儀器M，其他儀器M也向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)饋送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16還具有來(lái)自常規(guī)飛行器儀器沈的輸入，常規(guī)飛行器儀器沈可以包括例如高度計(jì)、空氣和/或地面速度數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16可以提供某種原始數(shù)據(jù)預(yù)處理，例如針對(duì)飛行器運(yùn)動(dòng)來(lái)校正LIDAR數(shù)據(jù)，和/或?qū)?lái)自IMU18和DGPS20的數(shù)據(jù)相組合。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16可以具有通訊鏈接16a和/或非易失存儲(chǔ)器16b，以使得能夠存儲(chǔ)采集的勢(shì)場(chǎng)和位置數(shù)據(jù)以便之后的處理。還可以提供網(wǎng)絡(luò)接口(未示出)。用于產(chǎn)生針對(duì)勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的地圖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理通常(但不是必須)是脫機(jī)執(zhí)行的，有時(shí)在與采集勘測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)所在的國(guó)家不同的國(guó)家執(zhí)行。如圖所示，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)50包括處理器52，所述處理器52耦合至代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器M、輸入/輸出系統(tǒng)56 (例如包括用于網(wǎng)絡(luò)和/或存儲(chǔ)介質(zhì)和/或其它通信的接口)以及用戶接口 58 (例如包括鍵盤(pán)和/或鼠標(biāo))。可以將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器M中的代碼和/或數(shù)據(jù)提供在可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)60上。在工作中，數(shù)據(jù)包括從勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)中采集的數(shù)據(jù)，代碼包括用于例如根據(jù)下述的圖3所示的過(guò)程來(lái)處理該數(shù)據(jù)以產(chǎn)生地圖數(shù)據(jù)的代碼?？紤]機(jī)載勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)，如重力勘測(cè)，在由二維平面上正交的平行線組(飛行路徑)限定的網(wǎng)格圖案上飛行，二維平面覆蓋在下層地形上。當(dāng)尋找地下異常時(shí)，附近質(zhì)量具有主導(dǎo)效應(yīng)，為了提供深層特征的精確表示，期望良好地表示地表特征，以便能夠通過(guò)特別減去高頻(高頻主導(dǎo)功率譜)來(lái)執(zhí)行地形校正。具有λ波長(zhǎng)的信號(hào)按照eXp(-kz)隨著Z高度而下降，其中1 = 2π/λ(由此可以看出，越長(zhǎng)的波長(zhǎng)衰減越小)，波長(zhǎng)標(biāo)度對(duì)應(yīng)于在各地各目標(biāo)尺寸和深度的情況下預(yù)期的標(biāo)記。對(duì)于重力，相關(guān)的勢(shì)是重力標(biāo)量勢(shì)Φ (r)，定義為
權(quán)利要求
1.一種處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)表示的方法，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述方法包括輸入第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其中至少所述第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是已濾波數(shù)據(jù)；以及通過(guò)以下操作來(lái)生成所述勘測(cè)區(qū)域的模型預(yù)測(cè)與所述第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)，對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，其中對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)施加的濾波與對(duì)第一組測(cè)量數(shù)據(jù)施加的濾波相匹配，以及使濾波后的第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分別與第一組測(cè)量數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量數(shù)據(jù)相擬合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是已濾波數(shù)據(jù)，生成步驟包括對(duì)第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波并使濾波后的第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與第二組測(cè)量數(shù)據(jù)相擬合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是重力梯度數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，濾波后的第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是重力數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括使用低通濾波器對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括使用具有大約3.5mHz的截止頻率的低通濾波器進(jìn)行濾波。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括在時(shí)域?qū)︻A(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)組中的每個(gè)元素施加權(quán)重來(lái)進(jìn)行濾波。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，基于濾波器的時(shí)間特性以及數(shù)據(jù)組中元素對(duì)的測(cè)量之間的時(shí)間差，來(lái)計(jì)算針對(duì)每個(gè)元素的權(quán)重。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括利用單獨(dú)的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
11.一種處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)的表示的方法，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述方法包括輸入第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其中至少所述第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是已濾波數(shù)據(jù)；以及通過(guò)以下操作來(lái)生成所述勘測(cè)區(qū)域的模型預(yù)測(cè)與所述第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)；對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的每個(gè)元素進(jìn)行加權(quán)，使得與從第一組測(cè)量數(shù)據(jù)中濾除的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)重比未從第一組測(cè)量數(shù)據(jù)中濾除的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)重和第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)重都低；以及使加權(quán)后的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)相擬合，以生成模型。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，加權(quán)步驟對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生低通濾波效果，并使第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)保持不變。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是重力梯度數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，濾波后的第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是重力數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，當(dāng)引用權(quán)利要求13時(shí)，所述方法包括利用相同的測(cè)量?jī)x器測(cè)量重力梯度數(shù)據(jù)和重力數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括利用正則化來(lái)生成模型。
17.—種從地球中勘探石油或礦物的方法，所述方法包括進(jìn)行對(duì)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)；使用權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法來(lái)處理來(lái)自所述勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生對(duì)勘測(cè)區(qū)域的下層地質(zhì)的三維表示；以及使用下層地質(zhì)的所述三維表示來(lái)定位石油或礦物。
18.—種承載處理器控制代碼的載體，所述處理器控制代碼在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行任何前述權(quán)利要求所述的方法。
19.一種地質(zhì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的下層地質(zhì)表示，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)， 所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和表示下層地質(zhì)的數(shù)據(jù)；程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)如權(quán)利要求18所述的處理器控制代碼；以及處理器，耦合至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，用于加載并執(zhí)行所述處理器控制代碼。
20.—種處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)的表示的系統(tǒng)，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述系統(tǒng)包括用于確定第一組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置，其中，用于確定第一組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置對(duì)所述第一組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；用于確定第二組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置；以及處理器，被配置為接收第一組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)；以及通過(guò)以下操作來(lái)生成所述勘測(cè)區(qū)域的模型預(yù)測(cè)與第一組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)； 對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，其中，對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)施加的濾波與第一測(cè)量?jī)x器對(duì)第一組數(shù)據(jù)施加的濾波相匹配；以及使濾波后的第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分別與第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)相擬I=I O
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，用于確定第一組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置是測(cè)量重力數(shù)據(jù)的梯度儀，用于確定第二組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置是測(cè)量重力梯度數(shù)據(jù)的重力計(jì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述梯度儀和所述重力計(jì)安裝在公共的穩(wěn)固平臺(tái)上。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，包括包含用于確定第一組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置和用于確定第二組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)的裝置的儀器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，包括重力梯度儀，將所述重力梯度儀配置為將重力數(shù)據(jù)確定為第一組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并且將重力梯度數(shù)據(jù)確定為第二組勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種處理地球物理數(shù)據(jù)以提供對(duì)地球的勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)的表示的方法，所述地球物理數(shù)據(jù)至少包括來(lái)自對(duì)所述勘測(cè)區(qū)域的勢(shì)場(chǎng)勘測(cè)的測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述方法包括輸入第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其中至少第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)是已濾波數(shù)據(jù)；以及通過(guò)以下操作來(lái)生成所述勘測(cè)區(qū)域的模型預(yù)測(cè)與第一組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量勢(shì)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)；對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，其中對(duì)第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的濾波與對(duì)第一組測(cè)量數(shù)據(jù)施加的濾波相匹配；以及使濾波后的第一組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和第二組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分別與第一組測(cè)量數(shù)據(jù)和第二組測(cè)量數(shù)據(jù)相擬合。
文檔編號(hào)G01V7/06GK102428393SQ200980159287
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者加里·巴恩斯 申請(qǐng)人:阿克斯有限責(zé)任公司