Desarrollo y aplicación de software de procesamiento de datos magnéticos y de gravedad marina en la industria
Chen Hongjun, Li Tanggen, Gong Yuehua
Resumen: La clasificación interna de la gravedad marina y los datos magnéticos es uno de los contenidos de la gravedad marina y la exploración magnética. La compilación interna de datos de gravedad incluye corrección de desplazamiento del punto cero, corrección de campo normal, corrección de Utterworth, corrección de Bouguer y corrección de anomalía de Glennie, etc. La limpieza interna de datos magnéticos consiste en corrección diurna, corrección de azimut y corrección de campo normal. De acuerdo con el contenido y las características de la recopilación de datos magnéticos y de gravedad, se utilizó un método de programación modular para desarrollar un sistema práctico y fácil de usar. El sistema se utilizó para procesar los datos del perfil de prueba "863" del Mar de China Oriental y logró buenos resultados. indicando la confiabilidad del sistema.
Programa de módulo de corrección de anomalías magnéticas y de gravedad de palabras clave
1 Descripción general
El siglo XXI ha desencadenado una ola de desarrollo oceánico con la continua profundización de la exploración oceánica. En el trabajo, los métodos geofísicos marinos son cada vez más importantes, especialmente los métodos de exploración magnéticos y de gravedad ocupan una posición decisiva. Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, los magnetómetros y gravitatorios utilizados para la exploración costa afuera se actualizan constantemente. Sin embargo, los métodos de exploración magnética y gravitacional obtenidos en el mar también han recibido más atención. Sin una buena gravedad y magnetismo, sin los métodos y medios para clasificar el campo magnético, estos datos magnéticos y gravitacionales de alta calidad también han perdido su significado. Al mismo tiempo, es difícil llevar a cabo el siguiente paso de interpretación de datos. Se puede ver que la clasificación interna de la gravedad y los materiales magnéticos es una tarea muy importante que conecta el pasado y el futuro.
Además, también debemos darnos cuenta de que la recopilación de datos de exploración gravitacional y magnética es un trabajo muy tedioso y complejo. Completar este trabajo implica muchos cálculos, revisiones, mapeos, etc. El uso de tecnología informática. puede lograr un alto nivel. Completar estos cálculos de manera eficiente evita una gran pérdida de mano de obra y recursos materiales, y reduce las omisiones y errores en el proceso de clasificación. Para este fin, necesitamos desarrollar un sistema de visualización de gráficos y clasificación de datos por gravedad que pueda implementarse en una microcomputadora. Puede integrar el trabajo de clasificación de datos, reducir los enlaces intermedios, mejorar en gran medida la eficiencia del trabajo, garantizar la calidad y prepararse para el procesamiento de datos posterior. Libera más tiempo y energía para la interpretación.
2 Compilación interna de datos de gravedad
La compilación de datos de gravedad marina es diferente de la compilación de datos de gravedad terrestre, además de las correcciones necesarias para la profundidad del agua, la topografía y la latitud. , etc., se deben corregir los datos de gravedad obtenidos en el campo, también se agrega una corrección de Utterworth y un filtro de suavizado relacionado con la velocidad y el rumbo para hacer más efectivo el cálculo de anomalías. A continuación se enumeran brevemente el proceso de organización de los datos de gravedad y algunas de las fórmulas principales.
El proceso de recopilación de datos de gravedad se muestra en la Figura 1.
Fig.1 Diagrama de flujo del procesamiento de datos de gravedad
Corrección de desplazamiento del punto cero
Corrección de desplazamiento del punto cero La tasa de cambio k se puede calcular mediante la siguiente fórmula
Investigación Geológica del Mar de China Meridional. 13
Entre ellos
gA2′=gA2 0.3086 (h2-h1)
Entonces el valor de corrección del desplazamiento del punto cero es
δgi =k* △ti
En la fórmula: gA1, gA2 - las lecturas del instrumento cuando el punto base de comparación comienza y se cierra;
gA2′ - las lecturas del instrumento cuando se cierra después de ser corregido por la profundidad del agua:
tA1, tA2 - el momento en que el punto base de comparación comienza y cierra (unidad:
△ti - el i-ésimo punto de medición relativo a); el punto base de comparación Incremento de tiempo (unidad: s);
h1, h2 - valor de profundidad del agua del punto base en el momento de inicio y cierre (unidad: m);
δgi - punto cero valor de corrección de desplazamiento;
El tiempo durante la corrección de desplazamiento del punto cero tiene una precisión de segundos.
Corrección de Utterworth
δgE=2wvsinAcosφ+v2/R
Donde: δgE——es el valor de corrección de Utterworth (unidad: mGal, 1mGal =10-5m /s2);
ω——La velocidad angular de la rotación de la Tierra, tomada como 7,292115×10-5 (unidad: radianes/segundo);
R——El radio de la tierra, tomada como 6378137m (WGS-84);
v——La velocidad de la nave durante la medición (unidad: m/s);
A——El azimut instantáneo ángulo de la trayectoria medida (unidad: radianes):
φ——La latitud geográfica del punto de medición (unidad: radianes).
La fórmula de cálculo de la velocidad v es:
Investigación Geológica del Mar de China Meridional. 13
xp1, xp2: la abscisa de los dos puntos antes y después (unidad: m);
yp1, yp2: la ordenada de los dos puntos antes y después (unidad: m);
p>
△T——La diferencia de tiempo entre dos puntos antes y después (unidad: s).
Corrección del valor de gravedad normal
La corrección del valor de gravedad normal utiliza la fórmula de campo normal internacional de 1985, que es un componente del sistema de coordenadas geodésicas mundial WGS-84 y es el WGS-84. Teoría del elipsoide Fórmula cerrada de cálculo del valor de la gravedad:
Investigación Geológica del Mar de China Meridional. 13
En la fórmula: φ——la latitud geográfica del punto de medición (unidad: radianes);
γ0——el valor de campo normal (unidad: mGal).
Cálculo de anomalía espacial
△gF=k(S—S0) gδgi+δgE—γ0
En la fórmula: △gF——espacio libre anomalía (unidad: mGal);
k——el valor de la cuadrícula del instrumento de gravedad;
S——la lectura del instrumento durante la medición;
S0— —el valor del instrumento en el punto base de gravedad Lectura;
g0 - el valor absoluto de gravedad del punto base de gravedad (incluido en la red básica nacional);
δgi - valor de corrección de desplazamiento del punto cero (unidad: mGal);
δgE——Valor de corrección de Utterworth (unidad: mGal);
γ0——Valor de campo normal calculado por el campo normal internacional de 1985 Fórmula de gravedad.
Corrección de anomalía de Bouguer
△gB＝△gF＋δgB
δgB=0.0687h
Donde: △gB——Anormalidad de Bouguer (unidad : mGal);
△gF——Anormalidad espacial (unidad: mGal);
h——Valor de profundidad del agua del punto de medición (unidad: m);
δgB——Valor de corrección de la anomalía de Bouguer (unidad: mGal).
Cálculo de la anomalía graniana
△gG＝△gF＋△gB＋δgG
Donde: △gG——Valor de la anomalía graniana (unidad: mGal);
ΔgF——valor atípico del espacio libre (unidad: mGal);
ΔgB——valor atípico de Bouguer (unidad: mGal);
δgG——Valor de corrección de anomalía granulada.
El valor de corrección de la anomalía gleniana consta de dos partes: la corrección del terreno en el área central cercana (dentro de 166,7 km) y la corrección isostática en el área lejana. El método de cálculo del valor de corrección de la anomalía gleniana es. omitido.
Filtrado
El filtrado se realiza en los datos de gravedad recopilados en el mar. El filtrado utiliza un filtrado triangular doble, que tiene un mejor efecto y puede suavizar la curva manteniendo los valores atípicos. El primer filtrado utiliza un filtro triangular de once puntos, que tiene una gran amplitud y un buen grado de suavidad. La segunda vez utiliza un filtro triangular de cinco puntos para filtrar pequeñas fluctuaciones.
Fórmula de filtro triangular de once puntos:
T′i＝（Ti-5 2Ti-4 3Ti-3 4Ti-2 5Ti-1 6Ti 5Ti-1 4Ti 2 3Ti 3 2Ti 4 Ti 5)/36
Fórmula de filtro triangular de cinco puntos:
Ti=(Ti-2 2Ti-1 3Ti 2Ti 1 Ti-2)/9
Si se encuentran más de un número específico (como 8) de puntos de error (es decir, puntos anormales) o puntos extremos durante el filtrado, se omitirán y no se realizará el filtrado. Si al realizar el filtrado triangular de once puntos, se encuentra un valor extremo único Ti, entonces no se filtrarán los puntos Ti-5 a Ti 5***11, porque cuando desee encontrar el valor del filtro triangular de cualquiera de los 11 puntos, El valor de Ti debe estar involucrado en la operación, pero el valor de Ti no puede participar en la operación. Por analogía, al filtrar por triángulos de cinco puntos, si se encuentra el valor extremo Ti, no se filtrarán de Ti-2 a Ti 2. Si hay 9 puntos anormales consecutivos Ti-Ti 8, al realizar el filtrado triangular de once puntos, debería haber 19 puntos Ti-5-Ti 13*** que no se filtran.
3. Recopilación interna de datos magnéticos
Los trabajos de prospección magnética marina a menudo se llevan a cabo simultáneamente con la gravedad y los terremotos. La compilación interna de datos magnéticos significa que, sobre la base de los datos de posicionamiento, después de corregir la longitud del cable, los datos medidos en el campo se corrigen para los cambios diarios, la influencia magnética del barco y la corrección normal del campo en intervalos de tiempo iguales (10 s o 20 s), y finalmente La fuerza magnética se calcula anormal.
La corrección de la variación diurna utiliza los datos de observación geomagnética de la fecha correspondiente de las estaciones sísmicas cercanas al área de medición. Al mismo tiempo, se recogen los datos de variación diurna de las estaciones geomagnéticas cercanas. los datos de un día con pequeña variación diaria se toman como valor de línea cero.
Para la corrección del azimut magnético del barco, se seleccionó un área marina con un campo magnético relativamente tranquilo cerca del área de medición, y se realizaron ocho mediciones de azimut para corregir el azimut magnético del barco. omitido.
El proceso de clasificación magnética se muestra en la Figura 2.
Fig.2 Diagrama de flujo del procesamiento de datos magnéticos
Dado que los estudios magnéticos oceánicos son generalmente una medición a gran escala, es normal que la corrección de campo pueda utilizar el campo geomagnético fundamental internacional (IGRF). , que utiliza el principio de análisis armónico esférico y utiliza datos de observaciones satelitales y estudios magnéticos globales para establecer el campo magnético principal de la Tierra. Se calcula en décimo orden y 10 veces como un campo normal. >
Investigación geológica en el Mar de China Meridional. 13
En la fórmula: u——Función potencial geomagnética;
T0——Intensidad total del campo de referencia geomagnético internacional:
X, Y, Z— —respectivamente son el componente hacia el norte, el componente hacia el este y el componente vertical hacia abajo de T0;
N——el orden más alto;
El radio de la Tierra a=6378,13 km;
Radio del elipsoide de referencia r=6400 km;
θ - co-latitud;
λ - longitud geográfica (0 a 360 grados) desde la línea de Greenwich;
, ——Coeficientes armónicos esféricos, que se determinan en función de la fecha de medición, el modelo de campo básico y el modelo de cambio anual previsto del campo de referencia geomagnético internacional
——Precisión de Schmidt El n- normalizado; orden m-ésimo grado de asociación La función de Legendre se define de la siguiente manera
Investigación geológica del Mar de China Meridional. 13
Se omite el método de cálculo de corrección de longitud del cable.
Después de los cálculos anteriores, se obtienen los datos de la anomalía magnética. La fórmula de cálculo de la anomalía magnética es la siguiente.
ΔT=T-Td-Ts-T0
En la fórmula: ΔT——anomalía magnética (unidad: nT);
T——medición Total); valor del campo magnético (unidad: nT);
Td——Valor de influencia de la variación diurna (unidad: nT);
Ts——Valor de influencia del acimut magnético del barco (unidad: nT);
T0——Valor del campo geomagnético normal (unidad: nT).
4 Desarrollo de software
Lo anterior presenta brevemente los principales procesos de recopilación interna de datos gravitacionales y magnéticos, que implican una gran cantidad de cálculos complejos para mejorar el trabajo. eficiencia, se puede cotejar de forma rápida y precisa. Para organizar los datos de gravedad y campo magnético, utilizamos la plataforma operativa Windows 98 y VB5.0 como lenguaje de programación para desarrollar un conjunto de software conveniente, rápido y práctico para la interacción visual entre humanos y computadoras. Clasificación interna de datos de campos magnéticos y pesados. Después de las pruebas, el efecto es muy bueno.
Basado en las características de clasificación de gravedad y campo magnético, utilizando un método de programación modular y basándose en las características de cálculo de anomalías de gravedad, cálculo de anomalías magnéticas y mapeo, el sistema debe tener las capacidades de entrada, edición, procesamiento, mapeo y salida Cinco funciones básicas, el módulo de procesamiento incluye dos módulos: preprocesamiento de datos, cálculo de anomalías gravitacionales y cálculo de anomalías magnéticas (Figura 3).
Fig.3 Gráfico de módulos del sistema
Fig.3 Gráfico de módulos del sistema
Después de determinar el marco del sistema de procesamiento, se incorporaron varios métodos específicos a este. Con el sistema se puede formar una plataforma de procesamiento conjunto para datos gravitacionales y magnéticos.
La siguiente es una breve introducción a la forma de cálculo de la gravedad y las anomalías magnéticas.
El formulario de cálculo de anomalías de gravedad consta principalmente de dos partes: una es el cuadro de diálogo de entrada de parámetros, que contiene todos los parámetros necesarios para el cálculo de anomalías de gravedad, como el valor de la cuadrícula del instrumento, la latitud estándar, la altura de instalación del instrumento y puntos base antes y después de hacerse a la mar Parámetros como el tiempo de comparación, el confucianismo y el valor de gravedad del punto base de gravedad el segundo es el cuadro de selección de archivos, ingrese el archivo de destino y el archivo de resultados y el nombre del archivo de perfil requerido para dibujar. el perfil. Simplemente ingrese los parámetros correspondientes de acuerdo con las indicaciones del formulario y presione el botón "Aceptar" para calcular automáticamente la excepción.
La forma de cálculo de la anomalía de gravedad se muestra en la Figura 4.
Fig.4 Ventana de procesamiento de anomalías de gravedad
Fig.4 Ventana de procesamiento de anomalías de gravedad
El formulario de cálculo de anomalías magnéticas también se compone principalmente de cuadros de entrada de texto. Es necesario ingresar la orientación de la línea de levantamiento principal, la longitud del cable, la latitud estándar y otros parámetros correspondientes, así como los nombres de los archivos de datos del objetivo y del resultado. Presione el botón "Aceptar" para completar automáticamente el cálculo.
La forma de cálculo de la anomalía magnética se muestra en la Figura 5.
Fig.5 Ventana de cálculo de anomalías magnéticas
Fig.5 Ventana de procesamiento de anomalías magnéticas
Además de calcular anomalías, el sistema de procesamiento de software también tiene una función de dibujo , puede utilizar resultados anormales para dibujar de forma rápida y precisa secciones del plano y mapas de contorno de varias escalas, lo que ahorra mucho tiempo de dibujo manual. Por ejemplo, la sección del plano de gravedad dibujada usando el formulario de dibujo de sección plana se muestra en la Figura 6.
Fig.6 Una sección plana de la ventana de procesamiento de anomalías de gravedad
Este formulario de dibujo de sección plana consta principalmente de dos partes, una es el cuadro de entrada de archivos y parámetros, los parámetros incluyen la escala. parámetros, rango del área de trabajo, orientación de la línea topográfica, etc.; el otro es el cuadro de generación de imágenes.
Utilizando los datos magnéticos y de gravedad recopilados del perfil de prueba "863" del Mar de China Oriental, el perfil dibujado por los datos de anomalías calculados por el software es consistente con los datos geológicos antiguos en este rango según el " Atlas geológico y geofísico de las áreas del mar de China y áreas adyacentes". Después de comparar los datos (Figura 7 y Figura 8), se encontró que las formas anormales eran consistentes, lo que verificó aún más la confiabilidad del software.
Fig.7 Contraste entre datos de gravedad libre nuevos y antiguos
Fig.7 Contraste entre datos de gravedad libre nuevos y antiguos
Fig.8 Comparación de datos nuevos y antiguos datos magnéticos antiguos
Fig.8 Contraste entre datos magnéticos nuevos y antiguos
De la comparación de los datos de gravedad, se puede ver que las tendencias de cambios anormales en los dos son consistentes, y el lado oceánico de las islas Ryukyu es de "tipo W" y tiene baja gravedad, las islas Ryukyu tienen alta gravedad, la depresión de Okinawa tiene baja gravedad, el cinturón plegado central es una zona de anomalía cambiante dominada por alta gravedad, y la plataforma El área de la cuenca es un área de anomalía de gravedad más tranquila. Debido a que los datos antiguos utilizan una red de 57 puntos básicos (sistema Potsdam), existe una diferencia de -13,56 mGal entre la red de 85 puntos básicos y la red de 57 puntos básicos. La corrección de campo normal de los datos antiguos. utiliza la fórmula de 1930 (Cassini) Dentro del área de estudio (24° N～27°N) en comparación con la fórmula de campo normal de 1985, hay una diferencia de -13,86～12,88mGal, por lo que los valores de anomalía de los nuevos datos. son inferiores a los de los datos antiguos.
Las tendencias de las anomalías magnéticas antiguas y nuevas también son relativamente consistentes. Debido a los cambios drásticos en las anomalías magnéticas, la forma de las anomalías en las áreas marinas por donde pasa el perfil de prueba ha cambiado y los valores de las anomalías. También son diferentes.
5 Resumen
A través de la breve introducción anterior, se puede ver que el proceso de acabado de la industria magnética y de gravedad es complicado y, sin embargo, existen muchas fórmulas de cálculo, si se domina. Se puede desarrollar un conjunto de software de clasificación práctico, conveniente y fácil de usar, que ha logrado buenos resultados en aplicaciones prácticas, ahorrando mano de obra y recursos materiales, y mejorando la eficiencia del trabajo. Este artículo es solo una introducción. Espero que en el trabajo real podamos utilizar la tecnología moderna para desarrollar herramientas de aplicación adecuadas para nosotros.
Referencias
1. Gong Jialin, Wang Yixin, Wan Minghao. 1991. Gravedad del petróleo e interpretación magnética.
2. Nengchao. 1999. Un tutorial conciso sobre análisis numérico. Beijing: Higher Education Press.
3. Liu Guangding. Atlas geológico y geofísico de las áreas marinas y adyacentes de China, Beijing: Science Press. p>
4. Xia Kanyuan et al. 1996. Geología, geofísica y recursos de petróleo y gas de las islas Nansha y áreas marinas adyacentes.
5. 1998. Introducción a la ingeniería de software. Beijing: Tsinghua University Press.
6. Wei Yuanyuan. 1998. Tutorial de programación de la versión china de Visual Basic 5.0 Beijing: Electronic Industry Press.
DESARROLLO Y. APLICACIÓN PARA SOFTWARE DE GRAVEDAD MARINA Y PROCESAMIENTO DE DATOS MAGNÉTICOS EN INTERIORES
Chen Hongjun Li Tanggen Gong Yuehua
Resumen
La gravedad y el procesamiento de datos magnéticos en interiores es uno de los importantes partes de la gravedad marina y la exploración magnética. El procesamiento de datos de gravedad incluye rectificación de desplazamiento, corrección de campo normal, rectificación de Eotvos, corrección de Bouguer y corrección de anomalía de Grany. El procesamiento de datos magnéticos incluye rectificación de variación diaria, corrección de azimut y corrección de campo normal de iones. Según el contenido y caracteres de gravedad y procesamiento de datos magnéticos, utilizando el método de diseño del programa modular, desarrollamos un conjunto de sistema de software de interfaz práctico y amigable. Obtuvimos un resultado satisfactorio en el procesamiento de datos de la sección de prueba "863" del mar de Donghai utilizando este sistema. /p>
Palabras clave: gravedad y datos magnéticos, anomalía, correcto, módulo, programa
Comentarios