CN108008459B - 一种获得剩余重力异常的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种获得剩余重力异常的方法及装置，该方法包括：获得目标区域的布格重力异常；确定目标区域内与每个采样点对应的第一预设范围；基于第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值；遍历目标区域，根据目标区域内采样点的第一区域场值，得到目标区域的第一区域重力异常；根据布格重力异常和第一区域重力异常，得到目标区域的第一剩余重力异常。本发明实施例利用局部曲面拟合的方法得到的采样点的区域场值具有更高的精度和准确度，目标区域的区域重力异常更符合实际情况，使得根据布格重力异常和区域重力异常得到的剩余重力异常更加准确，从而能够对地下地质体进行准确的预测。

Description

一种获得剩余重力异常的方法及装置

技术领域

本发明涉及地质测绘技术领域，尤其涉及一种获得剩余重力异常的方法及装置。

背景技术

在地质勘探中，一般会利用观测到的重力场对地下地质体进行预测，实际观测到的重力场，即布格(Bouguer)重力异常可以分解为三部分：远源区部分、近源区部分和目标层部分。远源区是指的是离目标层距离较远的区域，其物质密度产生的重力场(即远源区部分)在观测区一般变化平缓、且呈线性变化。近源区指的是紧邻目标层的区域，由于离目标层较近，其物质密度产生的重力场(即近源区部分)会与目标层部分产生缠绕，与远源区部分相比变化比较快。目标层部分即目标区域内物质密度产生的重力场。

由于地下物质分布的不均匀性，在摒弃了布格异常中的远源区部分和近源区部分后，提取出的异常场中可能仍会有部分重力残留，即剩余重力异常(residual gravityanomaly)。剩余重力异常提取的目的就是将目标区域内密度异常导致的重力异常变化展现出来，以对目标区域内的地质体进行预测。

然而，利用目前常用的剩余重力异常分离方法，提取出的剩余重力异常仍然存在误差，导致提取的剩余重力异常存在异常畸变，无法准确预测实际地质体的形状。特别是在微重力的提取过程中，剩余重力异常的误差严重影响后续地质体预测结果的准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种获得重力异常的方法及装置，能够解决现有技术中存在的剩余重力提取误差的问题，避免误差对后续地质体预测结果的影响。

本发明实施例提供的一种获得剩余重力异常的方法，包括：

获得目标区域的布格重力异常，所述布格重力异常包括所述目标区域内多个采样点的坐标和场值；

确定所述目标区域内与每个采样点对应的第一预设范围；

基于每个采样点对应的所述第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值；

遍历所述目标区域，根据目标区域内采样点的第一区域场值，得到所述目标区域的第一区域重力异常；

根据所述布格重力异常和所述第一区域重力异常，得到所述目标区域的第一剩余重力异常。

可选的，所述基于每个采样点对应的所述第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值，具体包括：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的所述第一预设范围内该采样点周围的k个第一参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第一区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的所述第一预设范围的中心点；

将采样点的坐标代入与该采样点对应的第一区域重力异常曲面，得到该采样点的第一区域场值。

可选的，

所述第一参考采样点是与所述第一预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；

和/或，所述第一参考采样点是与所述第一预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；

其中，m＝1,2,...,i。

可选的，该方法还包括：

确定所述目标区域内与每个采样点对应的第二预设范围，同一采样点对应的第一预设范围和第二预设范围不同；

基于每个采样点对应的所述第二预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第二区域场值；

遍历所述目标区域，根据目标区域内采样点的第二区域场值，得到所述目标区域的第二区域重力异常；

根据所述布格重力异常和所述第二区域重力异常，得到所述目标区域的第二剩余重力异常；

整合所述第一剩余重力异常和所述第二剩余重力异常，得到所述目标区域的第三剩余重力异常。

可选的，所述基于所述目标区域中第二预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该第二预设范围内目标采样点的第二区域场值，具体包括：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的所述第二预设范围内该采样点周围的k个第二参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第二区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的所述第二预设范围的中心点；

将采样点的坐标代入与该采样点对应的第二区域重力异常曲面，得到该采样点的第二区域场值。

可选的，

所述第一参考采样点是与所述第一预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；和/或，所述第一参考采样点是与所述第一预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；

所述第二参考采样点是与所述第二预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为n个单位距离的采样点；和/或，所述第二参考采样点是与所述第二预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为n个单位距离的采样点；

其中，m＝1,2,...,i，n＝2m。

本发明实施例提供的一种获得剩余重力异常的装置，包括：第一获取模块、第一确定模块、第二获取模块、第三获取模块和第四获取模块；

所述第一获取模块，用于获得目标区域的布格重力异常，所述布格重力异常包括所述目标区域内多个采样点的坐标和场值；

所述第一确定模块，用于确定所述目标区域内与每个采样点对应的第一预设范围；

所述第二获取模块，用于基于每个采样点对应的所述第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值；

所述第三获取模块，用于遍历所述目标区域，根据目标区域内采样点的第一区域场值，得到所述目标区域的第一区域重力异常；

所述第四获取模块，用于根据所述布格重力异常和所述第一区域重力异常，得到所述目标区域的第一剩余重力异常。

可选的，所述第二获取模块，具体用于：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的所述第一预设范围内该采样点周围的k个第一参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第一区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的所述第一预设范围的中心点；

将采样点的坐标代入与该采样点对应的第一区域重力异常曲面，得到该采样点的第一区域场值。

可选的，该装置还包括：第二确定模块、第五获取模块和第六获取模块；

所述第二确定模块，用于确定所述目标区域内与每个采样点对应的第二预设范围，同一采样点对应的第一预设范围和第二预设范围不同；

所述第五获取模块，用于基于每个采样点对应的所述第二预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第二区域场值；

所述第三获取模块，还用于遍历所述目标区域，根据目标区域内采样点的第二区域场值，得到所述目标区域的第二区域重力异常；

所述第四获取模块，还用于根据所述布格重力异常和所述第二区域重力异常，得到所述目标区域的第二剩余重力异常；

所述第六获取模块，用于整合所述第一剩余重力异常和所述第二剩余重力异常，得到所述目标区域的第三剩余重力异常。

可选的，所述第五获取模块，具体用于：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的所述第二预设范围内该采样点周围的k个第二参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第二区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的所述第二预设范围的中心点；

将采样点的坐标代入与该采样点对应的第二区域重力异常曲面，得到该采样点的第二区域场值。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法及装置，在获得目标区域的布格重力异常后，利用目标区域中局部的预设区域内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该预设区域内采样点的区域场值。再根据目标区域内采样点的区域场值，得到目标区域的区域重力异常。再根据目标区域的布格重力异常和区域重力异常，即可得到该目标区域的剩余重力异常。由于对局部区域而言，区域重力异常对其的影响可以视为一个N阶曲面，即该局部区域内采样点的坐标和场值可以视为落在同一个N阶曲面上，因此，基于目标区域内局部的采样点的坐标和场值，利用局部曲面拟合的方法得到的采样点的区域场值具有更高的精度和准确度，目标区域的区域重力异常更符合实际情况，使得根据布格重力异常和区域重力异常得到的剩余重力异常更加准确，从而能够对地下地质体进行准确的预测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有非线性方法提取的区域重力异常的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种获得剩余重力异常的方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种获得剩余重力异常的方法流程示意图；

图4为利用本发明具体实施例提供的获得剩余重力异常的方法提取的区域重力异常的示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种获得剩余重力异常的方法流程示意图；

图6为本发明具体实施例提供的一种采样点对应的第一预设区域和第一参考采样点的示意图；

图7为本发明实施例提供的再一种获得剩余重力异常的方法的流程示意图；

图8为本发明具体实施例提供的一种采样点对应的第二预设区域和第二参考采样点的示意图；

图9a为一种地下结构模型的正演重力场示意图；

图9b为图9a所示模型中地质体的正演重力场示意图；

图10a为利用现有的现有曲面拟合方法分离图9a所示正演重力场中的剩余重力异常得到的重力场的示意图；

图10b为利用现有的现有非线性方法分离图9a所示正演重力场中的剩余重力异常得到的重力场的示意图；

图10c为利用本发明具体实施例提供获得剩余重力异常的方法分离图9a所示正演重力场中的剩余重力异常得到的重力场的示意图；

图11为本发明实施例提供的一种获得剩余重力异常的装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种获得剩余重力异常的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解，首先介绍本发明实施例中涉及的多个技术术语。

布格重力异常，指的是重力仪的观测结果，经过纬度改正、高度改正、中间层改正和地形改正、潮汐校正等必要处理以后，所得到的重力值。剩余重力异常(residualgravity anomaly)，指的是由于目标区域的密度异常所导致的重力异常变化。区域重力异常(regional gravity anomaly)，指的是布格重力异常中去除剩余重力异常后得到的重力场。每个采样点在区域重力异常中的场值，即该采样点的区域场值。可以理解的是，在本发明实施例中，布格重力异常可以视为由剩余重力异常和区域重力异常叠加得到。

剩余重力异常可以将目标区域内密度异常导致的重力异常变化展现出来，以对目标区域内的地质体进行预测。目前，常用的剩余重力异常分离方法可以分为滤波法、趋势预测法、剥皮法和非线性方法等。然而，这些剩余重力异常分离方法分别存在以下问题。

滤波法有两个问题，一个是滤波器一般都有旁伴的影响，对剩余重力异常的提取产生误差，剩余重力异常中出现假的异常；另一个是当滤波器不是零相位时，剩余重力异常的极值点会发生移动，这两个问题对剩余重力异常，尤其是微重力中的剩余重力异常提取的结果影响较大。趋势预测法是预测出数据中的区域异常，但是无法对近源场的影响进行准确的预测，同样会导致剩余重力异常中出现假的异常。剥皮法是在能够建立较好的地质密度模型的情况下，正演得到表示目的层外地质体的重力场的正演场，然后在观测得到的重力场中去除该正演场，从而得到剩余场。但是，地质密度模型的建立需要较多的先验知识，准确性无法保证。

非线性方法的原理如下：

取目标区域内相距间隔为d的五个采样点A、B、C、D和E，以求取采样点C的剩余异常值，为了方便说明，后续用A、B、C、D、E分别表示采样点A、B、C、D、E的场值。

设半差S为：

并定义R、T如下：

T＝(B-B2)+(C-C2)+(D-D2)

其中，B2、C2、D2分别是采样点A和采样点E的连线上采样点B、C、D投影点的场值。

当0≤R≤2时，确定采样点C处出现单峰异常，定义C点剩余重力异常值为：

当R＜0时，确定采样点C处出现多峰异常，定义C点剩余重力异常值为：

当R为其他值时，说明剩余异常间隔大于间隔x。

然后，遍历目标区域中的采样点，即可将目标区域内间隔为d的剩余重力异常从布格重力异常数据中提取出。

在实际应用中，首先将间距小于等于d的剩余重力异常从布格重力异常数据中提出，而后根据剔除该间距小于等于d的剩余重力异常的布格重力异常数据中，提取间距为2d的剩余重力异常，以此类推，逐步迭代，直到将间隔为预设间隔阈值剩余重力异常从布格重力异常数据中提出。然后，整合提取出的不同间隔的剩余重力异常，即可得到目标区域在不同尺度下的剩余重力异常。

从上述内容可看出，非线性方法对采样点的剩余重力异常值利用定义的方式得到，无法准确描述实际的剩余重力情况，会造成分离出的剩余重力异常与实际情况相比存在误差，导致剩余重力异常中存在畸变，无法准确对地质体进行预测。

下面结合具体场景详细说明非线性方法存在的问题。在实际应用中，采用现有的非线性法分离剩余重力异常后得到的区域重力异常，如图1所示。经本发明的发明人研究发现，实际应用中区域重力异常在局部可视为平滑的曲面，但是从图1中可看出，现有的非线性方法由于对剩余重力异常的提取存在误差，使得分离得到的区域重力异常存在局部抖动，仍然存在剩余重力异常残留，无法准确的对剩余重力异常进行分离。

为此，本发明实施例提供了一种获得剩余重力异常的方法及装置，利用目标区域内局部范围的采样点的坐标和场值，拟合区域重力异常曲面。经本发明的发明人研究发现，目标区域的区域重力异常在局部区域看来，可以视为一个与采样点的坐标值和场值相关的N阶曲面(N为正整数)。对目标区域内每个采样点的均拟合出对应的区域重力异常曲面，可以得到该采样点的准确的区域场值，进而得到的目标区域的区域重力异常更加准确。将该区域重力异常从布格重力异常中去除，能够得到具有更高的精度和准确度的剩余重力异常，从而能够的对地下地质体进行准确的预测。

基于上述思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参见图2，该图为本发明实施例提供的一种获得剩余重力异常的方法的流程示意图。

本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法，包括如下步骤S201-S205。

S201：获得目标区域的布格重力异常。

可以理解的是，目标区域为待提取剩余重力异常的区域。布格重力异常包括目标区域内多个采样点的坐标和场值，本领域技术人员可以根据实际情况，采用任何一种现有的方法得到目标区域的布格重力异常，这里不再一一列举。

这里需要说明的是，在本发明实施例中，布格重力异常可以视为由剩余重力异常和区域重力异常叠加得到。设布格重力异常为g(x,y)，(x,y)为采样点的地面坐标，则g(x,y)＝g_l+g_r，g_l为该采样点处的剩余重力异常，g_r为该采样点处的区域重力异常。

S202：确定目标区域内与每个采样点对应的第一预设范围，该采样点位于其对应的第一预设范围内。

下面将详细说明具体如何确定每个采样点对应的第一预设范围，这里先不赘述。

S203：基于每个采样点对应的第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值。

在本发明实施例中，将区域重力异常对局部区域的影响视为与坐标值和场值相关的N阶曲面，N为正整数。在基于每个采样点对应的第一预设范围(即该采样点对应的局部区域)中采样点的坐标值和场值，利用曲面拟合的方法，即可得到该第一预设范围内的第一区域重力异常曲面。利用局部区域内采样点的坐标和场值，基于曲面拟合方法得到的第一区域重力异常曲面具有更高的精度和准确度，更加符合实际情况。

可以理解的是，该采样点的坐标和区域异常场值也应当落在该第一区域重力异常曲面上。因此，根据采样点对应的第一区域重力异常曲面和该采样点的坐标值，即可得到该采样点处具有更高的精度和准确度、更加符合实际情况的第一区域场值。

还需要说明的是，由于曲面的阶数越大其曲率越大，曲率过大会导致拟合出的第一区域重力异常曲面与实际情况不符，因此，在实际应用中，本领域技术人员需要根据实际情况，确定进行曲面拟合时拟合出的曲面的阶数，这里不再一一列举。

S204：遍历目标区域，根据目标区域内采样点的第一区域场值，得到目标区域的第一区域重力异常。

可以理解的是，遍历目标区域内所用的采样点，利用步骤S202-S203即可得到每个采样点的第一区域场值。根据目标区域内每个采样点的第一区域场值，即可得到目标区域的第一区域重力异常。

S205：根据布格重力异常和第一区域重力异常，得到目标区域的第一剩余重力异常。

由于在本发明实施例中，布格重力异常可以视为由剩余重力异常和区域重力异常叠加得到。将第一区域重力异常从布格重力异常中减去，即可得到目标区域的第一剩余重力异常。并且，由于得到的第一区域重力异常具有更高的精度和准确度，符合实际区域场情况，因此，将第一区域重力异常从布格重力异常中减去得到的第一剩余重力异常也更加精确。

目前还存在一种剩余异常分离方法，利用目标区域内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合的方法预测整体目标区域内的区域重力异常。再从布格重力异常中减去该拟合出的区域重力异常，得到目标区域内的剩余重力异常。然而这种剩余异常分离方法，对目标区域内的区域重力异常进行整体预测，忽略了近源区对目标区域的影响，无法将近源区造成的区域重力异常从剩余重力异常中分离，仍然会导致分离出的剩余重力异常中存在区域重力异常残留，导致后续无法准确的对地下地质体进行预测。而本发明实施例利用局部小区域中采样点的坐标和场值拟合曲面以得到该局部小区域中的区域重力异常，可以将近源区造成的区域重力异常提取出，从而减小了最后得到的剩余重力异常中区域重力异常残留，得到的剩余重力异常更加精准。

本发明实施例中，在获得目标区域的布格重力异常后，利用目标区域中局部的预设区域内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该预设区域内采样点的区域场值。再根据目标区域内采样点的区域场值，得到目标区域的区域重力异常。再根据目标区域的布格重力异常和区域重力异常，即可得到该目标区域的剩余重力异常。由于对局部区域而言，区域重力异常对其的影响可以视为一个N阶曲面，即该局部区域内采样点的坐标和场值可以视为落在同一个N阶曲面上，因此，基于目标区域内局部的采样点的坐标和场值，利用局部曲面拟合的方法得到的采样点的区域场值具有更高的精度和准确度，目标区域的区域重力异常更符合实际情况，使得根据布格重力异常和区域重力异常得到的剩余重力异常更加准确，从而能够对地下地质体进行准确的预测。

参见图3，该图为本发明实施例提供的另一种获得剩余重力异常的方法的流程示意图。相较于图2，该图提供了一种更加具体的获得剩余重力异常的方法。

本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法，还可以从布格重力异常中提取不同尺度的剩余重力异常。具体的，在上述步骤S201-S205的基础上，还可以包括如下步骤S206-S210。

S206：确定目标区域内与每个采样点对应的第二预设范围，采样点位于其对应的第二预设范围内，同一采样点对应的第一预设范围和第二预设范围不同。

下面将详细说明具体如何确定每个采样点对应的第二预设范围，这里先不赘述。

S207：基于每个采样点对应的第二预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第二区域场值。

在本发明实施例中，步骤S203和步骤S207中曲面拟合中所拟合的曲面的阶数相同，即步骤S203和步骤S207中利用相同的方法对区域重力异常曲面进行拟合，具体参见相关说明即可，这里不再赘述。

同理，在基于每个采样点对应的第二预设范围中采样点的坐标值和场值，利用曲面拟合的方法，即可得到该第二预设范围内的第二区域重力异常曲面，该采样点的坐标和区域异常场值也应当落在该第二区域重力异常曲面上。因此，根据采样点对应的第二区域重力异常曲面和该采样点的坐标值，即可得到该采样点的第二区域场值。

S208：遍历目标区域，根据目标区域内采样点的第二区域场值，得到目标区域的第二区域重力异常。

遍历目标区域，利用步骤S206-S207即可得到每个采样点的第二区域场值。而后，根据目标区域内采样点的第二区域场值，即可得到目标区域的第二区域重力异常。

还需要说明的是，由于同一采样点对应的第一预设范围和第二预设范围不同，可以利用第一预设范围内特定采样点的坐标和场值以及第二预设范围内采样点的坐标和场值，分别对不同尺度的区域重力异常进行拟合，从而从布格重力异常中分离出多个不同尺度的剩余重力异常，实现对不同尺度的剩余重力异常的分离。

S209：根据目标区域的布格重力异常和第二区域重力异常，得到目标区域的第二剩余重力异常。

在本发明实施例中，将不同尺度的近源区目标影响目标区域的重力场而产生的区域重力异常从布格重力异常中取出，可得到不同尺度的剩余重力异常，即第二剩余重力异常。

S210：整合目标区域的第一剩余重力异常和第二剩余重力异常，得到目标区域的第三剩余重力异常。

可以理解的是，第三剩余重力异常包括多个不同尺度下的剩余重力异常。

下面继续结合具体场景对本发明实施例的上述优点进行详细说明。采用本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法，得到的区域重力异常如图4所示。从图4中可看出，采用本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法，所得到的区域重力异常曲线更加平滑，符合实际的区域重力异常情况。将该区域重力异常从布格重力异常中减去，从而能够更加精确的对布格重力异常中的剩余重力异常进行分离，避免了区域重力异常残留对剩余重力异常的影响，从而能够对地下地质体进行准确的预测。对比图1和图4，本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法相较于现有的非线性方法，能够更加准确的对剩余重力异常进行提取，利用本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法，可以使得根据布格重力异常和区域重力异常得到的剩余重力异常更加准确。

下面详细说明本发明实施例中具体如何确定第一预设范围和第二预设范围，以及具体如何基于第一预设范围内的第一参考采样点和第二预设范围内的第二参考采样点，利用曲面拟合的方法得到第一区域场值和第二区域场值。

参见图5，该图为本发明实施例提供的又一种获得剩余重力异常的方法的流程示意图。相较于图2或图3，该图提供了一种更加具体的获得剩余重力异常的方法。

在本发明实施例中，上述步骤S203具体可以包括如下步骤S2031-S2032。

S2031：利用目标区域内采样点的坐标和场值，及与其对应的第一预设范围内该采样点周围的k个第一参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第一区域重力异常曲面。其中，k为正整数，该采样点为与其对应的第一预设范围的中心点。

S2032：将采样点的坐标代入与该采样点对应的第一区域重力异常曲面，得到该采样点的第一区域场值。

可以理解的是，目标区域内采样点对应的第一预设范围，可以是目标区域内以该采样点为中心，包括与该采样点对应的k个第一参考采样点所围成的区域。

在本发明实施例可能的实现方式中，第一参考采样点是与第一预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；和/或，第一参考采样点是与第一预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为m个单位距离的采样点。其中，m＝1,2,...,i。本领域技术人员可以根据实际情况，具体设定单位距离的取值，这里不再一一列举。

以m取1和2为例，第一预设区域如图6所示，第一参考采样点(即图6中圆点)即为与第一预设区域中心的采样点(即图6中三角点)在x轴和/或y轴上距离为1或2个单位距离d的采样点。

在本发明实施例中，将该第一预设范围内的区域重力异常可以视为平滑曲面，根据第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合即可得到，该第一预设范围内的区域重力异常曲面，即该第一预设范围中心的采样点对应的第一区域重力异常曲面。该中心的采样点的坐标和区域重力场值同样位于该第一区域重力异常曲面上，将该采样点的坐标代入其对应的第一区域重力异常曲面，即可得到该采样点处的区域重力异常。

作为一个示例，可以利用第一预设范围内采样点的坐标和场值拟合二阶曲面，以得到该第一预设范围中心采样点对应的第一区域重力异常曲面。具体的，该第一预设范围内第一参考采样点的区域重力异常g_r可以表示为：

g_r＝a₀+a₁Δx+a₂Δy+a₃ΔxΔy+a₄Δx²+a₅Δy² (1)

其中，Δx和Δy分别为该第一参考采样点与第一预设范围中心点在x轴和y轴方向上的距离，a₀、a₁、a₂、a₃、a₄和a₅为系数。

那么，该第一参考采样点的误差平方和可以表示为：

根据上式(1)和(2)，将第一参考采样点和中心采样点的坐标和场值代入式中，采用最小二乘法，即可求的系数a₀、a₁、a₂、a₃、a₄和a₅，从而得到第一预设范围内的区域重力异常曲面，即该第一预设范围中心采样点对应的第一区域重力异常曲面。

这里需要说明的是，利用上式(1)进行曲面拟合以得到区域重力异常曲面的方法仅为示例性说明，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际情况，选用其他曲面方程，如正交多项式，进行曲面拟合以得到区域重力异常曲面，该曲面方程的阶数，也不仅限于上述二阶曲面，这里不再一一赘述。

继续参见图7，该图为本发明实施例提供的再一种获得剩余重力异常的方法的流程示意图。相较于图2、图3或图5，该图提供了一种更加具体的获得剩余重力异常的方法。

在本发明实施例中，上述步骤S207具体可以包括如下步骤S2071-S2072。

S2071：利用采样点的坐标和场值，及与其对应的第二预设范围内该采样点周围的k个第二参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第二区域重力异常曲面。其中，k为正整数，该采样点为与其对应的第二预设范围的中心点。

S2072：将采样点的坐标代入与该采样点对应的第二区域重力异常曲面，得到该采样点的第二区域场值。

同理，本发明实施例中采样点对应的第二预设范围，可以是目标区域内以该采样点为中心，包括与该采样点对应的k个第二参考采样点所围成的区域。步骤S2071与步骤S2031采用的曲面拟合方法类似，具体参见相关说明即可，这里不再赘述。

在本发明实施例可能的实现方式中，为了得到不同尺度的区域重力异常，第一参考采样点是与第一预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；和/或，第一参考采样点是与第一预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为m个单位距离的采样点。第二参考采样点是与第二预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为n个单位距离的采样点；和/或，第二参考采样点是与第二预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为n个单位距离的采样点。其中，m＝1,2,...,i，n＝2m。

继续以m取1和2为例，第一预设区域如图6所示，第一参考采样点(即图6中圆点)为与第一预设区域中心的采样点(即图6中三角点)在x轴和/或y轴上距离为1或2个单位距离d的采样点。第二预设区域如图8所示，第二参考采样点(即图8中圆点)为与第二预设区域中心的采样点(即图8中三角点)在x轴和/或y轴上距离为2或4个单位距离d的采样点。

下面结合具体场景，举例对本发明具体实施例提供的一种获得剩余重力异常的方法进行详细说明。

首先，获得目标区域的布格重力异常。再对布格重力异常每个采样点，确定目标区域内以该采样点为中心且与其在x轴或y轴距离为1个单位距离的第一参考采样点构成的第一预设区域。

其次，利用第一参考采样点的坐标和场值，拟合二阶曲面，得到第一预设区域的第一区域重力异常曲面，再将第一预设区域中心采样点的坐标代入该第一区域重力异常曲面，得到该中心采样点的第一区域场值。经本发明的发明人研究发现，目标区域的区域重力异常在局部区域看来，可以视为一个与采样点的坐标值和场值相关的N阶曲面。对目标区域内每个采样点的均拟合出对应的区域重力异常曲面，可以得到该采样点的准确的区域场值，进而得到的目标区域的区域重力异常更加准确。

再次，对遍历目标区域内的采样点，对每个采样点均执行上述步骤，得到每个采样点的第一区域场值。整合每个采样点的坐标和第一区域场值，从而得到目标区域的第一区域重力异常。

而后，增加采样点与参考采样点的距离，再对布格重力异常每个采样点，确定目标区域内以该采样点为中心且与其在x轴或y轴距离为2个单位距离的第二参考采样点构成的第二预设区域。利用第二参考采样点的坐标和场值，拟合二阶曲面，得到第二预设区域的第二区域重力异常曲面，再将第二预设区域中心采样点的坐标代入该第二区域重力异常曲面，得到该中心采样点不同尺度下的第二区域场值。整合每个采样点的坐标和第二区域场值，得到目标区域不同尺度下的第二区域重力异常。

然后，继续增加采样点与参考采样点的距离为4个单位距离，再次拟合二阶曲面，得到该中心采样点不同尺度下的区域场值，得到目标区域不同尺度下的区域重力异常。

最后，整合目标区域不同尺度下的区域重力异常，将目标区域不同尺度下的区域重力异常从布格重力异常中减去，即可得到该目标区域的剩余重力异常。

为了更好的说明本发明实施例的上述优点，下面结合具体实验结果进行说明。在一个实验中，设计由四个地质体组成的模型，其中三个地质体为边长为50米的立方体，其顶部深埋100米，以模拟真实地质结构中造成剩余重力异常的地质体。第四个地质体是边长分别为400米、500米和150米的长方体，以模拟区域重力异常。每个地质体的密度均为850千克每立方米。该模型的正演重力场(即模拟的布格重力异常)如图9a所示，上述三个深埋100米地质体的正演重力场(即模拟的真实重力异常)如图9b所示。

而后，利用上文提供的现有非线性方法对图9a中的剩余重力异常进行分离，得到的剩余重力异常结果如图10a所示；利用上文提供的现有曲面拟合的方法对图10a中的剩余重力异常进行分离，得到的剩余重力异常结果如图10b所示；利用本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法对图9a中的剩余重力异常进行分离，得到的剩余重力异常结果如图10c所示。对比图10a-图10c可看出，利用本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法，对剩余重力异常进行分离的结果，在地址***置和形状的表达上，均优于现有的剩余重力异常分离方法，利用本发明实施例提供的获得剩余重力异常的方法，可以使得根据布格重力异常和区域重力异常得到的剩余重力异常更加准确，从而能够对地下地质体进行准确的预测。

基于上述实施例提供的获得剩余重力异常的方法，本发明实施例还提供了一种获得剩余重力异常的装置。

参见图11，该图为本发明实施例提供的一种获得剩余重力异常的装置的结构示意图。

本发明实施例提供的获得剩余重力异常的装置，包括：第一获取模块100、第一确定模块200、第二获取模块300、第三获取模块400和第四获取模块500。

第一获取模块100，用于获得目标区域的布格重力异常，布格重力异常包括目标区域内多个采样点的坐标和场值。

第一确定模块200，用于确定目标区域内与每个采样点对应的第一预设范围。

第二获取模块300，用于基于每个采样点对应的第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值。

第三获取模块400，用于遍历目标区域，根据目标区域内采样点的第一区域场值，得到目标区域的第一区域重力异常。

第四获取模块500，用于根据布格重力异常和第一区域重力异常，得到目标区域的第一剩余重力异常。

在本发明实施例可能的实现方式中，第二获取模块300，具体用于：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的第一预设范围内该采样点周围的k个第一参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第一区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的第一预设范围的中心点；将采样点的坐标代入与该采样点对应的第一区域重力异常曲面，得到该采样点的第一区域场值。

作为一个示例，第一参考采样点是与第一预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；和/或，第一参考采样点是与第一预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；其中，m＝1,2,...,i。

本发明实施例中，在获得目标区域的布格重力异常后，利用目标区域中局部的预设区域内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该预设区域内采样点的区域场值。再根据目标区域内采样点的区域场值，得到目标区域的区域重力异常。再根据目标区域的布格重力异常和区域重力异常，即可得到该目标区域的剩余重力异常。由于对局部区域而言，区域重力异常对其的影响可以视为一个N阶曲面，即该局部区域内采样点的坐标和场值可以视为落在同一个N阶曲面上，因此，基于目标区域内局部的采样点的坐标和场值，利用局部曲面拟合的方法得到的采样点的区域场值具有更高的精度和准确度，目标区域的区域重力异常更符合实际情况，使得根据布格重力异常和区域重力异常得到的剩余重力异常更加准确，从而能够对地下地质体进行准确的预测。

参见图12，该图为本发明实施例提供的另一种获得剩余重力异常的装置的结构示意图。相较于图11，该图提供了一种更加具体的获得剩余重力异常的装置。

本发明实施例提供的获得剩余重力异常的装置，在图11的基础上，还可以包括：第二确定模块600、第五获取模块700和第六获取模块800。

第二确定模块600，用于确定目标区域内与每个采样点对应的第二预设范围。

第五获取模块700，用于基于每个采样点对应的第二预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第二区域场值，同一采样点对应的第一预设范围和第二预设范围不同。

第三获取模块400，还用于遍历目标区域，根据目标区域内采样点的第二区域场值，得到目标区域的第二区域重力异常。

第四获取模块500，还用于根据布格重力异常和第二区域重力异常，得到目标区域的第二剩余重力异常。

第六获取模块800，用于整合第一剩余重力异常和第二剩余重力异常，得到目标区域的第三剩余重力异常。

在本发明实施例可能的实现方式中，第五获取模块700，具体用于：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的第二预设范围内该采样点周围的k个第二参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第二区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的第二预设范围的中心点；将采样点的坐标代入与该采样点对应的第二区域重力异常曲面，得到该采样点的第二区域场值。

作为一个示例，第一参考采样点是与第一预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；和/或，第一参考采样点是与第一预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为m个单位距离的采样点。

第二参考采样点是与第二预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为n个单位距离的采样点；和/或，第二参考采样点是与第二预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为n个单位距离的采样点。

其中，m＝1,2,...,i，n＝2m。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种获得剩余重力异常的方法，其特征在于，该方法包括：

获得目标区域的布格重力异常，所述布格重力异常包括所述目标区域内多个采样点的坐标和场值；

确定所述目标区域内与每个采样点对应的第一预设范围；

基于每个采样点对应的所述第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值；

遍历所述目标区域，根据目标区域内采样点的第一区域场值，得到所述目标区域的第一区域重力异常；

根据所述布格重力异常和所述第一区域重力异常，得到所述目标区域的第一剩余重力异常；

所述基于每个采样点对应的所述第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值，具体包括：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的所述第一预设范围内该采样点周围的k个第一参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第一区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的所述第一预设范围的中心点；

将采样点的坐标代入与该采样点对应的第一区域重力异常曲面，得到该采样点的第一区域场值；

其中，目标区域内采样点对应的第一预设范围为目标区域内与该采样点对应的k个第一参考采样点所围成的区域，且第一预设范围以该采样点为中心。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一参考采样点是与所述第一预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；

和/或，所述第一参考采样点是与所述第一预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；

其中，m＝1,2,......,i。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

确定所述目标区域内与每个采样点对应的第二预设范围，同一采样点对应的第一预设范围和第二预设范围不同；

基于每个采样点对应的所述第二预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第二区域场值；

遍历所述目标区域，根据目标区域内采样点的第二区域场值，得到所述目标区域的第二区域重力异常；

根据所述布格重力异常和所述第二区域重力异常，得到所述目标区域的第二剩余重力异常；

整合所述第一剩余重力异常和所述第二剩余重力异常，得到所述目标区域的第三剩余重力异常。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标区域中第二预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该第二预设范围内目标采样点的第二区域场值，具体包括：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的所述第二预设范围内该采样点周围的k个第二参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第二区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的所述第二预设范围的中心点；

将采样点的坐标代入与该采样点对应的第二区域重力异常曲面，得到该采样点的第二区域场值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述第一参考采样点是与所述第一预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；和/或，所述第一参考采样点是与所述第一预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为m个单位距离的采样点；

所述第二参考采样点是与所述第二预设区域对应的采样点在x轴方向上的距离为n个单位距离的采样点；和/或，所述第二参考采样点是与所述第二预设区域对应的采样点在y轴方向上的距离为n个单位距离的采样点；

其中，m＝1,2,......,i，n＝2m。

6.一种获得剩余重力异常的装置，其特征在于，所述装置，包括：第一获取模块、第一确定模块、第二获取模块、第三获取模块和第四获取模块；

所述第一获取模块，用于获得目标区域的布格重力异常，所述布格重力异常包括所述目标区域内多个采样点的坐标和场值；

所述第一确定模块，用于确定所述目标区域内与每个采样点对应的第一预设范围；

所述第二获取模块，用于基于每个采样点对应的所述第一预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第一区域场值；

所述第三获取模块，用于遍历所述目标区域，根据目标区域内采样点的第一区域场值，得到所述目标区域的第一区域重力异常；

所述第四获取模块，用于根据所述布格重力异常和所述第一区域重力异常，得到所述目标区域的第一剩余重力异常；

所述第二获取模块，具体用于：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的所述第一预设范围内该采样点周围的k个第一参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第一区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的所述第一预设范围的中心点；

将采样点的坐标代入与该采样点对应的第一区域重力异常曲面，得到该采样点的第一区域场值；

其中，目标区域内采样点对应的第一预设范围为目标区域内与该采样点对应的k个第一参考采样点所围成的区域，且第一预设范围以该采样点为中心。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括：第二确定模块、第五获取模块和第六获取模块；

所述第二确定模块，用于确定所述目标区域内与每个采样点对应的第二预设范围，同一采样点对应的第一预设范围和第二预设范围不同；

所述第五获取模块，用于基于每个采样点对应的所述第二预设范围内采样点的坐标和场值，利用曲面拟合方法，得到该采样点的第二区域场值；

所述第三获取模块，还用于遍历所述目标区域，根据目标区域内采样点的第二区域场值，得到所述目标区域的第二区域重力异常；

所述第四获取模块，还用于根据所述布格重力异常和所述第二区域重力异常，得到所述目标区域的第二剩余重力异常；

所述第六获取模块，用于整合所述第一剩余重力异常和所述第二剩余重力异常，得到所述目标区域的第三剩余重力异常。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第五获取模块，具体用于：

利用采样点的坐标和场值，及与其对应的所述第二预设范围内该采样点周围的k个第二参考采样点的坐标和场值，进行曲面拟合，得到该采样点对应的第二区域重力异常曲面，k为正整数，该采样点为与其对应的所述第二预设范围的中心点；

将采样点的坐标代入与该采样点对应的第二区域重力异常曲面，得到该采样点的第二区域场值。