航空重力梯度数据的处理解释方法研究

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1、分类号：P631单位代码：10183研究生学号：2012621020密级：公开航空重力梯吉林大学度数据博士学位论文的处理解释方法研唐水亮究唐水亮2018年6月吉林大学航空重力梯度数据的处理解释方法研究Researchoftheprocessingandinterpretationmethodsforairbornegravitygradiometrydata作者姓名：唐水亮专业名称：地球探测与信息技术研究方向：计算地球物理指导教师：黄大年教授学位类别：工学博士培养单位：地球探测科学与技术学院论文答辩日期：2018年5月27日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：

2、姓名职称工作单位主席孟令顺教授吉林大学委员孙大明教授级高工中国石化集团东北石油局黄旭日教授西南石油大学刘财教授吉林大学杜晓娟教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的

3、作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：地球探测与信息技术

4、论文题目：航空重力梯度数据的处理解释方法研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市西民主大街938号，130026作者联系电话：13844892683航空重力梯度数据的处理解释方法研究摘要地球重力梯度探测技术被广泛用于矿产资源勘查、地球内部构造研究、导弹精确打击轨道定位、辅助惯性导航等，相对于重力测量技术能获取相对高频频率信息，丰富了地下精细结构。为了更加准确的处理和解释全张量重力梯度数据，需要从不同正常地质体的异常特征出发，提取测量异常中反应地下异常体的真实信号进行相关转换处理和解释。首先基于正演计算对重力和重力梯度数据特征进行分析

5、，给出了常见三维模型长方体和球体的正演计算公式，并结合旋转矩阵模型给出了倾斜长方体正演计算方法。随后，结合位场、重力和重力梯度各分量的空间分布特征及其在频率域的关系，进一步阐述三者之间的联系，结果显示，在理想条件下，可以通过任一分量计算得到其他所有分量。最后，重点分析了重力梯度数据多分量组成的张量矩阵的特征并结合球体模型的表达式对张量矩阵特征的意义做了阐述。重力梯度测量技术能同时获得六个梯度分量异常，满足拉普拉斯方程一致性条件，且各分量异常包含了丰富的高频信息。联合多个梯度分量在保留高频的梯度信号的同时去除高频噪声干扰存在一定的挑战。然而，各梯度分量受噪声影响

6、程度不同，传统滤波方法对应截止频率存在差异。因此，本文针对重力梯度数据噪声特性建立基于高斯滤波器和方向高斯滤波器的多分量联合滤波方法，可有效保证滤波后成果数据的一致性。通过模型和实测数据验证了方法的实用性。向下延拓方法作为重力及其梯度数据处理中重要的步骤，在提高分辨率、突出局部异常中具有重要的意义，尤其对于航空测量数据其作用更加突出。为了提高向下延拓的精度和稳定性，尤其是针对重力梯度张量的多分量向下延拓问题，本文首先从解析延拓的理论基础出发，通过分析向上延拓和向下延拓在梯度张量数据计算中的多分量特征，验证了向上延拓的稳定性和可靠性，多分量的向上延拓满足拉普拉斯

7、方程的约束条件。而向下延拓因为自身稳定性和精度的限制，其多分量延拓计算并不能满足拉普拉斯方程的约束条件。为了提高I计算的精度和稳定性，建立了重力全张量数据泰勒级数迭代向下延拓法，增大了向下延拓的深度，可以在较大的深度范围内满足多分量特征。作为逼近理论中的最常用算法，泰勒级数展开并不是最佳逼近，为了进一步提高精度，建立可靠的全张量梯度向下延拓方法，本文在对比不同逼近理论张量数据向下延拓精度的基础上，提出了一种改进的重力梯度张量数据的向下延拓理论——正则化Chebyshev-Pade逼近全张量梯度向下延拓方法，通过模型对比分析，明确了新方法在全张量梯度数据向下延拓

8、中的优越性，证明了正则化Chebysh