(Centro de Exploración Geofísica Aérea y Teledetección del Ministerio de Geología y Recursos Minerales, Beijing 100083)
El fenómeno de las "rayas" (en adelante sin comillas) en el aire Los mapas de resultados de prospección geofísica existen ampliamente en varios diagramas de resultados de parámetros y diagramas de procesamiento de conversión, especialmente en el diagrama de resultados de medición del espectro gamma de aviación. Las franjas de la imagen no sólo afectan la apariencia del mapa, sino que también distorsionan las características estructurales geológicas, lo que dificulta la interpretación. Por lo tanto, la investigación sobre métodos y tecnologías de decapado ha recibido amplia atención por parte de sus homólogos nacionales y extranjeros. Los métodos publicados incluyen principalmente: método de filtrado de ondas (Wang Maoji et al., 1991), tecnología de restauración de imágenes (Zhang Yujun et al., 1990), observación y corrección de cambios diurnos en el radón atmosférico (Shui Enhai et al., 1987). y método de análisis de correlación (A.A. Green) 1986), método de sonda de medición superior (Foote, 1968), las razones de la aparición de bandas grandes son bastante complejas y generalmente pueden incluir dos aspectos, a saber, condiciones de medición inconsistentes (meteorología, temperatura, humedad, tiempo, fondo de radiación atmosférica, altitud de vuelo, etc.) y procesamiento inadecuado de datos. Aunque las causas de las franjas son diversas, tienen una característica común, a saber, anomalías de ondas largas a lo largo de la línea de estudio y anomalías de ondas rectangulares (en forma de escalones) perpendiculares a la línea de estudio. Debido a que cualquier anomalía geofísica tiene las características de gradientes continuos y sin saltos escalonados, se pueden diseñar filtros especiales para eliminar la interferencia de banda.
Primero, principios del método
Las franjas son esencialmente perfiles de aumento y disminución de valores de campo en forma de franja con un cierto ancho que aparecen en mapas geofísicos aéreos y se extienden a lo largo de la dirección de la línea de levantamiento. . Se caracteriza por longitudes de onda largas a lo largo de la dirección de la línea topográfica y características escalonadas perpendiculares a la dirección de la línea topográfica. En otras palabras, las rayas son excepciones culturales. Debido a que el campo geofísico regional tiene las características de gradiente continuo, no hay salto escalonado. Por lo tanto, en teoría, se puede diseñar un filtro específico para eliminar esta banda conservando al máximo las características inherentes del campo geofísico regional.
(1) Método de filtrado direccional
Dado que las franjas son anomalías de longitud de onda larga distribuidas a lo largo de la dirección de la línea de estudio, las anomalías de las franjas teóricamente pueden separarse mediante filtrado direccional. Al comparar las principales características de las anomalías en el dominio espacial y el dominio de frecuencia, se pueden sacar las siguientes conclusiones: el dominio espacial tiene una mayor resolución para anomalías de superposición horizontal, mientras que el dominio de frecuencia tiene una mayor resolución para anomalías de superposición vertical. Por lo tanto, el método de filtrado de la dirección de la franja debe realizarse en el dominio espacial.
Supongamos que los datos de medición P(x, y) consisten en datos reales f(x, y) y datos de tira t(y), es decir,
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Donde x es la dirección de la línea topográfica e y es la dirección de la línea topográfica vertical. Para el operador de filtro unidimensional H(x) que actúa sobre P(x, y), existe
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Si el operador de filtro unidimensional H (y) actúa sobre H(x)P(x, y), entonces tenemos
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Fórmula (2) menos fórmula (3) , Obtener
S(x,y)=H(x)f(x,y)-H(y)H(x)f(x,y)-H(y)t(y)
Entonces
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A través de la interacción persona-computadora o análisis estadístico, se puede encontrar un H(y) adecuado para hacer S (x, y)→0, por lo que tenemos
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Sustituye la ecuación (5) en la ecuación (1) y mueve cada término para obtener el cálculo. fórmula para la corrección de datos Como sigue
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(2) Método del cociente de diferencia de nivel
Como se mencionó anteriormente, las tiras son iguales forma distribuida a lo largo de la dirección del código de barras de la línea de encuesta. Por lo tanto, las anomalías de bandas se pueden extraer y eliminar mediante mejoras, identificación por computadora e interacción persona-computadora.
1. Tipo de excepción de tira
Desde una superficie plana, la forma de la barra se asemeja a un código de barras. Sin embargo, los datos de la tira y los datos útiles se mezclan y todavía no existe un filtro adecuado para separarlos por completo.
Por lo tanto, al estudiar la apariencia de las bandas en la sección transversal de la línea topográfica vertical, se propuso un método para identificar y separar las bandas.
En sección transversal, las tiras aparecen escalonadas. Si el cociente de diferencia horizontal se calcula a lo largo del perfil, se puede obtener anomalía de pulso único, anomalía de pulso doble, anomalía de pulso positivo y negativo y anomalía de pulso múltiple, como se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Diagrama del modelo ideal de anomalía de bandas
1-Curva de campo original sin bandas 2-Curva de campo original con bandas 3-Cociente de diferencia de niveles sin bandas Curva 4—Horizontal; curva de cociente de diferencias con tiras
2. Mejora de las anomalías de las tiras
En el trabajo real, además del cociente de diferencias horizontales de las tiras, varios errores también causarán la anomalía del pulso mencionada anteriormente. . Por lo tanto, es necesario mejorar las anomalías del pulso causadas por errores de bandas y supresión.
Primero, los datos originales deben filtrarse a lo largo de la dirección de la línea de la encuesta para reducir la interferencia de errores aleatorios. En segundo lugar, la sección debe configurarse en un campo estático para reducir la interferencia de anomalías útiles. En segundo lugar, se realiza una transformación exponencial o de potencia en el cociente de diferencia horizontal para mejorar la anomalía de la banda (debido a que la amplitud del pulso del cociente de diferencia horizontal de la anomalía de la banda suele ser mayor que la anomalía del pulso causada por errores accidentales). La Figura 2 muestra curvas de contorno del cociente de diferencia de nivel antes y después de la conversión de energía. La curva de perfil (1) antes de la transformación tiene anomalías de salto débiles obvias; la curva de perfil (2) después de la transformación solo tiene anomalías de banda y las anomalías de salto débil básicamente no existen.
3. Identificación de anomalías en bandas
Después de la mejora y supresión anteriores, las anomalías en bandas generalmente aparecen como anomalías de pico fuertes y pronunciadas, mientras que otras causas de anomalías son anomalías de pico débil o pico ancho. anomalías. Excepción lenta, como se muestra en la Figura 2. Se puede ver en la figura que el método visual puede distinguir bien las anomalías con bandas de las anomalías sin bandas. De manera similar, se pueden diseñar filtros de tensión apropiados para identificar anomalías en las bandas.
Figura 2 Comparación de las tiras antes y después del realce anormal.
1: antes de la mejora; 2: después de la mejora
4. Eliminación de tiras anormales
Supongamos que los cocientes de diferencia horizontal en ambos lados de las tiras anormales son △. P1 y △ P2, entonces los puntos dentro de la barra anormal se pueden interpolar linealmente usando los valores de estos dos puntos. Después de interpolar todas las anomalías de las bandas, el campo regional después de la eliminación de la tira se obtiene integrándolo a lo largo del perfil. Para facilitar la comprensión, a continuación se ofrecen varios ejemplos.
Existe una secuencia de datos de sección transversal {-60, -50, -40, 50, 60, -30, 0, 10, 20}, y su cociente de diferencias directas de primer orden ΔP es { *, 10, 10, 90, 65438. 10, 10, 10, 10, 10, { 10 } (* significa sin valor), entonces la secuencia de datos de la sección transversal F después de la eliminación de la tira es {-60, -. El proceso anterior se puede mostrar en la Figura 3.
El ejemplo anterior muestra que este método no puede aplanar las bandas mediante los métodos de filtrado tradicionales. Por lo tanto, este método puede mantener las características de distribución de los datos reales. La Figura 4 es una vista transversal real antes y después de la corrección, lo que demuestra aún más la efectividad de este método.
Figura 3 Diagrama esquemático del proceso de trazado del método de diferencia horizontal
a-sección transversal original p; b-cociente de diferencia horizontal original ΔP; c-cociente de diferencia horizontal corregido Δf; - Sección de corrección
Figura 4 Comparación de curvas de sección transversal en el área de Kangultag
1 - curva de sección original 2 - curva de contorno corregida 3 - cociente de diferencia horizontal antes de la curva de corrección 4; -Curva de cociente de diferencias horizontales corregida
5. Se eliminan los datos de la banda en los datos originales.
Entre ellos, hay m secciones P1 (l=1, 2,...,m), y el dato corregido es F1, entonces el valor de corrección del punto j en la fila I en el área puede se obtendrá de la siguiente manera
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Por lo tanto, el valor de corrección del punto j en la línea I es
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Donde pij y fij son los valores antes y después de la corrección del punto j en la línea I respectivamente.
2. Ejemplos de aplicaciones
Se desarrolló un software de aplicación basado en PC para el método anterior y se utilizó para procesar la gamma de la aviación en la cuenca Qaidam en Qinghai y el área de Kanggurtag en Xinjiang. Los datos, así como los datos aeromagnéticos verticales de primera derivada en la cuenca Chaoshui-Yabulai en Gansu y la región de Ili en Xinjiang, han logrado buenos resultados.
La aplicación en el área de Kangultag se presenta a continuación.
(1) Descripción general de la prospección geofísica aérea y la geología en el área de Kangultag
En 1990, el Centro de teledetección y reconocimiento geofísico aéreo completó un estudio de área de 1:25.000 en Kangultag, Xinjiang. Un completo estudio geofísico aéreo (espectroscopia magnética, eléctrica y gamma) que abarca 6.300 km2, con líneas de estudio en dirección norte-sur y datos originales obtenidos de alta calidad. A pesar de esto, todavía hay distribuciones obvias de bandas norte-sur en el mapa de contorno plano del espectro gamma aerotransportado (Figura 5). El principal marco estructural geológico del área (Figura 6) es el siguiente: la parte norte está dominada por la Zona de Falla Profunda de Kangultag, con fallas secundarias en ambos lados con tendencia básicamente al noroeste, noreste y casi de este a oeste; la Zona de Falla de Yamansu está; la zona de falla principal en la parte sur. La zona de falla tiene fallas secundarias en ambos lados que corren hacia el noroeste y el noreste. Los cuerpos geológicos con alto contenido de elementos radiactivos en esta área son principalmente rocas intrusivas de acidez media, y la dirección de su eje longitudinal es consistente con la dirección de distribución de las estructuras de fallas en esta área. Además, de los resultados aeromagnéticos se puede ver que no existen estructuras geológicas importantes de norte a sur en esta área. Por lo tanto, las bandas en los espectros de rayos gamma en el aire no son de origen geológico y deben eliminarse.
(2) Procesamiento de eliminación
Debido a limitaciones de espacio, este artículo solo presenta el proceso de eliminación de interferencias de banda en datos de contenido de potasio del espectro gamma en el aire.
Figura 5 Mapa de contorno de datos brutos del contenido de potasio del espectro de energía gamma en el aire en el área de Kangultag.
Figura 6 Diagrama esquemático de la estructura geológica del área de Kangultag
1-Roca intrusiva de ácido medio; 2-Zona de corte dúctil Qiugmintash-Huangshan 3-Arco de la isla Aqi Shan-Yamansu; Zona; 4-Depresión de Tuha; 5-Falta
1. Procesamiento de franjas con método de filtrado direccional
Según la dirección norte-sur de los cuerpos geológicos locales en esta área La longitud (o El ancho) puede alcanzar los 10 km, y las anomalías en forma de banda generalmente corren por el norte y el sur. Las pruebas repetidas han demostrado que el radio de filtrado a lo largo de la línea de reconocimiento es de 15 km y el efecto es mejor.
Al filtrar en la dirección perpendicular a la línea topográfica, pruebe el efecto de bandas bajo diferentes radios de filtro R. Cuando r es 1 km, la mayoría de las franjas (generalmente franjas con anchos más pequeños) se pueden eliminar, mientras que el campo regional básicamente no está distorsionado. Cuando el valor de r aumenta gradualmente, se eliminan cada vez más bandas y también aparece gradualmente la distorsión del campo regional. Cuando r alcanza los 9 km, ya no hay franjas en el mapa, pero el campo regional también aparece significativamente distorsionado.
2. Proceso de eliminación del método de diferencia horizontal
En primer lugar, el radio del filtro es de 0,7 km a lo largo de la dirección de la línea topográfica, lo que suprime la interferencia que el ruido y otros factores pueden causar. en la zona de identificación anormal. Luego, los datos filtrados se convierten en una imagen y se muestran en la pantalla de la computadora; se dibuja una línea horizontal en la barra vertical sin anomalías obvias para recortar los datos del perfil, y se utiliza un software especial para calcular la línea horizontal de los datos del perfil y se muestra en la pantalla de la computadora (Figura 4), luego marque visualmente la posición de la tira y la computadora la corregirá automáticamente, finalmente, use la imagen para mostrar, verificar y corregir los resultados; El proceso anterior se repitió decenas de veces con resultados satisfactorios.
Figura 7. Mapa de contorno del contenido de potasio después de la eliminación de la banda del espectro de energía gamma aéreo en el área de Kangultag.
3. Aplicación integral del método de servicio diferencial horizontal y método de filtrado direccional en el proceso de decapado.
Primero, el método de diferencia horizontal se repite más de diez veces hasta que ya no aparecen anomalías de bandas anchas y fuertes en la imagen. Luego, los resultados anteriores se filtran a lo largo de la línea de estudio con un radio de filtro de 15 km para obtener anomalías regionales. Filtrar con un radio de filtro de 0,8 km en la dirección perpendicular a la línea topográfica puede eliminar mejor las anomalías de las bandas. Finalmente, los resultados anteriores se utilizan para corregir los datos originales y se obtienen los datos corregidos, como se muestra en la Figura 7.
Al comparar la Figura 5, la Figura 6 y la Figura 7, se puede encontrar que los datos corregidos conservan bien las características básicas de los datos originales y ya no existe interferencia de banda, lo que proporciona a los intérpretes una mejor calidad. Dibujo original confiable.
Tres. Conclusión
Para explicar mejor los datos geofísicos aéreos, se deben eliminar varias interferencias, incluidas las bandas, antes del mapeo. El método de trazado de líneas propuesto en este artículo se ha aplicado en cuatro áreas de trabajo y los resultados muestran que: ① Si bien se elimina la interferencia de las tiras, las características básicas originales se conservan bien. ②El método comercial de diferencia horizontal y el método de filtrado direccional tienen cada uno sus propias ventajas y desventajas. El primero tiene alta fidelidad pero es engorroso, mientras que el segundo es conveniente pero tiene baja fidelidad.
Cuando los dos métodos se usan juntos, el primero se usa para eliminar tiras con mayor ancho y amplitud, y el segundo se usa para eliminar tiras con menor ancho y amplitud, y el efecto es mejor.
En comparación con los métodos existentes en el país y en el extranjero, este método tiene las siguientes ventajas: ① Este método se puede utilizar no solo para procesar datos de medición aérea del espectro gamma, sino también para procesar datos aeromagnéticos (2) Debido; a este Este método corrige el campo de fondo, por lo que no causa distorsión anormal, lo cual es necesario para mantener las características básicas de los datos originales (3) El software desarrollado se integra a través del diálogo persona-computadora y se muestran los resultados intermedios; en imágenes en color, lo que hace que el proceso de trazado sea simple y claro, los expertos pueden controlar el proceso de marcado en cualquier momento.
Referencia
1. Tecnología de filtrado y conversión de anomalías magnéticas (gravedad). Beijing: Prensa de la industria metalúrgica, 1990.
2. Métodos de interpretación y aplicaciones de la prospección geofísica aérea. Beijing: Geology Press, 1992.
3. "El Verde", traducido por Wang Hong et al. Corrección de datos de radiación gamma en el aire mediante relaciones entre canales. Topografía aérea y teledetección, 1989, (4): 92 ~ 98.
Una nueva tecnología para eliminar la interferencia de banda en datos geofísicos aéreos
Fan Zhengguo
(Aerial Geophysical Remote Sensing Center, Beijing 100083)
Resumen
La interferencia de franjas en mapas geofísicos aéreos es un problema difícil que no se ha resuelto satisfactoriamente. Este artículo propone dos nuevos métodos para eliminar la interferencia de banda en datos geofísicos aéreos. Esta tecnología utiliza tecnología de mejora de bordes de rayas y tecnología de reconocimiento por computadora (visión) para extraer las rayas que interfieren con los datos y se utiliza un filtro especial para eliminar la interferencia de las rayas. La práctica ha demostrado que esta tecnología no sólo puede eliminar la interferencia de bandas, sino también conservar mejor las características básicas de los datos originales.