磁法勘探数据处理系统使用说明.doc

第一节 软件功能一、软件简介1. 方法原理简介剖面位场正演拟合是采用二度半多边形截面棱柱体重磁正反演公式计算磁性体模型正演理论曲线，然后与实测异常曲线进行对比，使理论曲线拟合实测曲线。同时采用奇异值分解与阻尼最小二乘法相结合的方法，得到收敛速度快而且稳定的计算结果，此方法适合于任意起伏地形条件。2. 功能简介剖面位场可视化正演拟合软件是在WINDOWS下开发的具有友好界面的高精度重磁剖面解释软件。所选模型为水平有限长的棱柱体，截面为任意多边形，其任意组合可以逼近任意形态的地质体。使用者可以根据实际测量的数据情况，进行圆滑、滤波预处理及化极、延拓等位场转换处理。根据磁场的曲线形态，可在计算机屏幕上直观地建立模型，动态地修改模型，且能同时看到其重磁场与实测场的拟合情况。另外还可以快速直观地反演模型的物性。该程序系统功能强，操作简便，使用者可以把精力集中于要解决的目标问题上，因而极大地提高了异常的反演效率和解释效果。二、主窗口功能介绍图4.1.1主窗口如图4.1.1主窗口由上到下由四部分组成，即菜单项、工具条、工作区、状态条。 图4.1.2 菜单条1、菜单条1.1 文件文件菜单项可以新建模型，对数据文件和模型文件进行装入、保存以及打印等操作。1.2 查看查看菜单项的功能有a.查看部分模型的曲线；b.模型的合理性检查；c.工具条和状态条的显示/隐藏设置；d.数据区和模型区信息显示。1.3 编辑修改编辑修改菜单项可以对模型进行剖分，对窗口进行更新。1.4 设置设置菜单项用来对正反演系统进行设置，其设置项包括 a.选择要反演的重磁场类型；b.设置原始数据曲线、计算数据曲线、数据区、模型区以及所选部分模型的颜色；c.选择模型移动方式；d.设置地磁场参数以及剖面方位角；e.设置模型角点加/不加标志；f.设置角点的有效范围。1.5 预处理预处理菜单项可以选择性地对原始数据进行三点圆滑、非线性滤波、位场上延、化极以及调整剖面水平等处理。1.6 反演反演菜单项可以通过调整物性约束范围，选择模型进行最优化物性反演。1.7 格式转换格式转换菜单项可以对以下四种格式的数据进行转换。a.DOC版数据格式；b.线数据格式；c.HC-90D格式；d.数据库格式。1.8 输出输出菜单项可以以文件的形式输出预处理结果和剖面拟合结果。1.9 帮助帮助菜单项可以查到主要功能键的介绍。2.工具条图4.1.3 工具条如图4.1.3，工具条中的功能按钮从左到右分别对应：2.1 建一新模型文件（清除已有的模型）2.2 打开（装载）一已有数据模型文件2.3 保存模型数据文件2.4 将预处理结果作为原始数据2.5 设置模型的移动状态为一整体2.6 设置模型的移动状态为分离2.7 设置模型的移动状态为拉伸2.8 是否为模型角点作一有效范围的标志2.9 对模型一分为二为满足物性不均匀性的需要，则可对已建模型进行剖分。2.10 反演模型的物性当需要反演某些模型的物性时，在反演功能按钮上单击鼠标左键一下，然后在相应的模型里单击左键，则选中这些模型，再单击一下反演功能按钮，则选择结束，反演开始。因为采取了一系列措施，使得反演达到实时效果。（此后，这些模型的物性对话框有反演前后物性变化情况。）2.11 显示单个或某些模型的异常曲线先在该按钮上单击鼠标左键，然后选择要显示的模型，选择完毕，则再按一下该按钮，则会显示所选模型的场值曲线。2.12 垂向比例尺的选择变化缺省情况下，界面模型区水平与垂直比例关系是1：1。但有时剖面的物理长度很大时，例如500公里长的剖面，而一般情装况下，地质体的深度不超过二三十公里，这时有必要调整水平与垂直之间的比例关系。工具条中有两个按钮，分别放大与缩小水平与垂直之比。放大、缩小皆是两倍关系，最大为8倍及1/8。2.13 模型合理性检验(检验模型与地形及飞行线是否交叉)。2.14 预览输出结果。2.15 设置图形打印参数。2.16 帮助。图4.1.4 工作区3.工作区如图4.1.1，工作区分上下两部分。上半部分为数据区，下半部分为模型区。3.1 数据区数据区可以实时显示如下数据曲线。a.原始实测数据曲线；b.组合模型正演场曲线；c.重磁场零值线；d.重磁剩余异常曲线；e.经过各种预处理后的重磁场曲线；f.最优化物性反演曲线。3.2 模型区模型区主要功能是建立与编辑修改模型，同时可以显示地形曲线与飞行曲线（作为所建模型合理性的参考）。4. 状态条图4.1.5 状态条状态条主要有三块显示窗口，提供用户有关当前状态的信息，从左至右分别显示以下信息。 显示鼠标所指菜单项或工具条功能按扭的功能。 a.鼠标指向数据区时，由鼠标的位置可以看到剖面的坐标和相应的异常场值；b.鼠标指向模型区时，由鼠标的位置可以看到模型角点坐标。 随时显示模型的异常场与实测的原始数据的拟合均方误差。第二节 系统设置在开始正反演之前，进行系统设置非常重要，不仅设定了计算过程中工作区的外观，同时，只有参数的正确设定才能保证计算结果的正确性。通过鼠标点击主菜单中的“设置”菜单项可进行各项设置。图4.1.6 原始数据类型选择一、选择反演的重磁场类型点击“设置”菜单项中的“选择反演场类型”，弹出图4.1.6所示的对话框。根据实测场的数据类型以及剖面距离单位，鼠标点击选择对话框中相应的场类型选项和距离单位，按“确定”完成。二、颜色设置设置原始数据曲线、计算数据曲线、数据区、模型区以及所选部分模型的颜色，可以选择弹出基本颜色表中的颜色，也可以通过“规定自定义颜色”按扭自定义颜色。三.选择模型移动方式和原始数据外观模型移动功能是针对共点或共边的相连模型而言的，包括三种方式，即作为一个整体移动；脱离相连模型移动；不脱离，相连模型不移动，但受到拉伸而相应变化。用户可根据自己需要任选其一。原始数据外观包括三种形式,即“点”、“线”和“点加线”， 用户可根据自己需要任选其一。四.设置地磁场参数以及剖面方位角图4.1.7 地磁场参数输入点击“设置”菜单项中的“地磁场参数和剖面方向”，弹出图4.1.7所示的对话框。对话框中的四个选项需要正确设定。地磁场倾角和地磁场偏角是针对T而言的；如果已知物性参数为磁化率，则必须给出地磁场强度；无论反演哪一种场，都需要给出剖面方位角。缺省情况下，测线方位角为零度，并以第一个模型的磁化倾角、偏角作为地磁场的倾角、偏角。五.设置模型角点加/不加标志、设置角点的有效范围为了直观的看到模型的角点，可以为其加上标志。并根据需要为角点标志其设定范围大小。六.其它设置可以通过选择“模型区放大一倍”和“模型区减小一倍”来设定模型区的大小；可以通过选择“绘重磁场零值线”和“绘剩余剖面曲线”来决定在正反演过程中是否要将重磁场零值线和剩余剖面曲线绘出。第三节 编辑修改一 建立模型在模型区，如果Ctrl键被按下时，单击左键，则建模开始，所围多边形即为新建模型。当在第一个角点再次单击时（即多边形闭合），则该模型的截面形态确定。立即弹出图4.1.8对话框。接下来可以修改对话框中列出该模型的物性参数（其参数缺省情况是上一模型的参数），如果输入的磁性参数为合成的磁化强度、磁化倾角和磁化偏角，则可单击对话框的“帮助”按钮，会有一说明各参数的意义的对话框出现。如果输入的磁参数为磁化率，单击“磁化率”按扭，即可弹出图4.1.9磁化率输入对话框。正确输入各参量后，单击“合成计算”按扭，何以看到合成后磁性参数值。同时还可以为模型选择填充图案。图4.1.8模型参数输入二 编辑修改模型1 模型角点编辑a.增加角点:Ctrl+鼠标右键单击。在Ctrl键按下状态，光标移到模型需加角点的边附近，单击鼠标右键，则光标位置处有一新的角点插入此边的两角点之间。在两个模型的公共边也可以增加角点。b.移动角点：SHIFT+左键按下拖动。当光标落在模型角点的有效范围里时，光标的移动则会拖动该角点，该角点所牵涉的相关模型的相关边也会变化，同时，模型的计算场曲线随之实时变化响应。c.删除角点：在某模型的角点上双击，则删除该角点，如果该角点所属于的模型中有某一个已经是三角形了，则弹出一对话框，声明该点不能删除。 2 模型整体编辑a.增加模型:增加模型的操作同前面建模过程相同。b.移动模型：SHIFT+左键按下拖动。当光标落在模型里时，光标的移动则会拖动该模型。如果该模型不图是孤立模型，即与其它模型共点或共边（相连模型），则会以三种方式影响相连模型。（作为一个整体移动；脱离相连的模型；不脱离，相连模型不移动，但受到拉伸而相应变化。）c.删除模型：在已存在的模型里双击，弹出一对话框，单击对话框的“删除模型”按钮，可以删除该模型。d.剖分模型:点击主窗口中的“编辑修改”菜单项，再点击下拉菜单中的“剖分模型”，或者直接点击工具条中的剖分模型按扭，则开始剖分，选中需要剖分模型第一个角点，再选中第二个角点，如果这两个点对模型的剖分合理，则剖分结束，否则可以再单击一下模型剖分按钮，结束不合理的剖分。孤立模型及相连模型都可以由一个模型剖分成两个。e.修改模型参数：在已存在的模型里双击，弹出一对话框，其中列出了该模型的物性参数，可以重新输入各参数。4.1.9 磁化强度合成计算3. 模型区的其它操作图4.1.10 主要功能键 鼠标左键在模型外空白区双击，弹出图4.1.10对话框，其中列出了主要功能键的组合意义（与按F1键相同）。 通过点击主窗口的设置，选择“模型区放大一倍”和“模型区缩小一倍”，或点击工具条中相应的按扭，可以放大或缩小模型区。三 数据区操作1.数据区放大在数据区，按下Ctrl键同时，单击鼠标左健，则开始选择要放大显示的部分数据区范围，第二次单击左键，选择结束，两次单击之间数据被放大成整个屏幕（横向）。此时，屏幕上的一切功能不变。要想还原为原状态，则只需再在Ctrl键按下时，在数据区单击左键即可。2. 数据区的移动SHIFT+左键按下拖动，当光标处在数据区的左、右边时，光标的移动则会移动（水平移动）整个画面；当光标处在数据区的下边模型区附近时，光标的移动则会放大（或）缩小数据区纵向比例。第四节 数据处理一 预处理1.三点圆滑点击主窗口的预处理菜单项，在下拉菜单中点击“三点圆滑”，即可完成对原始场的三点圆滑处理。若用户对圆滑结果满意则选预处理菜单中的“结果替换”， 然后建立模型拟合替换后的场（原始数据并没改变），否则选“取消预处理结果”。若用户想保存预处理结果，则可选择主窗口“输出”菜单项中的“输出预处理结果数据”将预处理结果保存为文件。2.调整剖面水平（背景场设置）图4.1.11 背景场设定点击主窗口的预处理菜单项，在下拉菜单中点击“调整剖面水平”，或者在数据区双击鼠标左键，则弹出图4.1.11对话框，该对话框中指明当前实测场中去除掉多少背景值（当然，并不修改原始观测数据），且对话框坐下角有一状态选择，“自动选择”，如果设当前状态是“自动选择”的话，系统根据模型规模，物性的变化，自动调整其正常背景值，以便使计算场与实测场吻合得较好。否则，即为固定正常背景值去除，此时，对话框允许你输入一给定值作为固定正常背景值。任何时候都可以重新改变状态，或重新输入一固定背景值。此外，正常背景场还可以附加一倾斜背景，按下对话框下面的“附加倾斜”按扭，则有图4.1.12对话框出现，其中给出实际观测数据第一个和最后一个值，你可以参考给出作为背景值要去掉的第一个和最后一个值，倾斜背景场就是你所给的两端点值之连线。图4.1.12 倾斜背景选择3.非线性滤波点击主窗口的预处理菜单项，在下拉菜单中点击“非线性滤波”，则弹出图4.1.13对话框。在对话框中输入要滤波的半窗口宽度和滤波重复次数后，选择你要提取的场，若选择区域场，则滤除部分为局部场，反之则滤除区域场。之后点击“确定”，则弹出一对话框，提示用户非线性滤波完成，若满意则选预处理菜单中的“结果替换”，然后建立模型，拟合结果替换后的场（原始数据并没改变），否则选“取消预处理结果”。若用户想保存预处理结果，则可选择主窗口“输出”菜单项中的“输出预处理结果数据”将预处理结果保存为文件。图4.1.13 非线性滤波参数二 位场转换1. 化极处理图4.1.14 非线性滤波参数点击主窗口的预处理菜单项，在下拉菜单中点击“化极处理”，则弹出图4.1.14对话框，将对话框中的地磁倾角、地磁偏角、测线方位角和空区填充值输入后，选择化极场场类型后，点击“确定”按扭，则弹出一对话框，提示用户位场延拓完成，若满意则选预处理菜单中的“结果替换”，然后建立模型，拟合结果替换后的场（原始数据并没改变），否则选“取消预处理结果”。若用户想保存预处理结果，则可选可选择主窗口“输出”菜单项中的“输出预处理结果数据”将预处理结果保存为文件。若在化极处理之前已对系统进行过设置，则可用对话框中的缺省值。2.位场延拓点击主窗口的预处理菜单项，在下拉菜单中点击“位场延拓”，则弹出图4.1.15对话框。将对话框中的延拓高度和空区填充值输入后，选择延拓方向和要提取的场类型后，点击“确定”按扭，则弹出一对话框，提示用户位场延拓完成，若满意则选预处理菜单中的“结果替换”，然后建立模型，拟合结果替换后的场（原始数据并没改变），否则选“取消预处理结果”。若用户想保存预处理结果，则可选择主窗口“输出”菜单项中的“输出预处理结果数据”将预处理结果保存为文件。4.1.15 延拓参数第五节 输入输出一 输入/输出数据文件说明1. 输入原始数据原始数据顺序为剖面观测点的坐标X、航磁飞行高度Hg（GPS）、地形高程Hd（DTM）及其观测值（T、Za等）。其数据格式为X1，Hg1，Hd1，T1，X2，Hg2，Hd2，T2，其中X1X2Xn，地形高程和或飞行高度取向上为正。2. 输出计算数据计算数据格式与输入原始数据格式相同。3.输入模型数据可以没有初始输入模型，如有，其格式与输出模型一致。4.输出模型数据 输出模型数据包括：组成所有模型的角点x，z坐标，第一个模型物性，以及组成第一个模型的角点序号：第二个模型的物性，以及第二个模型的角点序列。以此类推。模型区的坐标系选择右笛卡尔坐标系，即x方向为剖面方向，自左向右，z坐标垂直向下（与地形z相反），y坐标由里向外。如某模型文件为： 29.991 8.930 41.125 7.827 43.532 13.444 27.182 15.350 19.158 17.857 53.663 14.447 53.763 22.170 20.663 23.073 bodies total vertices 0.100 1.0000e+000 90.0 0.0 -200.000 200.000 12 body1sproperties 1 2 3 4 body 1s series 0.100 2.0000e+000 90.0 0.0 -200.000 200.000 26 body2sproperties 5 4 3 6 7 8 body 2s series 其中，29.991，8.930至20.663，23.073是1至8的角点坐标。第一个模型的物性为：密度（0.100g/cm3)，磁化强度（100.010-2A/M），磁化倾角（90度，相对水平地面），磁化偏角（0.0度，相对剖面X方向），模型的远端y坐标（-200km），近端y坐标（200km）。充填图案（12，输出有，输入模型可以没有）。“1，2，3，4”为组成第一个模型的角点序列，即总角点中的第“1，2，3，4”点组成第一个模型，第二个模型，第三个模型的各参数依次排列。二 数据格式转换1. 转换DOS版数据格式选择主窗口中的“格式转换”菜单项的“转换DOS版数据格式”，弹出一文件输入对话框，输入要转换的文件名，“确定”，则弹出一文件输出对话框，输入转换后输出的文件名，转换完成。此功能主要是针对习惯使用DOS剖面正反演系统用户而设的，通过数据格式转换可以在此系统下直接用DOS剖面数据进行正反演。2.转换线数据格式选择主窗口中的“格式转换”菜单项的“转换线数据格式”，弹出图4.1.16文件输入对话框，输入要转换的文件名，“确定”，则又弹出输入对话框，输入要转换的数据格式类型，输入要转换的线号，“确定”后，输入转换后输出的文件名，转换完成。此功能主要是针对物探部软件室的剖面数据格式（PLOT-DAT输出结果）而设的。，通过数据格式转换可以直接读取软件室剖面数据在此系统下进行正反演。图4.1.16 转换线数据格式3.转换HC-90D数据格式选择主窗口中的“格式转换”菜单项的“转换HC-90D数据格式”，弹出图4.1.17文件输入对话框，输入要转换的文件名，“确定”，则又弹出输入对话框，选择正常场的输入类型，缺省为自动计算（即场值的平均值作为正常场），也可输入一正常场值，输入点距和高度值，“确定”后，给出转换后输出的文件名，转换完成。此功能主要是针对地面磁力仪HC-95输出数据而设的。通过数据格式转换可以直接读取地面磁力仪HC-95输出数据在此系统下进行正反演。 图4.1.17转换HC-90D数据格式三 图形输出及控制设定反演系统对于新建模型的输出打印可以方便地加以控制，输出按一定要求的比例尺的图件，并可在屏幕上直观地模拟显示要打印图件的效果，交互修改，直至满意为止。当需要对缺省打印情况修改时，打开“文件”菜单的“图形打印参数”项，则有图4.1.18图形设定对话框出现，其中有如下参数（这些参数都可以修改）：图4.1.18 图形输出及控制设定1. 标题可以在“标题”下的编辑框中输入文字说明为此图的标题。标题的位置是相对于垂直坐标终点的。“离开图形区”距离是指沿Z轴方向，自Z轴的终点到标题第一个字符之间的距离。“顺着图形区”距离是指垂直Z轴方向，自Z轴的终点到标题第一个字符之间的距离。另外，“字体”按钮，可以选择标题的字体、大小及是否带下划线等。“角度”是指标题字体放置的角度，0为水平放置，90或270则为垂直放置。2.模型与数据区之间的距离模型与数据区之间的距离是指模型区与数据区之间的垂向距离。3.图形处在打印纸中的位置“图形与纸左上角距离”是指整个图形离打印纸左上角的距离。X-方向指沿着剖面方向离纸左边的距离；Y-方向是指沿Z轴方向离纸上边上边的距离。4.X-轴的设置鼠标点击“X-轴”，则有图4.1.19关于水平X坐标轴设定的对话框出现，在该对话框中有如下参数可以修改投定：4.1 坐标轴的长度 首先确定所反演剖面的成图比例尺，计算X轴的长度（对应剖面的实际长度）为多少厘米（缺省为15cm）。4.2.显示箭头轴的终端是否画箭头4.3 主刻度a.选择标示方向：向上、向下、.无；b.主刻度长度；c.刻度间隔：对磁异常而言，该间隔单位是nT，对重力异常而言，该间隔是mGal。d.首刻度值： 如果第一个值小于X坐标轴的最小值，则不标出。e.尾刻度值：如果最后一个值大于X坐标轴的最大值，则不标出。你可以按一下该对话框中的“数据信息”按钮，则有一数据信息对话框出现，对设定标度有帮助。4.4 副刻度 副刻度是指两个主刻度之间的小刻度（参数设置与主刻度相似）。 需要注意的是选择每两个主刻度之间有几个副刻度（缺省为4个）。4.5 标值是指主刻度的标值。包括是否标值。标值方向角度。标值距离主刻度的距离。.标值带几位小数。.标值是否带后辍。.标值的字体选择。4.6 标题设置X坐标的标题（同前面图形标题）。图4.1.19水平X坐标轴设定5.Y-轴的设置设置Y坐标轴（场值坐标轴），与X轴相似（略）。6.Z-轴的设置设置Z坐标轴（模型区垂直坐标轴），设置与X轴相似（略）。这里Z坐标轴长度不影响模型区的纵横向比例。7.打印参数的装载和保存a. 按下“保存”按扭，可以把当前设置保存