正则化向下延拓方法在海洋重力异常弱信号提取中的应用
海洋重力测量是在距离海底一定高度的海面上进行的，尤其是西南印度洋勘探区域，水深达2-4km。本文提出一种新的正则化向下延拓方法并将其应用于海洋重力异常的弱信号提取，包括两方面的内容：位场向下延拓和位场分离。在空间域，位场向下延拓的数学模型是将第一类Fredholm积分方程化为一个线性方程组，是典型的不适定问题。Tikhonov正则化方法是求解此类问题的有效方法，但是常数正则化参数在压制噪声的同时也对解的低频成分造成了过多的压制。为解决这个问题，结合奇异值分解和Tikhonov正则化引入一个新的正则化矩阵。数值实验表明，这个新的正则化矩阵能使向下延拓在压制噪声的同时也能保证延拓结果具有更好的保幅性。位场向下延拓的结果使其深、浅源在频谱上更清晰更容易区分，因此可采用匹配滤波方法进行位场分离。利用向下延拓方法提取海洋重力异常弱信号的步骤有：（1）利用新的正则化方法对船测重力异常（布格异常）向下延拓至海底；（2）对向下延拓结果求其对数功率谱，分析不同深度源的频率成分和视深度；（3）采用匹配滤波方法剥离浅源成分，得到重力异常深源弱信号。本文首先对新的正则化向下延拓方法进行模型试验，验证其正确性和有效性；然后对同一模型分别应用本文的方法和上面提到的三种直接位场分离的方法进行深部弱信号提取，数值实验结果表明，与直接位场分离方法相比，将向下延拓与匹配滤波方法相结合提取深部弱信号更有效，最后将此方法应用于大洋30航次船测重力数据处理中，得到西南印度洋勘探区域的深部重力异常分布图，为该区的解释工作提供进一步参考。
海洋勘探 重力测量 弱信号 提取工作 正则化向下延拓法
郭志馗 陈超 陶春辉 吴招才
中国地质大学 地球物理与空间信息学院 湖北省地球内部多尺度成像重点实验室 武汉 430074 国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室 杭州 310012
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1644-1644
2015-10-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）