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应用地球物理  2018, Vol. 15 Issue (3-4(2)): 657-667    DOI: 10.1007/s11770-018-0721-6
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任意截面形状和密度分布的二度体重力异常正演快速算法
陈欣,陈龙伟,熊彬,罗天涯
1. 桂林理工大学地球科学学院,广西桂林 541006
2. 桂林理工大学博文管理学院,广西桂林 541006
Fast forward modelling of gravity anomalies of two-dimensional bodies of arbitrary shape and density distribution?  
Chen Xin, Chen Long-Wei, Xiong Bin, and Luo Tian-Ya
1. College of Earth Sciences, Guilin University of Technology, Guilin 541006, China
2. Bowen College of Management, Guilin University of Technology, Guilin 541006, China
 全文: PDF (0 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 针对任意截面形状和密度分布的二度体重力异常计算问题,本文提出一种空间域高精度、快速算法。新的算法利用了二度体重力异常积分表达式的卷积特性,采用矩形网格剖分策略,利用截面为矩形的二度体来逼近不规则二度体,并利用解析公式计算截面为矩形的二度体重力异常;引入Toeplitz矩阵与向量相乘的快速算法来实现组合矩形二度体重力异常的计算,保证算法的计算效率。分别利用截面为矩形、圆形,常密度和变密度的二度体模型,对本文算法的计算精度和计算速度进行了检验,数值实验结果表明,对于10000 × 10000的网格剖分,计算时间不超过6秒。比照现有二度体正演方法,本文给出的方法在保证正演精度的同时,极大提高了正演计算速度。
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关键词二度体   重力异常   正演   Toeplitz矩阵     
Abstract: A spatial domain high-precision and fast algorithm is presented for forward modelling of gravity anomalies of two-dimensional (2D) bodies of arbitrary shape and density distribution. The new algorithm takes advantage of the convolution property of the expression for 2D gravity anomalies, uses a rectangular cell as a grid subdivision unit, and then 2D bodies with irregular cross section is approximated by the combination of 2D bodies with rectangular cross section. The closed-form expression is applied to calculate the gravity anomalies of the combination of the 2D bodies with rectangular cross section. To improve the computation efficiency, the new algorithm invokes a fast algorithm for the implementation of Toeplitz matrix and a vector multiplication. The synthetic 2D models with the rectangular and circular cross sections and constant and variable densities are designed to evaluate the computational accuracy and speed of the new algorithm. The experiment results show that for a grid subdivision with 10000×10000 elements, the computation  costs less than 6 seconds. Compared with the traditional forward modelling methods, the proposed method has significantly improved the computational efficiency while guaranteeing the computational accuracy.                        
Key wordstwo-dimensional bodies   gravity anomalies   forward modelling   Toeplitz matrix   
收稿日期: 2017-01-13; 出版日期: 2020-04-03
基金资助:

本研究由国家自然科学基金青年基金项目(编号:41404106),桂林理工大学科研启动费资助项目,广西自然科学基金创新研究团队项目(2016GXNSFGA380004)联合资助。

通讯作者: 陈龙伟(Email: longweichen_glut@glut.edu.cn)     E-mail: longweichen_glut@glut.edu.cn
作者简介: 陈欣,硕士,现工作于桂林理工大学博文管理学院。2014年本科毕业于桂林理工大学,勘查技术与工程专业;2017年于桂林理工大学地质资源与地质专业取得硕士学位。主要从事重磁正演和反演成像方法研究。 Tel: 18778834970,Email:xinchen_glut@foxmail.com
引用本文:   
. 任意截面形状和密度分布的二度体重力异常正演快速算法[J]. 应用地球物理, 2018, 15(3-4(2)): 657-667.
. Fast forward modelling of gravity anomalies of two-dimensional bodies of arbitrary shape and density distribution?  [J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2018, 15(3-4(2)): 657-667.
 
没有本文参考文献
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