面向地磁导航的位场延拓空间域算法研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈龙伟 著

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• 地磁导航
• 位场延拓
• 空间域算法
• 地球物理
• 导航定位
• 信号处理
• 数学模型
• 算法研究
• 数据处理
• 地球科学

店铺： 黄金屋图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118102710

商品编码：29779081343

包装：平装

出版时间：2015-10-01

基本信息

书名：面向地磁导航的位场延拓空间域算法研究

定价：50.00元

作者：陈龙伟

出版社：国防工业出版社

出版日期：2015-10-01

ISBN：9787118102710

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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陈龙伟、曹聚亮、吴美平、吕云霄编*的《面向 地磁导航的位场延拓空间域算法研究》以水下惯性／ 地磁匹配组合导航为研究背景，对平面位场延拓问题 （包括平面位场向上延拓和平面位场向下延拓）和曲面 位场延拓问题（包括平化曲和曲化平）进行了深入分析 ，提出了一套系统的空间域解决拉普拉斯方程边值问 题的新方法，研发了快速、稳定的实用位场延拓算法 ，较好地解决了平面位场向下延拓和曲化平不稳定问 题和算法时间效率问题。
　　本书共包含7部分内容，包括：绪论，位场延拓 问题的基础理论，平面位场延拓频率域算法及改进， 平面位场向上延拓空间域BCE 算法，平面位场向下延 拓空间域CGLS-BCE 算法，曲化平空间域CGLS-SI- BCE 算法，总结及展望。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《地磁场解析与应用：位场方法进展》 内容简介 本书深入探讨了地磁场作为一种天然存在的向量场，其丰富的空间信息及其在地质勘探、地球物理研究、导航定位等多个领域的重要应用。重点聚焦于位场理论在解析地磁场空间分布特性方面的强大能力，并在此基础上，详细阐述了适用于不同尺度和分辨率的地磁异常信息提取与增强的空间域位场延拓算法。全书力求从理论到实践，构建一个系统而详尽的地磁场解析与应用框架，旨在为相关领域的研究人员、工程师及研究生提供一本兼具深度与广度的参考书籍。 第一章 绪论 本章首先概述了地磁场的基本概念、来源及其在地学和工程技术中的关键作用。从宏观的地球动力学过程到微观的岩石磁性，层层递进地展现了地磁场的复杂性与重要性。随后，引出位场理论作为描述和分析地磁场等势面形态的数学工具，强调其在揭示地下地质体、构造以及其他扰动源产生的异常磁场信息方面的独特优势。在此基础上，明确本书的研究目标和主要内容，即系统梳理地磁场位场解析方法，特别是近年来在空间域算法方面取得的新进展，并探讨其在实际应用中的挑战与机遇。 第二章 地磁场基础理论 本章系统回顾了与地磁场相关的基础理论知识，为后续章节的深入研究奠定坚实的基础。 地磁场的起源与特性： 详细介绍地磁场的主要来源，包括地核发电机理论、地壳和地幔的磁性物质贡献，以及外源性磁场（如太阳风与地球磁层相互作用）的影响。阐述地磁场的偶极子成分、非偶极子成分以及短期变化成分，理解地磁场随时间和空间的演化规律。 地磁场的数学描述： 引入地磁场作为一种向量场，从其在三维空间中的分量（地磁场总强度F、地磁场北向分量X、地磁场东向分量Y、地磁场垂直分量Z）以及地磁场倾角（I）和地磁场偏角（D）等参数进行详细描述。解释这些参数在不同地理坐标系和地磁坐标系下的转换。 位场理论与地磁场： 深入阐述位场理论在描述地磁场中的应用。解释为什么地磁异常可以被视为由地下磁性体产生的位场扰动。介绍泊松方程、拉普拉斯方程等在位场分析中的核心地位，以及它们如何连接源体分布与观测到的位场。 磁性体的基本概念： 介绍岩石和矿物的主要磁性类型（顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性），以及它们对地磁场产生的贡献。解释磁化强度、磁化率等关键参数，以及它们如何影响地磁异常的形态和强度。 地磁场异常的产生机制： 分析地质体（如火成岩体、沉积岩层、断裂带、矿体）在地磁场中引起的磁性差异，导致观测到的地磁异常。区分构造性异常和岩性异常，以及它们在图谱上的不同表现。 第三章 位场延拓的空间域算法 本章是本书的核心内容，系统介绍并深入分析了用于地磁异常信息提取与增强的空间域位场延拓算法。 位场理论的积分表示： 回顾位场理论中，利用格林函数或泊松积分公式表示观测到的位场与地下源体分布之间的关系。重点讨论这些积分公式在实际应用中的计算方法和限制。 向上延拓与向下延拓： 详细阐述向上延拓和向下延拓的基本原理。向上延拓旨在去除高频噪声，平滑场源，使异常源的边界更加模糊，突出场源的整体形态；向下延拓则旨在增强近地表场源的响应，揭示更精细的地质构造和异常体，但对噪声敏感度较高。 基于傅里叶变换的延拓算法： 介绍利用傅里叶变换将空间域问题转化为频率域问题，从而简化延拓运算的方法。详细讲解向上延拓和向下延拓在频率域的数学表达式，以及它们在处理大地磁数据时的适用性、优点（计算效率高）和缺点（易受边界效应影响）。 基于卷积的延拓算法： 阐述利用卷积定理，通过卷积核与观测数据的卷积来实现位场延拓。重点分析不同形式的卷积核（如高斯核、指数核等）对延拓效果的影响，并讨论其在离散化数据处理中的实现方式。 基于重构的延拓算法： 探讨利用有限数据反演或重构地下源体模型，进而计算任意高度的位场的方法。介绍例如基于正则化方法的反演技术，如何通过约束模型求解，获得更可靠的延拓结果。 向上延拓与向下延拓的应用与区别： 详细比较向上延拓和向下延拓在实际应用中的区别。例如，向上延拓常用于区域异常的提取和背景场的剥离；向下延拓则用于精细构造的识别和浅层异常体的定位。通过具体实例分析，说明不同延拓方式对地质解释的影响。 全域与局部延拓策略： 讨论根据研究目的和数据特点，选择全域延拓（一次性处理整个数据集）还是局部延拓（对特定区域进行精细处理）的策略。分析不同策略的优缺点和适用场景。 多尺度延拓方法： 介绍如何通过组合不同尺度（不同高度或不同频率成分）的延拓结果，以提取不同尺度的地磁异常信息，从而更全面地揭示地下地质结构。 第四章 算法的改进与鲁棒性 本章关注如何提升位场延拓算法的性能和可靠性，使其在复杂实际数据中获得更好的应用效果。 噪声抑制技术： 深入研究针对地磁数据中的各种噪声（如测量误差、仪器噪声、地电干扰、空间环境干扰）的有效抑制方法。包括平滑滤波、小波变换、维纳滤波等在位场延拓预处理中的应用。 边界效应的处理： 分析傅里叶变换和卷积方法在处理有限观测数据时产生的边界效应，以及如何通过数据延拓、窗口函数等技术来减小其负面影响。 非线性与非均匀性考量： 探讨当场源非均匀分布或存在强磁化体时，线性延拓算法的局限性，并介绍一些尝试引入非线性或局部调整的改进算法。 基于概率与统计的延拓： 介绍一些利用概率统计方法来处理位场延拓中的不确定性，例如贝叶斯反演方法，如何结合先验信息和数据似然，获得概率性的延拓结果。 多源干扰的区分与剥离： 针对地磁异常可能由多种源体叠加而成的情况，探讨如何利用不同延拓尺度、不同算法组合，以及结合其他地球物理信息，来区分和剥离不同类型的异常贡献。 算法的数值稳定性： 分析不同数值计算方法在位场延拓过程中的稳定性问题，以及如何选择或改进算法以保证计算的精度和鲁棒性。 第五章 实际应用与案例分析 本章通过具体的应用案例，展示位场延拓空间域算法在地磁场解析与应用中的实际价值。 地质构造解释： 区域构造分析： 以一区域地磁异常图为基础，利用向上延拓剥离局部浅层异常，展示区域构造轮廓，如大型断裂带、盆地边界等。 精细构造识别： 通过向下延拓，揭示浅层微地貌、岩脉、地层边界等细节信息，应用于区域地质填图和资源勘探。 矿产资源勘探： 铁矿、磁铁矿探测： 展示向下延拓如何增强铁矿体产生的强磁异常，并利用异常形态辅助推断矿体规模和埋深。 非磁性矿床勘探： 分析非磁性矿床周围围岩的构造性异常，通过延拓技术识别有利的找矿构造。 油气勘探： 盆地构造分析： 利用向上延拓识别盆地基底起伏、构造高点，为油气藏聚集有利区提供线索。 断裂与圈闭识别： 通过向下延拓，精细刻画断裂带、岩性界面，辅助识别潜在的油气圈闭。 工程物探应用： 地下管线探测： 分析城市地下管线（如燃气管、自来水管）周围产生的微弱地磁异常，通过高分辨率向下延拓辅助定位。 场地稳定性评估： 识别地下空洞、不均匀填土等引起的异常磁场，为工程建设提供安全评估依据。 环境地质应用： 地下水系统研究： 分析地层断裂、岩性变化对地磁场的影响，辅助地下水流和富集区的研究。 考古地磁学： 识别古代遗迹（如夯土墙、陶窑）产生的地磁异常，通过延拓技术增强异常信号，辅助考古发掘。 案例的综合解释： 对每一个案例，详细分析原始数据、不同延拓算法处理后的结果，并结合已知的地质资料，给出具有说服力的解释，强调算法的有效性和局限性。 第六章 未来展望 本章对地磁场位场延拓空间域算法的未来发展方向进行展望。 高分辨率与多源融合： 探讨如何进一步提高位场延拓的空间分辨率，并与其他地球物理探测手段（如重力、电法、地震）进行数据融合，以获得更全面、更准确的地下信息。 人工智能与机器学习的应用： 展望将人工智能和机器学习技术引入位场延拓过程，例如利用深度学习进行异常识别、参数反演、噪声去除等，以提升算法的智能化水平和自动化程度。 实时处理与动态监测： 探讨发展能够实时处理地磁数据、进行动态监测的算法，以适应快速变化的地球物理环境和应用需求。 三维位场延拓的深化： 进一步研究和发展适用于复杂三维地质模型的三维位场延拓算法，克服现有二维处理的局限性。 极端环境下的应用： 探索在极地、深海等极端环境下，地磁场位场延拓算法的适应性和创新应用。 参考文献 本书列举了相关领域的经典文献和最新研究成果，为读者提供进一步深入学习的资源。 索引 提供详细的索引，方便读者快速查找书中的关键概念和术语。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是作者在算法实现细节上的精益求精。不同于市面上许多只停留在概念层面的著作，这里的每一个章节都仿佛在为读者搭建一个可操作的工程蓝图。特别是在讨论快速傅里叶变换（FFT）在位场延拓中的应用时，作者不仅给出了标准的公式，还细致地分析了网格划分、零填充比例对计算精度和效率的相互制约关系。这种对“如何高效地做”的关注，使得这本书的实用价值极高。我尤其欣赏作者在对比不同域算法（比如频谱域与直接空间域迭代算法）性能时所采用的详尽测试案例和详实的性能对比图表。这些图表并非简单的定性描述，而是包含了具体的计算资源消耗和误差指标，这对于工程技术人员进行技术选型具有不可替代的参考价值。整体而言，这本书的叙事风格偏向于“技术手册”，严谨、直白，致力于将复杂的数学模型转化为可执行的计算步骤。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验上来说，这本书的组织结构非常清晰，逻辑衔接流畅得如同一个严密构造的数学证明。作者似乎非常擅长将复杂的物理概念分解成易于消化的步骤。例如，在介绍如何利用克里金（Kriging）方法对磁场数据进行空间插值和场延拓的融合时，作者采用了“问题提出—理论基础—具体步骤—案例验证”的模式，使得原本可能枯燥的统计地球物理内容变得生动起来。更难能可贵的是，书中对“信息熵”在位场数据压缩与去噪中的潜在应用进行了前瞻性的探讨，这为未来的研究指明了新的方向。虽然技术细节非常密集，但作者通过精心设计的图示和类比，成功地架起了理论与直观理解之间的桥梁。总而言之，这本书不仅是技术的汇编，更像是一次结构化的思维训练，它教会读者如何用一种更系统、更具批判性的眼光去看待地球物理场的空间处理问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格带着一种冷静且具有批判性的学术气质。它在介绍新的空间域算法时，总是不遗余力地指出其局限性，并将其与经典方法的优势进行对比，这种平衡的视角非常难得。例如，在阐述基于迭代方法的位场分离技术时，作者详细分析了收敛速度与迭代次数的函数关系，并且清晰地指出了在处理大尺度、低信噪比数据时，传统迭代法所面临的陷阱。这种诚实的态度使得读者在学习新技术的同时，也能对现有方法的适用边界有一个清醒的认识。我特别关注了其中关于求解边界值问题的数值稳定性分析部分，作者对条件数和离散化误差的讨论相当深入，为我理解数值计算的健壮性提供了新的工具和视角。整本书在学术深度上，无疑达到了一个很高的水准，适合作为研究生阶段的进阶参考读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论基础的构建上确实下了不少功夫，尤其是对于物理场数学描述的引入，非常扎实。我发现作者在解析早期位场理论时，并没有简单地重复经典教材中的内容，而是结合了更现代的数值分析视角，这一点让我印象深刻。比如，在阐述如何处理数据中的噪声和不完整性时，作者引入了一些我先前未曾深入接触的正则化方法，这对于理解实际勘探数据处理中的挑战至关重要。从内容上看，它更像是一本面向深度研究的工具书，而不是入门指南。它详尽地剖析了位场位移与空间域转换之间的数学等价性，并且通过严格的推导展示了不同延拓算子在特定条件下的收敛性和稳定性差异。对于那些希望从根本上理解位场处理算法的物理机制，而非仅仅停留在调用软件函数的读者来说，这本书无疑提供了极佳的视角。其对边界条件处理的探讨也十分深入，清晰地勾勒出了在实际应用中，如何通过精妙的边界约束来优化延拓结果，避免引入不必要的伪影。

评分☆☆☆☆☆

这本书在探讨地磁异常与源体结构反演的联系时，展现出一种超越传统解释方法的广阔视野。作者并未固守单一的解释模型，而是系统地梳理了从简单偶极子模型到复杂三维磁性体分布的理论过渡。吸引我的是其中关于“非唯一性”问题的讨论，作者并没有回避地磁反演中固有的模糊性，而是深入探讨了如何通过先验信息的有效整合来约束解空间，提高解释结果的可靠性。这种对地质约束与地球物理反演相结合的探讨，体现了作者深厚的跨学科背景。此外，书中对于如何利用位场延拓结果来辅助识别深部磁源的策略，也提供了一种非常系统化的思路。它不是简单地展示结果，而是揭示了从观测数据到地质推断之间的逻辑链条，极大地拓展了传统位场图件的解释深度。