一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块的制作方法

本发明涉及地球物理数据处理，特别涉及一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块。

背景技术：

1、地球物理数据处理是研究地球内部结构和性质的领域，涵盖地质学、地球物理学和计算科学。它解决了地下介质特性和分布的问题，支持资源勘探、环境监测和地质灾害预测。通过采集地震、电磁、地磁、重力等数据，但数据常受噪声和不完整性影响，因此，数据预处理、参数化建模、应用先验信息约束和结果分析验证等模块至关重要。这些模块综合运用可准确估计地下结构，提供支持科学研究和工程决策的关键信息，推动了地球科学和资源管理领域的发展。

2、公开号为cn105929453a的中国发明专利申请公开了一种地球物理数据处理方法，该发明利用了时滞信息，构造了李亚普诺夫函数，从而更有效地考虑了时滞对状态估计性能的影响，该发明的状态估计依赖于线性矩阵不等式解，这提供了一种可靠且有效的状态估计方法，适用于各种实际应用场景。但是该专利缺少先验信息，使得数据处理结果不够准确。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明公开了一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块，包括数据预处理模块、参数化模型建立模块、应用先验信息约束模块、地下结构估计模块、结果分析和验证模块，所述的数据预处理模块对原始地球物理数据进行初步处理和清理，用于对数据进行后续的分析和建模；所述的参数化模型建立模块用于定义描述地下结构的参数化模型，用于后续的数据处理和模型反演；所述的应用先验信息约束模块用于将已知的先验信息融合到模型反演过程中，确保生成的地下结构模型与物理知识一致；所述的地下结构估计模块用于执行模型反演，通过观测数据和先验信息估计地下结构的参数和特性；所述的结果分析和验证模块用于对估计的地下结构模型进行解释、分析和验证。

2、进一步的，进行地球物理数据处理步骤包括，

3、步骤s1，获取原始地球物理数据，对原始数据进行质量控制和清理，清理方法包括噪声滤除和异常值检测；对数据坐标系统进行转换做统一处理。

4、步骤s2，建立参数化模型，根据问题需求和数据特性选择地下结构参数，定义参数化方式；提供初始参数估计，并设置模型约束，所述的模型约束为物理约束和边界条件。

5、步骤s3，在应用先验信息约束模块中引入先验信息，包括地质学、地球物理学的信息和数据，将先验信息表示为概率分布，将先验信息融合到模型反演过程，用于知道参数估计。

6、步骤s4，利用地下结构估计模块对地球物理数据和应用先验信息的模型进行反演，其中反演采用贝叶斯反演方法，通过似然函数和先验分布计算后验分布。

7、步骤s5，通过结果分析和验证模块对估计的地下结构进行解释和分析，比较模型和先验信息的一致性，对不确定性进行分析。

8、进一步的，地下结构参数包括密度、电导率、声速；参数化方式包括层状模型、网格模型、连续函数。

9、进一步的，所述的模型约束包括物理约束和边界条件，所述的物理约束定义地址结构的物理特性；所述的边界条件用于模型在边界条件处的行为合理。

10、进一步的，利用贝叶斯反演进行先验信息约束的步骤包括，

11、步骤s101，定义地下结构的参数化模型，包括描述地下介质性质的参数。

12、步骤s102，确定似然函数，似然函数表示为p(d|θ)，其中d是数据，θ是模型参数。

13、步骤s103，引入先验分布，从先验信息获取数据，先验分布表示为p(θ)。

14、步骤s104，通过贝叶斯定理对观测数据和先验信息结合，计算后验分布。

15、进一步的，所述的结果分析和验证模块包括独立的数据集，所述的独立的数据集用于验证评估地下结构模型。

16、本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过先验信息约束将领域专家知识和已知信息整合到数据处理中，从而改善地下结构模型的准确性，并减少不确定性，使数据处理更可靠。（2）本发明利用先验信息可以作为额外的约束条件，引导参数估计过程，确保估计的模型与领域知识一致，通过合理利用先验信息，可以减少数据处理过程中的计算成本和时间。

技术特征：

1.一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块，包括数据预处理模块、参数化模型建立模块、应用先验信息约束模块、地下结构估计模块、结果分析和验证模块，其特征在于：所述的数据预处理模块对原始地球物理数据进行初步处理和清理，用于对数据进行后续的分析和建模；所述的参数化模型建立模块用于定义描述地下结构的参数化模型，用于后续的数据处理和模型反演；所述的应用先验信息约束模块用于将已知的先验信息融合到模型反演过程中，确保生成的地下结构模型与物理知识一致；所述的地下结构估计模块用于执行模型反演，通过观测数据和先验信息估计地下结构的参数和特性；所述的结果分析和验证模块用于对估计的地下结构模型进行解释、分析和验证。

2.根据权利要求1所述的一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块，其特征在于：进行地球物理数据处理步骤包括，

3.根据权利要求2所述的一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块，其特征在于：所述的地下结构参数，包括密度、电导率、声速；所述的参数化方式包括层状模型、网格模型、连续函数。

4.根据权利要求2所述的一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块，其特征在于：所述的模型约束包括物理约束和边界条件，所述的物理约束定义地址结构的物理特性；所述的边界条件用于模型在边界条件处的行为合理。

5.根据权利要求2所述的一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块，其特征在于：利用贝叶斯反演进行先验信息约束的步骤包括，

6.根据权利要求1所述的一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块，其特征在于：所述的结果分析和验证模块包括独立的数据集，所述的独立的数据集用于验证评估地下结构模型。

技术总结
本发明公开了一种基于先验信息约束的地球物理数据处理模块，属于地球物理数据处理技术领域，包括数据预处理模块、参数化模型建立模块、应用先验信息约束模块、地下结构估计模块、结果分析和验证模块，所述的数据预处理模块对原始地球物理数据进行初步处理和清理，用于对数据进行后续的分析和建模；所述的参数化模型建立模块用于定义描述地下结构的参数化模型，用于后续的数据处理和模型反演；本发明利用先验信息可以作为额外的约束条件，引导参数估计过程，确保估计的模型与领域知识一致，通过合理利用先验信息，可以减少数据处理过程中的计算成本和时间。

技术研发人员：陈后扬,危志峰,廖志伟,吴西全,邹其峰,吴旭
受保护的技术使用者：江西省地质局物化探大队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16