一种消除航空物探数据条带干扰的新方法

(地质矿产部航空物探遥感中心，北京100083)

航空物探成果图中的“条带化”(以下不带引号)现象广泛存在于各种参数成果图和转换处理图中，尤其是航空伽马能谱测量成果图中。图中的条带不仅影响了地图的美观，而且扭曲了地质构造特征，给解译工作带来不便。因此，对剥离方法和技术的研究受到了国内外同行的广泛关注。已公布的方法主要有:波纹滤波法(王茂基等，1991)、图像复原技术(张玉军等，1990)、大气氡日变化观测与校正(水恩海等，1987)和相关分析法(A.A .格林)1986)、上测探针法(Foote，1968)、在大

条带产生的原因相当复杂，大致可以包括两个方面，即测量条件不一致(气象、温度、湿度、时间、大气辐射背景、飞行高度等。)和不恰当的数据处理。虽然条带的成因是多种多样的，但有一个共同的特征，即沿测线的长波异常和垂直于测线的矩形波异常(阶梯状)。因为任何地球物理异常都具有连续渐变的特点，不存在阶跃性跳跃，所以可以设计专门的滤波器来去除波段干扰。

第一，方法原则

条带，本质上是出现在航空地球物理图中，沿测线方向延伸的具有一定宽度的条状场值增减剖面。其特征在于沿测线方向的长波长和垂直于测线方向的阶梯状特征。换句话说，条纹是文化的例外。因为区域地球物理场具有连续渐变的特点，不存在阶跃性跳跃。因此，理论上可以设计特定的滤波器去除该波段，同时最大程度地保留区域地球物理场的固有特征。

(一)定向滤波法

由于条纹是沿测线方向分布的长波长异常，理论上可以通过方向滤波分离出条纹异常。通过对比异常在空间域和频率域的主要特征，可以得出以下结论:空间域对水平叠加异常有较大的分辨率，而频率域对垂直叠加异常有较大的分辨率。因此，条纹的方向滤波方法应该在空间域进行。

假设测量数据P(x，y)由真实数据f(x，y)和条带数据t(y)组成，即

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其中x是勘测线方向，y是垂直勘测线方向。对于作用于P(x，y)的一维过滤算子H(x ),有

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如果一维滤子算子H(y)作用于H(x)P(x，y)，则有

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公式(2)减去公式(3 ),得到

S(x，y)=H(x)f(x，y)-H(y)H(x)f(x，y)-H(y)t(y)

然后是

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通过人机交互或者统计分析，可以找到一个合适的H(y)使S(x，y)→0，所以有

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将方程(5)代入方程(1)并移动各项，得到数据校正的计算公式如下

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(二)级差商法

如前所述，条带是沿测线方向分布的相同形状的条形码。因此，可以通过增强、计算机识别和人机交互来提取和消除条带异常。

1.剥离例外类型

从平面上看，条形类似于条形码。然而，条带数据和有用数据混杂在一起，仍然没有合适的过滤器将它们完全分开。因此，通过研究条带在垂直测线横断面上的表现形式，提出了识别和分离条带的方法。

在横截面上，条带呈阶梯状。如果沿剖面计算水平差商，可以得到单脉冲异常、双脉冲异常、正负脉冲异常和多脉冲异常，如图1所示。

图1条带异常理想模式图

1-原始场曲线无条带；2-带条带的原始场曲线；3-无条带的水平差商曲线；4—带条带的水平差商曲线

2.条带异常的增强

在实际工作中，除了条纹的水平差商外，各种误差也会引起上述脉冲异常。因此，有必要对条带和压制误差引起的脉冲异常进行增强。

首先，需要沿测线方向对原始数据进行滤波，以减少随机误差的干扰。其次，截面应设置在静场中，以减少有用异常的干扰。其次，对水平差商进行指数或幂变换，以增强条带异常(因为条带异常的水平差商脉冲的幅度通常大于偶然误差引起的脉冲异常)。图2示出了功率变换之前和之后的水平差商的轮廓曲线。改造前剖面曲线(1)有明显的弱跳跃异常；变换后的剖面曲线(2)只有条带异常，弱跳跃异常基本不存在。

3.带状异常的识别

经过上述增强和压制后，条带状异常通常表现为强陡峰异常，其他成因异常则为弱峰异常或宽缓异常，如图2所示。从图中可以看出，目视法可以很好地区分条带状异常和非条带状异常。类似地，可以设计适当的应变过滤器来识别条带异常。

图2条带异常强化前后的对比图。

1—增强前；2-增强后

4.异常条带的去除

设异常条两边的水平差商为△P1和△P2，则异常条内的点可以用这两点的值进行线性插值。对所有条带异常进行插值后，沿剖面积分得到去除条带后的区域场。为了便于理解，下面给出几个例子。

有一个截面数据序列{-60，-50，-40，50，60，-30，0，10，20}，其一阶前向差商△P为{*，10，10，90，65438。10，10，10，10，10，{ 10 }(*为无值)，则去除条带后的横断面数据序列F为{-60，-。上述过程可以在图3中示出。

上面的例子表明，这种方法不能通过传统的过滤方法使条带变平。因此，该方法能够很好地保持真实数据的分布特征。图4是校正前后的真实截面图，进一步表明了该方法的有效性。

图3水平差分法分条过程示意图

a-原始横截面p；b-原始水平差商△P；c-校正水平差商△f；d-校正截面

图4康古尔塔格地区横断面曲线对比

1 ——原始断面曲线；2-校正的轮廓曲线；3—校正前的水平差商曲线；4-校正水平差商曲线

5.原始数据中的条带数据被消除。

其中m个截面P1(l=1，2，...，m)，并且校正后的数据是F1，则可以如下获得该区域中第I行j点的校正值

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因此，I线j点的校正值为

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其中pij和fij分别是I线j点校正前后的值。

二、应用实例

针对上述方法开发了基于PC机的应用软件，并用于处理青海柴达木盆地和新疆康古尔塔格地区的航空伽马能谱测量数据，以及甘肃潮水-雅布赖盆地和新疆伊犁地区的航空磁垂直一阶导数数据，取得了良好的效果。下面介绍在康古尔塔格地区的应用。

(1)康古尔塔格地区航空物探及地质概况

1990年，航空物探遥感中心在新疆康古尔塔格完成了1:2.5万、面积6300km2的航空物探(磁、电、伽马能谱)综合调查，测线为南北向，获得了高质量的原始数据。尽管如此，在航空伽马能谱的平面等值线图上，仍有明显的南北方向的条带分布(图5)。该区主要地质构造格架(图6)如下:北部以康古尔塔格深大断裂带为主，两侧次级断裂基本走向西北、东北和近东西；雅满苏断裂带是南部的主断裂带，其两侧的次级断裂为北西向和北东向。该区放射性元素含量高的地质体主要为中酸性侵入岩，其长轴方向与该区断裂构造分布方向一致。此外，从航磁结果图可以看出，本区没有南北向的主要地质构造。因此，航空伽马射线谱图中的谱带是非地质来源的，应该被消除。

(2)剥离处理

由于篇幅所限，本文仅介绍航空伽马能谱钾含量数据中消除条带干扰的过程。

图5康古尔塔格地区航空伽玛能谱钾含量原始数据等值线图。

图6康古尔塔格地区地质构造示意图

1-中酸性侵入岩；2-秋格敏塔什-黄山韧性剪切带；3-阿奇山-亚曼苏岛弧带；4-吐哈坳陷；5-断裂

1.方向滤波法的条纹处理

根据本区局部地质体南北方向的长度(或宽度)可达10km，带状异常一般贯穿南北，反复试验表明，测线沿线滤波半径为15km时效果较好。

当沿垂直于测线的方向滤波时，测试不同滤波半径R下的条带效应。当r为1km时，可以去除大部分条带(一般是宽度较小的条带)，同时区域场基本不失真。当r值逐渐增大时，去除的波段越来越多，同时区域场的畸变现象也逐渐显现出来。当r达到9km时，地图上不再有条纹，但区域场也出现了明显的扭曲。

2.水平差分法剥离工艺

首先，滤波半径沿测线方向为0.7km，抑制了噪声等因素可能对异常识别带造成的干扰。然后把过滤后的数据做成图像，显示在电脑屏幕上；在没有明显异常的竖条上划一条横线切割出剖面数据，用专用软件计算出剖面数据的横线微信业务并显示在电脑屏幕上(图4)，然后用目测的方法标出条带的位置，电脑会自动进行校正；最后，用图像显示、检查和校正结果。上述过程重复了几十次，得到了满意的结果。

图7康古尔塔格地区航空伽玛能谱去条带后钾含量等值线图。

3.水平差分业务法和方向滤波法在剥离过程中的综合应用。

首先，水平差分法重复十余次，直到图像中不再出现宽而强的条带异常。然后将上述结果沿滤波半径为15km的测线进行滤波，得到区域异常。沿垂直于测线的方向以0.8km的滤波半径进行滤波，可以较好地消除条带异常。最后，用上述结果对原始数据进行校正，得到校正后的数据，如图7所示。

通过对比图5、图6和图7可以发现，校正后的数据很好地保留了原始数据的基本特征，条带干扰不再存在，从而为解释人员提供了质量更可靠的原始图。

三。结束语

为了更好地说明航空物探数据，在成图前应排除包括条带在内的各种干扰。本文提出的条带化方法已在四个工区应用，结果表明:①在消除条带干扰的同时，较好地保留了原始的基本特征。②水平差商业法和方向滤波法各有优缺点。前者保真度高但繁琐，后者方便但保真度低。两种方法配合使用时，前者用于去除宽度和幅度较大的条带，后者用于去除宽度和幅度较小的条带，效果更好。

与国内外现有方法相比，该方法具有以下优点:①该方法不仅可用于处理航空伽马能谱测量数据，也可用于处理航磁数据；(2)由于这种方法校正了背景场，所以不会造成异常失真，这是保持原始数据基本特征所必需的；(3)开发的软件通过人机对话集成，中间结果以彩色图像显示，使划线过程简单明了，专家可以随时控制划线过程。

参考

1.熊。磁(重)异常的转换与滤波技术。北京:冶金工业出版社，1990。

2.航空物探解释方法及应用。北京:地质出版社，1992。

3.《绿色的一个》，王鸿等译。利用通道间关系校正航空伽马辐射数据。航测遥感，1989，(4): 92 ~ 98。

一种消除航空物探数据条带干扰的新技术

范正国

(航空物探遥感中心，北京100083)

摘要

航空地球物理图中的条带干扰是一个尚未圆满解决的难题。本文提出了两种消除航空物探数据条带干扰的新方法。该技术根据区域地球物理场的渐变特性，条纹干扰沿测线的长波长特性，以及条纹干扰垂直于测线的阶跃突变和短波长特性，采用条纹边缘增强技术和计算机(视觉)识别技术提取条纹干扰数据，并采用特殊的滤波器消除条纹干扰。实践表明，该技术不仅能消除条纹干扰，而且能较好地保留原始数据的基本特征。