GMFS

Gravity and Magnetic Forward Modeling Software
地球物理重磁正演软件系统（PyQt5 桌面应用）

项目简介

GMFS 是一个用于教学/实验场景的重力与磁法正演小型软件。
项目以 Python + PyQt5 构建桌面交互界面，支持在二维网格上建立简单地质体模型（球体、长方体），计算对应的重磁异常，并进行可视化与数据导出。

当前代码形态偏向毕业设计原型，功能完整可用，但工程化程度（测试、打包、参数校验、文档化）仍有提升空间。

主要功能

• 新建正演项目
  • 磁法正演项目
  • 重力正演项目
• 设置网格参数
  • x/y 范围
  • 行列数（rows/cols）
• 磁法项目支持设置地磁参数
  • T0（地磁场强度）
  • I0（地磁倾角）
  • D0（地磁偏角）
• 添加理论模型
  • 球体模型
  • 长方体模型
• 计算与管理正演数据
  • 磁法分量：△T、Hax、Hay、Za
  • 重力分量：△g
• 可视化
  • 模型：XZ/XY/YZ 投影图、模型三维图
  • 正演数据：平面等值线图、三维曲面图
• 文件导入导出
  • 导入/保存模型（文本格式）
  • 保存正演网格数据（Surfer ASCII Grid，.grd）

技术栈与依赖

• Python 3.x
• PyQt5（界面）
• NumPy（数值计算）
• Matplotlib（绘图，可视化）

建议使用虚拟环境安装依赖。

项目结构

GMFS/
├─ MainWindow.py                     # 程序入口与主窗口
├─ Ui_MainWindow.py                  # 主窗口 UI 代码（由 .ui 转换）
├─ aboutDlg.py / Ui_aboutDlg.py      # 关于对话框
├─ ForwardCenter/                    # 左侧“正演操作中心”
│  ├─ ForwardCenterWidget.py         # 核心交互逻辑（树、菜单、动作）
│  ├─ ForwardProjectManager.py       # 多项目管理
│  ├─ Ui_ForwardCenterWidget.py      # UI 代码
│  └─ *.qrc / *_rc.py                # 资源
├─ UI/                               # 业务模型与各类对话框/绘图
│  ├─ ForwardProject.py              # 核心计算（重磁正演）
│  ├─ model.py                       # 球体/长方体模型参数
│  ├─ matplotlibWidget.py            # Matplotlib 嵌入 Qt 组件
│  ├─ *Dialog.py                     # 参数设置与结果展示窗口
│  ├─ Ui_*.py                        # 由 .ui 转换生成
│  └─ *.ui / *.qrc / *_rc.py         # Qt Designer 源文件与资源
└─ README.md

快速开始

1) 安装依赖

pip install pyqt5 numpy matplotlib

2) 运行程序

在项目根目录执行：

python MainWindow.py

使用流程（推荐）

1. 新建项目（磁法或重力）
2. 设置网格参数（范围与分辨率）
3. （磁法项目）设置地磁参数
4. 添加模型（球体/长方体），输入几何与物性参数
5. 添加正演分量（如 △T 或 △g）
6. 查看等值线图 / 三维曲面图
7. 按需导出模型与正演网格数据

软件需求与示例图

软件需求

示例结果图

重力阶梯模型

重力背斜模型

磁法台阶模型

磁法背斜模型

数据与文件格式

模型文件（导入/导出，.txt）

模型文件为纯文本，按行顺序写入。大致结构：

1. 项目类型（0 磁法，1 重力）
2. 模型数量
3. 每个模型依次写入：
   • 模型类型（0 球体，1 长方体）
   • 几何参数（中心、半径或长宽高）
   • 物性参数（磁化率 K 或密度 density）

正演网格数据（导出，.grd）

导出为 Surfer ASCII Grid (DSAA) 格式，包含：

• 文件头 DSAA
• 网格尺寸 nx ny
• x 范围 xmin xmax
• y 范围 ymin ymax
• 数据最小/最大值
• 网格数据矩阵

代码说明

• 正演计算核心：UI/ForwardProject.py
  • 重力与磁法不同分量的计算在 calculateForwardData() 中完成
  • 支持多个模型叠加
  • 模型参数变化后自动触发数据重算与图形刷新
• 交互控制核心：ForwardCenter/ForwardCenterWidget.py
  • 管理树节点、右键菜单、参数对话框
  • 负责模型和正演数据的新增/删除/显示/保存

已知限制

• 暂无自动化测试与 CI
• 以交互式桌面应用为主，未提供命令行批处理接口
• 物理模型目前仅包含球体与长方体
• 参数输入与异常处理可进一步加强
• 尚未提供正式发布包（如 exe）

后续可改进方向

• 增加更多几何体与正演分量
• 提供工程文件保存/加载（项目级）
• 增加单元测试与数值结果校验
• 增加打包脚本（PyInstaller）与一键发布
• 增加英文文档和示例数据

许可证

本项目采用 MIT License，详见 LICENSE。