无人机海洋航磁测量技术进展与展望

无人机海洋航磁测量具有操作简单、作业效率高、数据分辨率高等诸多特点,是船载海洋磁力测量和航空磁力测量的有效补充,有望成为一种新的海洋磁测技术手段。在详细介绍国内外无人机海洋航磁测量技术及装备发展现状的基础上,基于海洋航磁测量现实需求,提出了开展无人机海洋航磁测量技术的主要难点,为下一步开展技术研究指明方向。     

基于多旋翼无人机的小型海洋磁力数据采集系统设计与实现

海洋磁力测量是一种海洋地球物理调查方法,对于资源勘探、科学考察等都具有非常重要的意义。将便携式的小型旋翼无人机应用于海上进行磁力探测是一种全新的海洋磁力测量手段,本文基于这种全新磁力测量方式的实现需要,设计了一套便携、高精度的航磁数据采集系统。该系统以STM32F407单片机为控制核心,结合FPGA和等精度测频原理,实现了旋翼无人机在航磁任务中的磁力数据、定位数据及姿态数据的实时采集和存储。此外,在航磁任务开始前,可通过Wi Fi实现机载系统自检功能,确保仪器处于正常工作状态,保证任务的执行质量。航磁任务中每3 min进行一次数据保存,任务结束后通过按键再次保存数据,以保证数据的完整性。通过实验室测试和野外实际飞行试验,验证了该采集系统的实用性,同时验证了该系统能够满足野外航磁探测任务的需要。     

波浪能滑翔器走航式波浪要素测量试验分析

海洋中的海水波动作为海洋中一种重要的运动形式,关乎海洋工程建设、航海安全以及海洋能的利用等,因此波浪要素的测量成为海洋科学研究的重要对象之一。针对传统手段在波浪要素定点测量上存在的测点单一、操作复杂、成本较高等问题,提出一种使用无人自主移动平台波浪能滑翔器挂载测波传感器进行走航式波浪要素测量的方案,并与SBF7-1型测波浮标在同一海域进行比测试验。经过试验数据的对比分析,验证了波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案的可行性及存在的不足,为后期优化波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案,实现波浪要素的精准测量奠定了基础。     

从航磁资料延拓出海面磁场

因延拓深度有限,现有的位场向下延拓方法不能从航磁资料向下延拓出海面的磁场.位场大深度向下延拓方法——迭代法,可以从航磁资料向下延拓出海面的磁场,得出与航磁同比例尺的海面磁力图,可大大提高海洋磁测成果的综合利用率.介绍了迭代法位场延拓原理.用迭代法对实际资料进行了处理,讨论了误差产生的原因.对比了迭代法与快速傅立叶变换法(FFT)在位场向下延拓中的效果,迭代法显著优于FFT法.     

海洋磁力梯度测量技术在水合物勘探中的应用

在天然气水合物勘探中,海底的泥底辟和泥火山构造是重要的研究对象。在高分辨率地震剖面解释中,直接识别泥底辟构造存在一定困难,主要因为泥底辟构造和火成岩侵入体在形态上十分相似,容易造成解释的多解性。本文就目前天然气水合物调查中存在的这些特殊技术问题。通过对海上高精度磁力测量技术方法研究、广州海洋地质调查局“海洋四号”船在南海北部东沙海域的海上试验、对试验结果的系统研究分析以及磁测和地震剖面两种手段的综合解释,成功地尝试了用高精度海洋磁测成果中的磁力总场和梯度变化特征来识别水合物勘探中高分辨率地震剖面上的泥底辟构造真伪的技术方法。     

减弱船磁效应对海洋地磁测量精度影响的方法研究

船磁效应一直是影响海洋地磁测量精度的一个重要因素。传统船磁模型只取磁方位角为变量,改正后测线数据存在系统差和船磁影响的起伏变化,给不断累积的地磁数据拼接带来困难。磁正西北和北东方向的测线网受船的感应磁性变化的影响最小,东西向测线之间船磁影响差异最小,而磁南北向测线之间正好相反,据此可从测线布设方案着手减弱船磁效应影响。完备的船磁模型可以兼顾考虑测线航向、地磁总场、磁倾角和拖缆长度的变化,通过不同拖缆长度的主、副测线网交点差平差或三点各两种不同拖缆长度的方位测量,实现地磁异常分离和完备船磁效应的改正。实例说明固定船磁,甚至负的垂直分量,会使船磁效应随纬度出现可观变化,需要完备船磁模型的解算和改正才能解决这个问题。     

不同方式地磁观测数据对磁测精度的影响分析

地磁日变改正数据的合理选取直接关系到海洋磁测的成果精度。通过在南海南部海域布放的一个4 000m长的地磁观测潜标及同步开展的磁力测量,并在收集周边陆域地磁台站数据的基础上,对水体中获得的地磁日变观测数据和水面磁测数据进行综合分析和研究,得到几点认识:(1)浅水海域获得的日变观测数据用于海洋磁测数据处理时,其测量准确度比深水海域的好,且与陆域地磁台站数据曲线的一致性要高;(2)船磁校正曲线是否对称与地磁日变观测数据的合理选取密切相关;(3)在远海区磁测时,为确保详尽记录局部磁扰,建议海底地磁日变观测站应布放于靠近工区、水深较浅的水体之中。     

地磁场模型在海洋磁测资料处理中的应用研究

地磁日变改正是海洋磁测资料处理过程中的一个重要环节。本文利用地磁场综合模型与IGRF模型联合计算了西太平洋某调查工区的地磁日变数据,对比分析了相同位置的海洋地磁日变站观测数据。使用两种不同类型的地磁日变数据,分别对该测区中15条测线进行了磁测数据处理,并对这些测线及其56个交叉点进行了误差分析。研究结果认为:①当用计算数据做海洋磁测的处理时,其交叉点内符合精度在调差前基本满足海洋地质规范的要求,在调差后完全符合海洋地质规范的要求,但使用计算数据的精度低于实测数据。②磁静时,计算日变曲线和实测日变曲线拟合程度高;磁扰时,两者幅值差异较大,磁扰越强相关系数越小。磁情指数K4时的模型计算数据,建议谨慎使用或不使用。     

水下磁目标探测线间距确定方法

测线间距的确定是海洋磁探测技术设计的重要内容。从磁偶极子磁场出发,推导出一个简单的测线间距计算公式,对提高磁探测效率具有重要意义。     

应用傅立叶级数计算船尾磁场

船磁改正是海洋磁力测量的重要内容。将船磁分离为固有磁和感应磁两部分，从原子磁矩理论出发分析了固有磁与感应磁的影响规律，提出了采用傅立叶级数法处理船磁改正的新方法，并以实例试算证明该法的优越性。