起伏飞行在航空重力测量的应用研究

从理论上分析了起伏飞行测量对GT航空重力测量的影响程度;为了有效地验证起伏飞行的测量效果,开展平坦地形、起伏地形下的一系列缓起伏飞行测试,并分别对GT-2A直升机、固定翼航空重力缓起伏飞行测量结果进行了评价;测试结果表明:采用坡度不超过3.0°(爬升率约1/20)的缓起伏飞行方法是可行的,其重复测量内符合精度均小于0.7 m Gal,满足了高精度测量的要求。     

航空重力数据的等波纹FIR低通滤波试验

为解决航空重力测量中的核心技术之一——强噪声背景下提取微弱重力异常信号的问题,根据等波纹切比雪夫逼近理论,采用瑞米兹（Remez）交换算法设计等波纹线性相位FIR低通滤波器,利用模型数据对该方法进行了验证,并通过GT-1A型航空重力系统测量数据进行滤波试验。结果表明,基于Remez交换算法设计等波纹线性相位FIR低通滤波器,在自由空气重力异常获取的滤波试验中,能获得与GT-1A系统卡尔曼平滑滤波相同的效果。     

基于交叉点不符值统计的航空重力测量质量评估方法

介绍了一种航空重力测量质量评估方法,即通过统计一个架次飞行的测线与全区所有切割线交叉点空间重力异常不符值均方差得到架次/测线精度指标,以实现对每架次测量质量进行量化评估的目的。利用该方法对3个GT-1/2A航空重力测区原始数据按架次进行了计算和统计,得出了架次/测线精度指标统计分布规律,为航空重力测量质量控制提供了新的方法和参考指标。     

航空重力异常估计方法研究

探讨、研究了航空重力异常估计方法,基于卡尔曼滤波平滑技术,研制了航空重力异常估计软件。研究表明:采用该软件进行重力异常估计,与引进的GT-1A系统软件的数据处理结果相比,其差值的标准偏差在1 mGal之内。     

大连周边海域航空重力调查方法及重要成果

为加强海洋地质调查工作,中国地质调查局组织实施了海洋航空地球物理探测及应用项目,在大连海域及其周边,应用GT-1A航空重力测量系统,开展了1∶20万航空重力调查工作,获取了高质量的航空重力数据9.4万测线km,原始测量总精度达到1.27×10^-5 m/s²; 形成了一套覆盖渤海东部、北黄海、辽东半岛和山东半岛的航空重力系列图件,填补了研究区内航空重力资料的空白。通过综合解释与研究,在基底构造形态分析、主要构造单元边界厘定、断裂构造分布特征研究以及局部构造异常圈定等方面取得了重要成果,为研究区海洋区域地质调查、渤海和北黄海的油气资源调查、海陆过渡区关键地质问题的解决提供了重要依据。     

航空重力测量数据的小波滤波处理

"滤波技术"是航空重力测量数据处理中的关键性核心技术之一。针对"小波"滤波这一核心技术,本文研究、设计了小波低通滤波器,用于航空重力测量数据处理。基于小波包分析方法,按估算的小波包分解层次对应的信号频率范围、低通滤波器的截止频率和小波包系数频率由小到大节点的排列顺序,优化设计小波包树。研究分析了不同小波的主要特性,选用正交或双正交小波,采用本文提出的阈值处理方案和设计的小波低通滤波器,对GT-1A航空重力勘查系统的测量数据进行了滤波试验研究。结果表明,上述滤波方法和阈值处理方案是可行的,在选用的小波中,离散Meyer小波滤波器滤波效果最佳,获得与GT-1A系统滤波结果几乎同样满意的滤波效果,二者滤波结果的均方差值在0.2～0.3 mGal之间。     

平台式航空重力勘查系统国产化研究

针对深地资源勘探等应用对航空重力测量精度的要求,在前期研究基础上,研制并集成了平台式航空重力勘查系统。该系统为"三轴稳定平台+石英挠性摆式加速度计"的平台式航空重力仪,重力仪采用自标定技术和平台姿态误差实时估计和修正技术,并配备了导航定位系统、减振系统、无人值守系统和数据处理软件等。飞行测量数据表明:平台式航空重力勘查系统多架次重复线飞行数据的内符合精度优于0.6×10~(-5) m/s~2(100 s),测量精度达到国际先进水平,可以实现航空重力测量技术装备国产化。     

航空重力数据窗函数法FIR低通数字滤波试验

采用窗函数法FIR低通数字滤波方法,对GT-1A型航空重力系统的测量数据进行了滤波试验研究,获得了一些有意义的结果.试验结果表明,通过选择合适窗形、窗口长度和滤波参数,窗函数法FIR低通数字滤波器是可以在航空重力数据的低通数字滤波处理中发挥应有的作用,获得满意的效果.     

几种新型的航空重力测量系统和 航空重力梯度测量系统

较详细地描述了2个航空重力测量系统:一个系统由俄罗斯科学家设计、制造并进行飞行试验, 命名为GT-1A;另一个系统由加拿大山德尔地球物理公司研制, 命名为AIRGrav。这2个系统都利用惯性稳定平台, 适用于地质调查和普查油气和其他矿产。此外, 简略地评论了航空重力梯度测量系统, 如Falcon, AirFTG, GEDEX^TM和 ARKeX-EGG^TM。     

DGPS在航空重力测量中的应用

基于DGPS在GT-1A型航空重力系统测量中的应用,针对GPS基站的位置精度和选择展开探讨,并对计算获得的空间重力异常结果进行对比分析。对比结果表明GPS基站所用位置值不同会引起测线空间重力异常的水平误差,相同测线经过水平调整后基本保持一致。GPS基站和移动站的距离长短对测线空间重力异常的局部细节幅值有影响,进行水平调整后相同测线间的内符合总精度为0.3 m Gal左右。     

海陆过渡区空地重力数据融合及评价

海陆过渡区是海洋与陆地复合与交叉的地理单元,是资源与环境条件最为优越的地区,将航空重力与地面重力有效融合,形成连续的重力场资料,对海陆过渡区资源与环境评价具有重要意义。本文选择日照—连云港海陆过渡区为示范区,开展了航空重力数据与地面重力数据的融合研究。通过数据整理与对比分析,总结了数据间系统差的确定方法,提出了空地重力数据间一致性与差异性的评估方法,并分别采用剖面和平面两种形式对数据间的一致性和差异性进行了量化评估;在数据量化评估的基础上,采用平面均方根误差法分别对混合法与缝合法的数据拼接质量进行了定量评价,为数据融合方法的选择提供了定量依据。研究结果表明,日照—连云港海陆过渡区航空重力与地面重力数据间剖面上的一致系数为0. 81~0. 99,平面上的一致系数为0. 95,数据间一致性较高,具备较好的数据融合基础;对比试验表明,缝合法对于海陆过渡区空地重力数据融合效果更佳,采用缝合法融合后的重力数据与原始空地重力数据间的均方差分别为2. 63×10 -5 m/s 2 、0. 98×10 -5 m/s 2 ,取得了较好的融合效果。日照—连云港海陆过渡区空地重力数据的融合,为同类地区开展多源重力数据的融合提供了借鉴。     

基于航空重磁特征对突泉盆地构造的认识

为获取突泉盆地航空物探基础地质资料,为油气调查评价提供参考,中国国土资源航空物探遥感中心在该盆地开展了1:10万航空重磁综合调查工作。利用最新的航空重磁资料及实测岩石物性数据,对突泉盆地及其邻区重磁异常特征进行研究,分析航空重磁异常与地层展布、断裂活动、岩浆岩体的分布关系,重点探讨盆地的基底性质。结果表明,研究区航空重力异常与航磁异常在强度、范围、形态、梯度和走向等方面具有一定的规律性,该区断裂体系分布与重磁场特征明显相关,NNE-NE向、NW向及NE向3组断裂明显控制盆地沉积岩体及岩浆岩体的展布,盆地基底由下古生界浅变质岩系和前古生界中等变质岩系构成。     

航空重力减振系统振动测试与分析

航空重力系统测量中,飞机发动机及机载环境引起的高频扰动将会严重影响航空重力系统的测量结果,而航空重力减振系统是有效解决高频振动的主要途径.因此,航空重力减振系统的减振效果,模态参数(固有频率、阻尼比和模态振型)是减振系统结构设计、评价的重要依据.笔者针对航空重力减振系统进行了多项振动试验,结果表明其固有频率避开了飞机发动机的周期振动频率,并且测点1在100 ～ 500 Hz高频中振动传递率在-18 ～-38dB,减振效果显著.     

航空重力弱信号提取的卡尔曼滤波方法研究

航空重力测量以飞机为载体对重力场数据进行采集。由于气流、飞行状态及机体自身振动等因素的影响,航空重力测量原始数据含有大量的噪声,信噪比高达上万级分之一,因此从原始测量数据中获取弱小重力信号成为航空重力测量系统发展的一个技术难题。本文针对航空重力测量系统将通用卡尔曼滤波公式进行了适应性调整,建立了航空重力异常的数学模型,针对系统测量原理提出了卡尔曼滤波状态方程,解决了重力信号与差分GNSS信号匹配、航空重力弱小信号提取的难题。经过实测的航空重力测量数据验证,提出的航空重力数据解算方法能够高精度地解算出航空重力异常,且优于FIR低通滤波器(目前工程上采用)的解算结果,推进了航空重力弱信号提取技术的发展。     

重力和磁力勘探进入新时期

评论了航空重力测量和航空磁测观测技术,认为重力和磁力勘探进入一个新时期的标志是:航空矢量磁测、全张量磁力梯度测量、航空重力测量、重力梯度测量和无人飞行器地球物理探测。     

天津周边海-陆过渡地区航空重力调查及主要成果

随着人类对海洋矿产资源需求的日益增加,海洋基础地质调查对海洋矿产资源勘探具有重要意义。我国海洋地质地球物理调查起步较晚,整体工作程度较低,而航空重力测量作为一种快速高效的地球物理测量方法,对加强海洋基础地质调查研究具有重要作用。2006年我国引进了国际先进的GT-1A航空重力测量系统,并于2011年首次在天津周边海-陆过渡地区开展了1:20万比例尺航空重力测量工作,完成了高质量的航空重力测量数据3万测线公里,在海-陆过渡地区实现了海-陆连续测量,填补了研究区内高精度航空重力测量的空白。阐述了本次航空重力调查工作取得的主要成果,并从航空重力的角度对研究区内石臼坨凸起进行了研究,认为石臼坨凸起基底具有分段性,并圈定出新的基岩凸起构造,为石臼坨凸起油气资源的进一步勘探提供方向; 同时对渤中凹陷正高磁异常体可能的地质成因进行了探讨。对海-陆过渡地区主要构造单元的重力场特征进行研究,在基底和断裂研究方面取得的新认识对海-陆过渡地区基础地质和环境研究具有重要意义。     

航空物探测量中直升机起降点设置及应用

在航空物探测量飞行中,直升机以其机动灵活、出色的超低空性能以及能够沿强起伏地形飞行等特点,获得了业界认可的测量效果。但是直升机续航能力不足的弱点也成为野外飞行作业的首要问题,在测区内设置临时起降点这一方法可以很好地解决直升机续航能力不足的难题。笔者在总结直升机临时起降点设置原则基础上,利用实例说明直升机临时起降点设置方法及直升机飞行测量效率。该方法提高了野外飞行作业的效率,扩大了飞机的测量活动范围,降低了飞行作业的成本。     

Effect and Prospect of Basic Geological Survey Based on Airborne Gravimetry in China

The airborne gravimetry was an important leap and innovation in the world’s history of geophysical exploration. China's first test of the airborne gravity geological survey in the onshore-offshore transitional area of the western and southern part of the Bohai Sea was successful and effective in geology. Based on the airborne gravity data, and combining previous ground gravity, seismic and drilling data etc., we carried out the geological interpretation by forward and inverse methods. The result shows that the airborne Bouguer gravity anomaly was clear, the fracture interpretation was reliable, and the inversion depth of the main geological interfaces was relatively accurate. This airborne gravity geological survey not only filled the exploring gaps in the onshore-offshore transitional area, and realized the geological and tectonic junction between the sea and the land, but also discovered four local gravity anomalies, 11 fractures and three sags or subsags, and so on. The good geological effect of airborne gravimetry not restricted by terrain condition shows that it can be served as a new geophysical method in the exploration of complex terrain physiognomy area such as mountain, jungle, desert, marsh, onshore-offshore transitional area and so on, and has an extensive application prospect in China in the future.