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。     

新型国产无人机航磁系统的应用研究

无人机航磁测量是现今海洋磁测的新技术新方法之一,可解决在海岛礁、海岸带以及冰面覆盖海域等复杂海区中实施高精度、高分辨率磁测的技术问题.采用我国自主研发的海洋磁测最新科研成果,通过两次飞行测量试验,并对航磁测量数据进行处理、分析和精度评估,得到如下结果:自主研发的航磁系统具有动态噪声小,噪声水平为31.46±22.11 ...     

超低空无人机航磁在海缆探测中的应用实验

为解决近岸海底电缆“最后一公里”高精度探测和定位的技术难题,在构建近岸海底电缆磁异常正演模型,分析正演曲线特性的基础上,引入超低空无人机航磁技术,对阳江风电场密集分布的近岸海底电缆进行探测,验证不同飞行高度对电缆探测效果的影响;计算平面磁异常总梯度模能够减弱局部异常之间的叠加和干扰作用,推断海底电缆走向。实验结果证明：采用观测高度为10 m的超低空旋翼无人机航磁探测,在近岸区域获得了预期探测效果;实验采用平面磁异常总梯度模的计算方法,有效提高了海底电缆的平面解析能力。     

应用于无人直升机海洋航空磁力测量的机载GPS定位系统

无人直升机海洋航空磁力测量工作需要为磁力数据提供精确的位置和高程.根据无人直升机海洋航空磁力测量的实际工作环境和对定位精度的要求,设计了该机载单频GPS定位系统,并进行了模拟试验和野外试验,处理GPS数据采用商业软件.试验结果表明:该机载GPS定位系统满足定位精度要求,可应用于无人直升机海洋航空磁力测量.     

海洋磁力测量仪器系统检验方法研究

高精度的海洋磁力测量对磁测仪器系统的测量精度提出了更高的要求,文中对海洋磁力测量仪器系统检验的内容和动静态检验方法进行了研究,并通过实例验证其可行性。结论表明:所提出的仪器系统检验方法可以消除仪器系统误差的影响,提高海洋磁力测量精度,保证成果的可靠性。     

海洋磁力测量仪器系统检验方法研究

高精度的海洋磁力测量对磁测仪器系统的测量精度提出了更高的要求,文中对海洋磁力测量仪器系统检验的内容和动静态检验方法进行了研究,并通过实例验证其可行性。结论表明:所提出的仪器系统检验方法可以消除仪器系统误差的影响,提高海洋磁力测量精度,保证成果的可靠性。     

一种阵列式海洋磁力测量系统

基于多台海洋磁力仪、测深仪和GPS,研制了数据合成器、水下拖体、电源适配器、数据收录兼导航软件,最终构建了一种阵列式海洋磁力测量系统。该阵列式海洋磁力测量系统具备3个磁力仪通道,动态噪声≤0.3n T p-p,采样率为10Hz,水下部分总重量≤95kg,配迫降翼后入水深度可达22m。该阵列式磁力测量系统曾被应用于董家口港区某锚地的未爆炸物探测,最终确定了多个疑似物位置。     

几种插值法在海洋磁力测量数据格网化中的应用

为获得反映海区磁异常分布的磁异常图,海洋磁力测量数据处理中需要将离散数据通过插值方法进行格网化。给出了几种常用的数据格网化方法,并采用磁异常均匀分布和复杂分布情况对方法有效性进行了评价。结论表明:磁异常分布越复杂,对插值方法的要求越严格,无论是磁异常均匀分布还是复杂分布情况,Kriging法的效果最好,建议在海洋磁力测量数据处理中使用。     

无人机海洋测绘应用进展与展望

无人机作为一种新的测量平台,是卫星遥感和常规航空摄影的有效补充,在海洋测绘领域的应用正在不断拓展,已成为重要的海洋信息获取平台。本文从海洋地形图测绘、环境监测、海冰监测、海洋航磁测量和机载激光雷达测深5个方面系统阐述了无人机在海洋测绘领域的应用与实践现状,指出了发展无人机测绘系统的必要性与意义,并就无人机在海洋测绘领域的发展趋势进行了分析与展望。     

无人机磁矩测量方法

运载平台磁性分布研究和测量是平台选型与航磁设备加改装方案设计的前提与基础。通过无人机磁矩矢量分解及其磁场分量合成,提出一种基于总强度磁力仪的无人机磁矩测量方法,构建了相应的感应磁矩和固有磁矩计算模型,并通过实测数据的分析处理验证其有效性。     

RS-HC3海洋全张量磁梯度系统及其应用

介绍了一套海洋全张量磁梯度系统,专门用于测量地球磁场三分量数据及张量磁力梯度数据,并实时采集设备的定位信息及姿态信息,以便于后续数据处理。系统由两组三分量磁力仪、惯导设备、GPS定位设备、温度/压力传感器等组成,特别适用于测量地磁场矢量空间的磁场变化率,在磁法勘探中的解释效果明显优于单探头标量测量和三探头标量梯度测量。     

地磁日变基值选取对海洋磁力测量精度和成图影响

针对当前海洋磁力测量中地磁日变基值选取方法存在的问题,探讨了按整个测区、每日、每条测线选择地磁日变基值对海洋磁力测量交叉点差值及磁异常图的影响,并通过实例数据进行了分析比较。研究结果表明：虽然不同方法选取的地磁日变基值对交叉点差值的影响都可以通过平差的方法减弱或消除以满足磁测精度要求,但按日、线选取的地磁日变基值会导致磁异常值存在偏差。本文的研究可用于指导作业人员海洋磁力测量数据处理实践,确保海洋磁力测量成果的质量。     

低空旋翼无人机载LiDAR系统在海岛测绘中的应用

低空旋翼无人机载LiDAR系统通过无人机平台集成三维激光扫描仪、定位定姿系统(Positioning and Orientation System,POS)为快速获取海岛、海岸带等测区地理信息提供了一种新的解决方案。首先比较了旋翼无人机LiDAR系统与传统机载LiDAR系统的不同之处,然后在海岛测绘实例中分别使用中海达ARS-100机载LiDAR系统和华测AS-300H机载LiDAR系统进行了同一海岛地形测绘,期间使用GNSS RTK技术采集地面特征点三维坐标作为校核点,检验了两种国产旋翼无人机载LiDAR测量系统在海岛测绘中的定位精度,实验结果表明两种国产设备绝对精度均达到±10 cm以内,验证了旋翼无人机载LiDAR技术在海岛礁测绘中的可行性。     

深海海山区地磁日变观测系统设计及应用

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。深海海山区磁力测量常因缺少测区附近的日变观测数据而使磁测结果得不到准确校正,从而导致磁力数据处理产生较大误差,影响磁法勘探的效果。为提高深海海山区磁力测量日变改正的精度,介绍了一种深海海山区地磁日变观测系统,分别从海洋磁力日变站布设位置的选取、锚系的设计、锚系的布放与回收等方面对已有海底日变站观测系统进行改进,提高了深海海山区海洋磁力日变观测数据的质量,弥补了以往深海海山区地磁日变站的不足,避免以往出现的不能安全回收和故障率高等问题。通过后期实测数据的质量统计与分析,确定本文所采用的方法的准确性与合理性,为深海海山区布设地磁日变站观测系统提供参考。     

海底宏渗漏气体走航式海洋电阻率法探测效果模拟与观测系统设计

为实现海底宏渗漏气体连续调查,提出了一种走航式海洋电阻率探测技术。根据前人原位观测资料和含气水体电阻率特征构建地电模型;采用数值模拟和室内试验方法获得不同参数电阻率映像剖面,分析确定探测剖面异常特征,评价探测效果。在此基础上进一步进行了探测系统设计和实验测试。研究结果表明,走航式海洋电法探测电缆可由2个供电电流极和8个电位测量极组成,电位极距需小于0.05 m;测量可采用偶极装置通过并行采集方式实现。气体分布区表现为高阻异常,异常模式由走航速度、排列长度和气体分布区横向宽度共同决定,可分为7种情形;探测电阻率极大值和气体喷出流速存在正相关指数关系。该技术可实现气体分布范围和喷出速率快速探测。     

调和分析方法在海洋磁力测量日变改正中的应用

针对海洋磁力测量数据处理中面临的磁扰期间的日变改正问题,基于傅立叶级数建立了日变数据处理谐波分析模型;通过应用于大批量实测日变数据处理,确定了谐波截断次数,实现了日变基值、平静日变改正和磁扰改正的合理分离。     

海洋磁力测量中船磁方位改正的基准值确定

将地磁场对测量船的磁化分为船只固有磁和即时感应磁两种情况，讨论了海洋磁力测量中船磁方位改正问题，经理论推导和实测资料验证，得出了一种船磁方位改正基准值的确定方法，该方法有效地消除了传统方法中所包含的系统误差，提高了测量成果质量。     

海洋磁力测量仪器抖动度限差分析

在海洋磁力测量中,作为磁力测量仪器稳定性检验标准的抖动度,在磁力测量要求和相关规定中,限差标准不明确,在检验文档中,只是进行了抖动度的统计计算,没有给出仪器的精度等级和判断仪器是否合格的标准。主要针对这一情况,参考航空磁力测量中使用的静态噪声分级标准,通过大量实测数据统计出了抖动度的限差标准,并使用所收集的多年海洋磁力测量仪器稳定性检验数据和地磁日变数据进行了验证。     

海洋地磁测量资料的虚拟检查线调差方法

在海洋磁力测量中,因受测量环境及各项改正的残余量等因素的系统性影响,不同测线间存在着不同程度的系统差,这种测线系统差会使测区磁场水平不统一,导致磁异常等值线图失真。为此,研究了基于虚拟检查线的海洋地磁测量数据调差方法,该方法尝试在不使用检查线数据情况下,沿垂直于测线方向选取一定数量的虚拟检查线,根据测线数据拟合出各条虚拟检查线上场的分布规律,并将测线方向拟合前后残差的平均值作为各条测线上的测线系统差,对各条测线数据进行改正。仿真计算与分析表明:对于磁异常变化较平缓的测区,该方法可以有效消除测线系统差;当磁异常变化剧烈时,该方法可以部分消除测线系统差。     

拖曳式海洋地磁三分量测量系统的设计与试验

针对现有拖曳式海洋磁力测量通常只能获取地磁总场信息,不能获得地磁矢量信息的问题,提出了一种拖曳式海洋地磁三分量测量系统设计方案。测量系统通过INS/GNSS组合导航进行定位定姿,搭载的三分量磁力仪与惯导通过高精度定位板刚性固定,经过数学平台的坐标变换,进而将拖体任意姿态下的海洋地磁场三分量数据归算到地理坐标系下。此外,对拖体进行了水动力分析,提高姿态稳定性的同时减小了阻力。经过海上试验和数据处理,系统获得的三分量数据在平差前的重复线内符合精度分别为东向6.8 nT、北向4.1 nT、地向8.0 nT,交叉点内符合精度分别为东向19.1 nT、北向19.5 nT、地向15.4 nT。结果表明该系统可为海洋矢量磁力测量提供良好的测量平台,为后续的海洋磁力测量提供实践经验和工程参考。