彩虹-4无人机航磁三分量测量系统研发及应用研究

随着无人机技术的快速发展, 无人机在航空物探领域中日益发挥着积极的作用; 通过科技攻关, 我国首次基于国产彩虹-4无人机平台, 开展了无人机平台改装与系统集成、无人机航磁三分量磁补偿等核心和关键技术研究, 成功地研发出首套具有自主知识产权的彩虹-4无人机航磁三分量测量系统, 主要包括彩虹-4无人机平台、三分量磁力仪、光泵磁力仪、高精度惯导系统、高度计、数据采集和收录系统等组成; 并在国内首次开展了无人机航磁三分量面积性应用飞行试验, 全面验证了系统的稳定性、可靠性及适应性等, 试验结果表明航磁三分量精度达到25 nT, 为实现我国在青藏高原和远海开展大中比例尺、高精度航磁三分量测量工作提供先进技术支撑, 具有很好的应用前景.

     

固定翼无人机航磁测量系统的磁补偿问题初探

航磁补偿就是要去除飞行平台引入的干扰磁场.本文按照磁补偿工作的一般流程介绍了固定翼无人机航磁测量系统的构成、平台干扰源、干扰场建模、补偿飞行方案.在将有人机的磁补偿工作扩展应用到固定翼无人机的过程中,由于固定翼无人机很难进行常规的补偿飞行,没有获得相应数据.但考虑到无人机本身的磁干扰相对较小,而且移动方便,根据对实验区内航磁数据的分析掌握的信号特性,试探性地提出一种基于地面测量的静态补偿方案,初步建立针对低磁无人机平台获取的航磁总场数据补偿的方法,并对以后进一步实验的关键问题进行了讨论.     

特殊区域旋翼无人机航磁测量研究

为解决地面人员难以到达的特殊区域大比例尺磁测数据获取问题,本文提出一种基于三轴磁通门传感器,采用旋翼无人机进行航空磁测的方法.项目组研制适合旋翼无人机搭载的航磁数据记录仪,并完成旋翼无人机、三轴磁通门传感器、航磁数据记录仪的集成工作,开展了三轴磁通门传感器安装点位噪声水平试验、地面空中对比试验、磁性体识别试验、动态飞行一致性试验、区域飞行试验.旋翼无人机航磁系统具有操作简单、设备轻便、效率高的特点,能在地面人员难以达到的区域开展低空航磁测量.中国四川省黑竹沟地区是地磁异常区域,项目组在该区域内的沟壑、峡谷、湖泊等实地开展了野外应用测试,完成了这些特殊区域的航磁调查工作.

     

我国航空重磁勘探技术现状与发展趋势

本文概要介绍了我国航空磁力测量方法技术现状,近年来测量技术与解释方法方面的最新进展,首次介绍了我国引进国外航空重力测量系统以来的最新测量技术成果,分析了我国航空物探技术与国际上先进国家的差距,并对我国航空物探的发展趋势进行了分析与预测.     

东南极伊丽莎白公主地首次旋翼无人机航磁系统应用试验

随着旋翼无人机航磁测量技术快速发展,其便携性、安全性、造价低廉、无起飞限制等特点,使其在不同地质条件下广泛应用.南极作为地球物理调查的热点地区,由于南极气候条件恶劣,地形复杂,无人机航磁系统将是该地区磁数据采集的更优选择.首次将旋翼无人机航磁勘探技术应用到伊丽莎白公主地的磁法测量,所取得结果与以往有人机磁法测量结果一致,表明旋翼无人机航磁系统可有效在该地区开展采集工作,为下一步全域大比例尺磁法数据的采集奠定了良好的基础.     

动力三角翼平台航磁测量系统及其在卡拉塔格勘查区的应用

航空磁法是航空物探常用的测量方法之一,具有探测深度大、效率高、成本低等优点.为满足地质填图与矿产勘查对大比例尺高精度磁测资料的需要,本次将AARC510航磁补偿和收录系统与高精度CS-VL铯光泵磁力仪搭载于动力三角翼平台上,集成了一套灵活、高效、经济、高精度的航磁测量系统.通过对卡拉塔格勘查区获得的数据的质量评价,验证了该测量系统采集、补偿数据的能力.通过对比分析勘查区航空磁测数据与地表地质和地面磁测结果,验证了利用该航磁测量系统进行区域性磁法测量的可行性和可靠性.通过解析延拓、水平梯度及斜导数等位场数据处理方法,分析了勘查区磁性构造等特征,认为勘查区发育的小规模高磁异常主要为浅源异常;区内磁性构造线主要以北西向为主,部分北东向断裂与北西向断裂切割,局部伴生的许多小规模、延伸短的构造线,推测为在构造—岩浆活动中形成的次级断裂构造或侵入岩体与围岩的接触带.     

重磁方法在国内外金属矿中的研究进展

重磁勘探技术是国内外发展最早的查找多金属矿体的地球物理方法,其以多金属矿体与围岩之间的密度或磁性差异为物理基础,对密度和磁性差异较大的地质体分辨能力强.随着仪器设备的发展,航空重磁测量技术使地形陡峭地区的测量成为了可能,其勘探深度大、效率高、工作限制条件较少等优点也越来越受到物探工作者的关注.通过重磁勘探可以直接对致矿目标体进行勘探,也可用于圈定断裂和岩体的空间分布,查明成矿相关地质构造和划分构造单元等,为勘探金属矿起到关键的指示作用.在过去的几十年里,重磁勘探技术在国内外大量的金矿、铜矿、铁矿等有色多金属矿产的勘探发现中起到了至关重要的作用.本文主要对重磁勘探在金属矿勘察方面的原理、仪器、数据处理方法、反演解释及其应用的进展进行了比较全面的论述,总结了未来高精度重磁测量和数据处理技术方面的发展前景.     

新型AGRSS航空伽玛能谱测量系统设计及其性能测试

新型AGRSS航空伽玛能谱测量系统(简称AGRSS)采用自主开发的数字化多道分析器和数据通讯技术,实现了对航空伽玛能谱测量过程中航放数据的采集与控制,并且系统的设计易于维护和升级.文中详细介绍了AGRSS系统的组成、主要性能指标,校准与测试等方面的内容.AGRSS系统主要包括3箱Na I(Tl)晶体,航空伽玛能谱多道分析器和通讯接口、航空物探综合测量收录系统、电源分配器和辅助设备等.对AGRSS进行长时间测量和试验区测试飞行,测试了其性能.测试结果表明,该系统的技术指标达到或优于航空伽玛能谱测量规范要求,其性能稳定、具有较好的一致性,采集的数据信息可信.成功研发的AGRSS航空伽玛能谱测量系统可以在地质填图、区域地质研究和寻找放射性矿产方面发挥其特有的作用.     

用于航磁测量的多旋翼无人机磁干扰测试研究

在无人机航磁测量工作前期,全面评价无人机相关磁干扰源及其特征,可为后期磁力仪安装位置与方式的确定、数据降噪措施的选择等提供依据.本文以多旋翼无人机为例,分别进行了本底磁特征测试、异常部位不同状态下的噪声测试、电机干扰信号的时频分析、以及动态飞行时的干扰影响距离测试和研究.识别出电机、电流为主要干扰源;电流的产生和传输既会改变已有的静态干扰强度,又会产生新的动态震荡噪声;电机旋转所产生的震荡干扰信号是集合了与电机旋转速度、内部转子和定子数量等有函数关系的多频率复合信号;磁力仪所记录的干扰信号强度,随其与干扰源之间距离的增大而衰减.本文测试方法可作为无人机相关磁干扰测试的参考,测试结果可用于指导磁力仪安装和数据降噪.     

复杂地形条件下航空伽玛能谱地形改正方法探讨

应用矩形辐射体航空伽玛辐射场理论,研究应用于复杂地形条件下的航空伽玛能谱资料的地形改正方法,并针对该方法进行验证. 本文利用航空物探测量过程中获得的DTM数据（达到了地形改正所需的地形起伏数据精度）,应用矩形辐射体航空伽玛辐射场理论,根据地面辐射体与航空伽玛场分布之间的正演关系,对航空伽玛能谱解释方法的原理进行了正演分析和反演推导. 探索出一种按影响角进行地形改正的方法. 该方法特点是适合于任意飞行方式(缓地形和水平飞行均可)和任意地形条件航空伽玛能谱的逐点地形改正. 结果表明该地形改正方法能够基本消除航空伽玛能谱测量中的地形起伏产生的影响,经地形修正后的航空伽玛能谱异常能较正确地反映地面辐射体的真实情况.     

无人机平台半航空瞬变电磁勘探系统及其应用

近年来,利用无人机平台搭载航空电磁勘探设备已经成为一种发展趋势,本文首先阐述了半航空瞬变电磁系统在国内外的研究进展,然后介绍了一种全新的利用无人直升机搭载的半航空瞬变电磁勘探系统(S-ATEM).S-ATEM系统由发射子系统、接收子系统、数据处理子系统和飞行平台组成,本文对各子系统关键技术及系统指标进行了详细阐述.S-ATEM系统采用无人直升机作为飞行平台,具有发射功率大、长航时、多分量、大探深、机动灵活、可移植性强等特点.利用S-ATEM系统在山东昌邑莲花山铁矿区开展了电磁探测飞行试验,并将探测结果与已知钻孔资料进行了比对,结果表明S-ATEM能够有效反映地下介质的电阻率变化,验证了S-ATEM系统的有效性和实用性.     

吊舱式高温超导全张量磁梯度测量系统研发与应用研究

本文介绍了我国最新研制的首套吊舱式高温超导全张量磁梯度测量系统,系统主要由高精度超导量子干涉磁强计构成的全张量磁梯度探头、数据采集系统、惯性导航系统、无磁吊舱等组成.在江苏省丹阳市试验区开展了飞行试验,成功地获取试验区全张量磁梯度分布图,测试结果表明吊舱式高温超导全张量磁梯度测量仪各项指标满足航磁测量技术规范的要求,测量精度优于±30 pT·m-1,具备了实际生产的能力,推动了我国航磁勘探的进步与发展,能够为航磁多参量数据采集-处理-解释系统提供宝贵的实测数据,填补我国航空高温超导全张量磁梯度测量技术研究的空白,缩短与发达国家在该技术上的差距,为"深地资源勘查开采"提供先进技术支撑,具有很好的应用前景.     

航空磁测飞行高度的初步研究

随着航空磁测勘查系统的进步,数据处理解释水平的提高以及航空磁测应用领域的不断拓宽,1994年颁布的航空磁测技术规范中对飞行高度的要求需要根据当前航空磁测的技术与应用实际情况进行调整.本文从理论上分析了二度体和三度体模型磁异常与航空磁测飞行高度的关系,结果表明,可以通过适当加密测线增大测量比例尺的方式,弥补由于提高飞行高度而损失的弱磁异常信息,这对在我国西部地形复杂地区开展航空磁测具有指导意义.     

我国金属与非金属矿物探的回顾与展望

概要回顾了我国金属与非金属矿物探的历史及47年来所经历的四个发展阶段．物探方法由4种增加至40余种，一些已达国际先进水平．47年来，航空物探和区域重力调查基本覆盖了我国陆地面积，提出一大批基础地质和深部地质问题的新认识．物探发现了数以千计的金属与非金属矿的矿床．在技术方面，建立起了第二代航空物探系列、地面高精度重力和磁勘查系列、综合电法系列、综合核物探系列以及地下物探和测井系列．针对固体矿产的勘查任务，提出了物探的发展方向和一些建议．     

中国航磁异常管理信息系统开发与建设

航磁异常管理信息系统是采用GIS可视化技术及数据库技术在MAPGIS软件系统平台上建立的信息管理系统，它能够完成航磁异常的可视化检索、统计、属性编辑和图形显示，并实现检索结构数据的自动成图。首次建立的航磁异常信息数据库整理录入完成中国国土资源航空物探遥感中心资料室保存的20世纪80年代以前全国大部分少、市、自治区的1万多份航磁查证异常登记表和检查卡片的相关信息：航磁异常属性记录约11350条、地检异常属性记录约12870条、见矿异常属性记录约1120条，扫描及矢量化地检异常图件约7270份。本系统通过建立异常属性数据库与航磁地检异常矢量图文件、全国省级航磁数据库文件、全国航磁测量工作程度图及全国1：50万数字地理底图数据库之间合理的逻辑关系，实现了多种信息基于GIS平台与技术的统一管理和应用。     

中高山区高精度航磁调查找矿效果研究

随着矿产资源需求的不断加大,我国西部高山区利用高精度航磁技术开展矿产勘查的需求越来越高,本文以东昆仑、阿尔金等多个高山区实测资料为基础,通过对不同型号飞机性能进行对比,选择适合高山区航磁测量的飞行平台;结合理论模型计算与不同高度飞行试验,确定了高山区有效飞行高度;并在基础上开展了航地磁测量效果对比.在航磁资料精细解释方面尝试了曲面位场转换处理,对比了转换前后局部异常强度变化;针对高海拔地区弱小磁异常选编,开展了弱缓异常提取技术研究;并针对起伏地形条件下航磁异常2.5D/3D精细反演解释技术手段进行了尝试,就如何提高航磁资料找矿效果进行了积极的探索.     

基于重复测线不符值的航空磁力矢量仪飞行试验数据精度评估

目前,航空磁力测量是快速获取陆地和近海区域高精度高分辨率地磁场信息的非常有效的技术手段.本文利用航空磁力矢量仪的15条野外飞行试验重复测线,完成了对航空磁力矢量仪的飞行测线数据的精度评估,结果表明,飞行测线上的地磁场总强度的测量精度,在200 m高度为3 nT,700 m高度为0.8 nT;三分量精度为4～9 nT.     

高分辨率航磁方法及在大冶铁矿区的应用

本文针对危机矿山深部及周边找矿的难度大、勘探周期短的特点,提出了一套以找矿为目的,集直升机大比例尺航空物探测量、数据处理、解释为一体的高分辨率航磁方法技术.这些方法包括硬架式直升机航磁测量方法、曲面位场处理方法、精细反演解释方法等.应用该方法在湖北黄石大冶铁矿中布钻,已有两孔见富磁铁矿及伴生的铜、金矿,见矿最大厚度为14.6m.因此,高分辨率航磁方法在危机矿山进一步挖潜工作中可以实现快速找矿目的.     

编制1:500万中国海陆磁力异常图关键技术

高精度航磁图件是航磁数据的提升和体现,通过航磁异常图的编制可以使航空物探资料更广泛的应用于实际地质工作.航磁异常图编制的关键技术在于每个环节都要选择适合于大面积数据拼合的特殊手段,以保证整体网格的数据质量.本文对编图关键技术进行了总结和阐述,这些技术包括:编图数据的准备,构建磁场调平框架,航磁数据微调平,网格化数据,网格拼接,长波长滤波技术等.     

多旋翼无人机航磁系统误差综合补偿研究

多旋翼无人机磁通门航磁系统以其安全、稳定、高效等特点可广泛应用于中大比例尺矿产资源探测领域,但由于磁通门传感器存在三轴不严格正交,灵敏度、零偏不一致造成的转向差,且系统作业中存在固定场干扰、感应干扰和涡流干扰,需要进行流程繁琐的标定和补偿测试.本文根据实测数据分析出航磁系统机电干扰主要来自机载设备高频干扰,针对机电干扰高频特性设计相应低通滤波器进行误差处理,并基于Tolles-Lawson模型建立仪器转向误差和飞行平台机动误差补偿模型,根据两者结构相似的特点,建立综合补偿模型,该模型简单,实用性强,可通过野外一次补偿测试求取补偿参数进而对工区航磁数据进行补偿处理.最后,将综合补偿研究应用到辽宁省兴城市夹山地区航磁数据,综合补偿后的处理有效去除了航磁数据中的条带状干扰异常,并与地面磁测数据异常形态具有良好的一致性,验证了该研究方法有效性和实用性.