固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展

基于国产Y12IV型轻型固定翼飞机平台, 开展了专用飞机改装、大磁矩发射、三分量接收、海量数据实时收录等关键技术攻关, 研制了具有完全自主知识产权的固定翼时间域航空电磁勘查系统样机; 成功开展了半航空试验试飞, 系统样机功能、性能等达到了世界先进水平。固定翼时间域航空电磁勘查系统研发取得关键进展。     

时间域航空电磁法研究进展综述

本文介绍国内外时间域航空电磁法的发展历史和现状,包括仪器系统、数据处理、正反演算法和应用实例。认为我国的这项技术应朝以下几个目标发展：（1）完善的仪器系统,减小噪声干扰, 提取更多的有用信息。（2）高效的数据处理方法,有利于发现小规模的异常体。（3）适合航空电磁数据的正反演稳定算法。（4）精细的解释方法。结合多源信息综合解释, 加强与实际勘探相结合,参考其它已有的航空物探方法解释手段,提高解释精度。     

时间域航空电磁系统探测深度研究

时间域航空电磁系统探测深度与采样时间、发射磁矩、大地电导率、仪器背景噪声和灵敏度等诸多因素相关。本文基于时间域航空电磁一维正演对时间域航空电磁系统探测深度进行研究。正演算法从麦克斯韦方程出发,结合准静态近似条件,得到一维层状介质上空中心回线频率域电磁场响应的垂直分量,并采用汉克尔积分进行计算,进而通过时-频变换获得时间域电磁场响应。探测深度研究参考仪器背景噪声水平,通过设定最小可识别信号阈值（本文设定为系统背景噪声三倍）获取最大可探测分离时间,进而利用该分离时间结合平均电导率求取最大探测深度。最后本文以VTEM系统为例,对不同层状介质模型以及不同发射磁矩、背景噪声、发射脉宽和飞行高度下的时间域航空电磁系统最大探测深度进行分析和讨论。     

时间域航空电磁法在多年冻土调查研究中的应用

多年冻土空间分布调查在冰冻圈研究中具有重要意义。目前国内冻土空间分布调查通常采用地面物探结合测井的探测方法,获得局部点上或线上数据,或者采用不同的遥感模型,模拟估算区域性多年冻土厚度。笔者利用获取的时间域航空电磁数据,根据电阻率计算结果推断多年冻土空间分布特征。推断结果与已知测井资料对比分析表明,根据时间域航空电磁数据反演结果推断的多年冻土层厚度与已知测井测温确定的结果平均误差为18.5%,表明采用时间域航空电磁法开展多年冻土厚度调查是有效的,具有较高的准确性。由于时间域航空电磁测量具有高效、受地形影响小等技术优势,可应用于青藏高原、东北大兴安岭等地区的大面积、快速、定量化的多年冻土调查,为全面调查研究多年冻土空间分布及其对生态环境变化的影响提供新的、有效的技术解决方案。     

甚早期时间域电磁系统——VETEM

本文介绍了国外新近研究开发的一种甚早期时间域电磁系统。这种系统主要用于浅层勘探，其探测深度为表层５ｍ以内，重点解决在导电条件为２０－３０Ω·ｍ时常规电磁法和探地雷达都难以探测的区域。由于在这三个区域有三维目标体可能具有导电性或介电性，这就要求探测系统能够在这个埋藏废物的环境区域分辨导电和介电物体，即需要同时考虑传导电流和位移电流。文中介绍了正演模拟，仪器性能以及野外试验测试结果。     

基于AeroTEM直升机时间域航空电磁响应曲线分析

在航空电磁实际勘查中,有较多因素影响系统的勘探精度和分辨率.这里以AeroTEM系统为例,基于MAXWELL软件正演模拟算法,对异常体横向距离变化、异常体倾角变化及异常体埋深变化对电磁响应曲线的影响进行分析.正演模拟结果表明:时间域直升机航空电磁系统具有较高的横向分辨率,对不同倾角的异常体都有较好的响应以及具有较大的勘探深度.     

时间域航空电磁响应数值模拟的精度分析

分析说明了G-S变换和汉克尔变换的计算精度,当n=12或16时,G-S变换适用范围广且能保证精度;而汉克尔变换计算的相对精度达到10-6数量级;并且基于时间域航空电磁法偶极—偶极装置一维正演算法,在选取不同参数时,对航空电磁响应数值模拟精度进行了分析。结果表明G-S变换n值的选取对计算精度影响相对较大,而汉克尔变换中滤波参数的选取对计算精度影响较小。     

时间域航空电磁电阻率和磁导率全时反演

为了减小时间域航空电磁法在强磁性地区应用时产生的磁极化电流对反演的影响,提出了一种在雅可比矩阵中加入磁导率偏导数,将电阻率、磁导率和层厚进行全时同步反演的方法。将磁性均匀半空间模型、单个磁性模型和多个磁性层模型的时间域响应添加高斯噪声作为模拟数据进行全时反演,得到的模型与理论模型拟合较好,拟合误差均在3%以下,验证了本文算法的有效性,说明在强磁性地区本文提出的算法能有效解决地下介质的电性分布。     

沙地区航空电磁法找浅层水和土壤盐渍化普查效果

在分析内蒙古自治区通辽市南部地区的水文地质情况的基础上,利用航空电磁法在该区的实测结果及数据转换结果,推断了水质分布特征,圈定了土壤盐渍化范围。结果表明：研究区内重盐渍化地区极少,多为非盐渍化区;北部平原区的地下水资源较丰富,其第四系含水层是一个具有自由水面且相互连通的地下水的巨大赋存空间。     

航空电磁法的发展现状

航空物探方法具有低成本快速度,从宏观上探测大区域地球物理场的优势.在我国航空电磁法相对于航磁而言发展较为缓慢,但航空电磁法的物理原理又使它具有其他航空物探方法所不能替代的功能和优势(如寻找地下水、环境调查等).文章从航空电磁观测系统、航空电磁数据处理和解释以及航空电磁应用等方面阐述了2000年以来国内外航空电磁的最新发展动态,在此基础上分析总结了航空电磁未来发展的趋势和重点.     

数字发射在航空电磁仪中的应用

讨论了航空电磁仪工作原理、数字发射机以及数字发射多频的原理,介绍了数字发射在航空电磁仪的应用.航空电磁仪发射机由于采用了最新的数字发射技术,减少了系统的重量、使用更灵活、零漂更小、噪声水平更低,提高了电磁测量系统的技术指标和测量能力.     

国外航空电磁法现状和我国现阶段航电的发展

本文介绍了93航空电磁法国际研讨会概况及国外航电的现状。在分析了我国航电现状的基础上,探讨了我国航电现阶段的发展问题。     

我国频率域航空电磁法仪器系统研制回顾与展望

这里从仪器硬件角度出发,简单回顾了物化探研究所航空电磁法仪器系统的发展历程,介绍了最新的三频航空物探(电/磁)综合测量系统的技术特点,在分析国内外频域航空电磁法仪器发展趋势的基础上,针对三频航电系统,提出了数字化及扩频的技术改造意见。     

航空电磁法区域农业生态地质调查与评价

通过航空电磁法在松辽地区的实测结果与已知的水文地质成果对比分析，说明航空电磁法在土壤盐渍化程度及范围圈定、地下水水质划分、土壤颗粒度划分、盐渍化趋势预测等区域农业生态地质调查中的作用。展示了航空电磁法廉价高效的特点。     

用于航空电磁数据调平处理的导数突变点统计法

航空电磁数据中经常存在条带状误差,为消除这种误差,通常采用窗口滤波。但是,窗口参数及滤波参数要求极为严格,且不能区分调平误差和其类似大小的地质异常,需要操作者多次尝试以寻求合适的处理参数。这里提出了导数突变点统计法,该方法首先在沿伪切割线方向（垂直飞行方向）,对网格化的航空电磁数据求取伪切割线的导数,采用高通滤波方法滤掉幅值比较小的导数突变点;然后统计每条航线上的突变点个数,根据预设的阈值,确定出存在条带误差的航线;再针对这条航线上的数据,采用均值滤波得到调平结果。导数突变点统计法能自动找出存在误差的航线,并只针对误差线进行滤波,能有效消除条带状误差,极大地保留真实地质异常。导数突变点统计方法算法简单,输入参数少,数据处理速度快,为航空电磁数据调平提供了一种新思路。     

吊舱式直升机频率域电磁系统在广东龙门地区的勘查效果

以2005年广东龙门地区1∶5万比例尺的直升机航空电磁、磁综合测量资料为基础,并结合地质矿产资料,对广东龙门地区的航磁异常特征、航空电磁异常特征与矿产的关系进行了分析与研究.尤其是利用本次工作研究的电磁异常特征分类法对该区的航空电磁局部异常进行了分类,有效地识别了电磁干扰异常,优选了对找矿有意义的电磁异常.经过对优选的3处局部异常进行地面查证,空地异常对应良好,并指出了多处对找矿有意义的地下良导体.     

航空重力测量中的GPS后处理解算软件

在航空重力测量的后期资料处理中,GPS技术主要作用是精确确定飞机的位置、速度和加速度,以提供可靠的飞机飞行参数和必要的重力加速度改正等.笔者以航空重力领域的实际需求,开发了航空重力的GPS后处理软件-EGPS.该软件能够利用伪距差分、多普勒频移的方法解算航空重力测量的载体位置、速度和加速度等.通过处理航空重力测量中GPS资料的速度解算实例,并与国外已经先进的航空重力测量处理软件的速度解算结果对比、分析,EGPS已经基本达到了航空重力测量领域对GPS速度高精度解算的要求.     

用于频率域航电数据处理的伪切割线自动调平法

针对频率域航空电磁数据中存在的区块状测量误差,提出了伪切割线自动调平法。首先利用一维移动滤波滤掉高频地质异常,得到包含背景值和调平误差的中间值;通过对伪切割线求导,由突变点区间统计法判断出的调平边界突变点位置来划分待调平区域;沿伪切割线方向由边界向外延拓一定距离,确定伪切割线范围,在此范围内,对边界突变点采用中值滤波;然后在确定的伪切割线范围内积分得到背景值,背景值与中间值作差求得调平误差;最后与原始数据结合得到调平结果。该方法输入参数少,能自动划分调平区域,极大地减少了工作强度及人为误差,同时能有效地消除区块状误差,保留真实地质异常。