航空磁力測量

我國航空物探工作始於1953年，通過50多年的發展，航磁測量從方法理論、儀器研製、系統集成、數據採集、數據處理、數據解釋與應用等已形成具我國特色的完整的技術體系。主要包括：經改裝的多種型號(固定翼飛機、直升機)的專業勘查飛機；多種型號的航空磁力儀、磁力梯度儀、實時數字磁干擾補償系統和數據收錄系統；高精度導航定位系統與技術；先進的測量系統集成技術；先進的飛行測量技術，尤其是大比例尺測量技術;成套的專用數據處理、解釋與成圖軟件系統等 ^[1]  。

航空磁力測量是將航空磁力儀（光泵式、核旋式和磁通門式）系統安裝在飛機或其他飛行器中通過觀測地磁場的總強度T或總磁場異常△T或其梯度，來尋找磁性或與磁性有關的礦體，瞭解地質構造、進行磁性填圖、解決城市和工程穩定性和考古等問題。根據服務領域不同，分成區域構造填圖、油氣構造勘查、固體礦產勘查和其他應用類型。根據工作研究程度分成概查（工作比例尺1:100萬~1:50萬）、普查（1:25萬～1:10萬）、詳查（1:5萬～1:2 5萬），隨着儀器靈敏度和定位精度提高，發展到精細勘查（1:1萬或更大）。

航空磁力測量是應用最廣的航空物探方法，它用的儀器有兩類，一類是測總磁場模數的變化△T,另一類是測總磁場模數變化的梯度。目前在生產中應用的測總磁場模數變化的儀器主要是核子旋進磁力儀和光泵磁力儀，也有用磁通門磁力儀的（見磁法勘探）。測總磁場模數變化梯度的是航空磁力梯度儀。它用距離固定的兩個磁力儀探頭（如光泵磁力儀探頭），同時測量地磁場並記錄其差值（即磁力梯度，可測垂直梯度或水平梯度），一般靈敏度約達

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納特/米。

航空磁測(Airborne Magnetometry)是在第二次世界大戰中由於探測潛水艇的需要而發展起來的。戰後，即用於普查石油和天然氣以及其他礦產，在地質調查、礦產普查和地球科學研究工作中發揮着重要的作用，是航空地球物理的一種主要的方法。另一方面，它仍然是探測潛水艇的重要方法之一，在現代反潛飛機和反潛直升機上，磁異常探測儀器MAD(Magnetie Anomaly Detector(Deviee)，MAD)是必備的裝置。直到如今，研究和開發先進的MAD，使探測距離更遠，探測結果更準確可靠，是各國軍方的一個重要任務，也是推動航空磁測技術向前發展的一股動力。

磁通密度是一個矢量。最初，航空磁測測量總磁場強度TMx(Total Magnetie Intensity，TMD或其差值，即測量地磁場矢盤的模童(標量)或其差值。在進行TMI測童時，使用磁通門磁力儀、質子磁力儀、光泵磁力儀(氦一4、枷、豔、鉀)測量地磁場的模量；磁通門磁力儀測量磁場在一定方向上的分量，在作TMI測量時，利用自動控制的方法使其靈敏元件的靈敏軸隨時保持在地磁場方向上。後來，為了提高分辨力，為了推斷解釋工作的需要，為了消除區域磁場和隨時間變化磁場的影響、提高磁異常圖的質量等目的，研究開發並推廣應用了梯度磁測，利用光泵磁力儀測量地磁場模量的水平和垂直梯度。最近，在世紀之交的幾年裏，有的國家進行了航空磁場分量測量的試驗工作。更值得注意的是，德國、美國和澳大利亞正在積極進行利用超導磁力儀進行航空全張量磁力梯度測量的試驗工作，測量地磁場矢量三個分量在三個方向上的空間變化率。有的地球物理學家認為，磁法勘探下一次突破很可能是全張t磁力梯度的測盆和解釋應用。

如果不算蘇聯在20世紀30年代用感應式航空磁力儀進行最初的航空磁測工作(測量△Z，圈定基性、超基性岩體，我國於20世紀50年代初，也曾進行過這種工作)，航空磁測已有近60年的歷史。從航空磁測技術角度看，可以將這60年的歷史劃分為3個階段：大約從20世紀40年代末到70年代中約30年，為第一階段，先後採用磁通門磁力儀、質子磁力儀和光泵磁力儀測量TMI；從20世紀70年代中到90年代中約20年，為第二階段，除了測量TMI之外，還利用光泵磁力儀測量地磁場模盆的水平和垂直梯度，現在幾乎所有擔任航空磁測的公司和單位都可進行水平梯度測量，有的可進行水平梯度和垂直梯度的測量，梯度的測量很受重視，從20世紀90年代中到現在，為第三階段，這一階段剛剛開始，出現了航空磁場分量測t(航空矢量磁測)和航空全張量磁力梯度測量技術 ^[2]  。

航空磁測測量的對象是：

（1）地球磁場的總磁場強度B的大小或模量(TMI，|B|)，或模量的差值。一般使用質子磁力儀或光泵磁力儀，多使用光泵磁力儀；

（2）模量|B|的空間變化率或梯度(有垂直梯度，橫向梯度/翼尖探頭，橫向和縱向梯度/翼尖和尾錐探頭，全部梯度/三軸系統)；

（3）地球磁場的三個分量(Bx，By，Bz)。使用磁通門磁力儀或超導量子干涉磁力儀(SQUID)，由於定向要求很嚴，很少進行；

（4）Bx，By，Bz的空間變化率，共計9個要素，Bxx，Bxy，Bxz，Byx，Byy，Byz，Bzx，Bzy，Bzz構成二階張量梯度。使用低温SQUID或高温SQUID(LTS-SQUID或HT-SSQUID)，是研究開發的熱點 ^[2]  。

航遙中心在國產Y-12、Y-11、Y-8和國外生產的Citation-Ⅱ（獎狀）、An-12、Twin Otter(DHC-6雙水獺)、Cessna-208（賽斯納）等固定翼飛機或者在米-8等直升飛機上安裝航空磁力儀、數字補償儀和數字收錄系統以及全球衞星導航定位系統、無線電測高儀、氣壓測高儀，組成航空磁力測量系統。上述測量系統可以在世界任何地區（包括中-高山區、沙漠、沼澤、湖泊及海域）承擔從1：5000~1：1000000各種比例尺的高精度航空磁法飛行測量工作。測量總精度一般可以好於2nT。

（1）以AS350B2“松鼠”型直升機平台的硬架式航空磁放測量系統，適合在複雜地形區進行中大比例尺高精度航磁測量。

（2）以Y-12、Y-11、Cessna-208（賽斯納）為平台的航空磁力測量系統適合在平原、沙漠、沼澤、湖泊、近海海域、灘塗、丘陵及中低山區進行中--大比例尺高精度航磁測量。

（3）以Y-8、安-12為平台的航空磁法測量系統適合在海域及其它距機場較遠的平原、丘陵和山區進行大跨度中-小比例尺高精度航磁測量。

（4）以Citation-Ⅱ（獎狀）為平台的航空磁法測量系統適合在中、高山地區進行中小比例尺高精度航磁測量。

（5）以米-8直升機為平台的航空磁法測量系統適合在複雜地形區進行中大比例尺高精度航磁測量 ^[3]  。