几种新型的航空重力测量系统和航空重力梯度测量系统
重力测量简介
二、重力基准
中国的重力基准网：在全国范围内提供各种目的
重力测量的基准和最高一级控制
中国曾在1957年建成第一个国家57重力基本网，它的平均 联测精度为: 1985年中国又新建了国家85重力基本网，其平均联测
5 2 20 10 ms 精度较之“57网”提高一个数量级，达到
0.2 105 ms 2
一台是用于大地测量的一台是用于大地测量的gpsglonassgpsglonass接收机接收机确定轨道的精度为几个厘米确定轨道的精度为几个厘米glonassglonass是全球导航卫星系统是全球导航卫星系统globalnavigationsatellitesystemglobalnavigationsatellitesystem的英文缩写文缩写是苏联研制的导航系统是苏联研制的导航系统非常类似于非常类似于gpsgps由轨道的摄动可由轨道的摄动可换算出中长波长的引力场换算出中长波长的引力场最高球谐约最高球谐约6060阶次一台引力梯度仪一台引力梯度仪由三对伺服控制电容加速度计组成由三对伺服控制电容加速度计组成每一对加速每一对加速度计的距离为m测量测量33个坐标轴方向引力位的二阶导数个坐标轴方向引力位的二阶导数换算换算出引力场的中短波长成分出引力场的中短波长成分其噪声水平低于其噪声水平低于3me3me3101012s12s2me
CHAMP卫星结构示意图
星载设备： GPS接受机； 加速度计； 恒星敏感器； SLR反射棱镜； 地磁场探测仪；
CHAMP卫星轨道示意图
Global network of the International Laser Ranging Service (ILRS) (yellow) CHAMP downlink station coverage (blue)
航空重力梯度测量技术研究
航空重力梯度测量技术研究航空重力梯度测量作为二十世纪末发展起来的尖端技术,随着测量系统和处理解释方法的逐步完善,在固体矿产和油气资源勘查中发挥着日益重要的作用,并因其快速、高效和高空间分辨率等特点而备受青睐。
航空重力梯度测量技术是目前国际研究热点和难点,成熟的商业勘探技术为美国Lockheed Martin公司垄断,我国在该领域起步较晚,基础相对薄弱。
2006年开始,国家863计划开始支持航空重力梯度关键技术研究,经过十多年的努力,国内多个研究团队在多项关键技术上取得了重大突破,并在“十二五”期间实现了实验室静基座条件下重力梯度效应的测量,加快了该项技术的实用化进程。
本文围绕突破航空重力梯度测量系统研制关键技术及测量结果实际应用开展研究。
首先,系统调研了国外航空重力梯度测量技术研发历程、应用现状和研究动态,详细剖析了旋转加速度计航空重力梯度仪的测量原理和设计思想,梳理了关键技术难点及解决方案,跟踪了系统完善过程中的各项技术改进,为航空重力梯度测量系统自主研制和持续改进提供了参考和借鉴。
立足国内基础,制定了基于石英挠性加速度计部分重力梯度张量测量系统总体研制方案。
突破多项关键技术,研制完成的重力梯度仪用高分辨率加速度计样机分辨率优于1×10<sup>-8</sup>g,重力梯度敏感器实验室测量精度优于70E,重力梯度稳定平台满足载荷要求,性能指标通过飞行测试。
完成航空重力梯度测量系统集成、减震和温控方案设计,为“十三五”航空重力梯度测量系统飞行试验和实用化奠定了基础。
针对航空应用和在研航空重力梯度测量系统特点,优选Y-12飞机平台,开展了典型航空地球物理勘探条件下的飞机振动、姿态、气压、温度和湿度等环境状态参数测量及研究,详细分析了飞机底板振动的频率特征,揭示了振动信号的周期分布及振动周期与螺旋桨转速基频之间倍频关系的基本规律,总结了不同飞行状态下飞机侧滚、侧滑姿态角的变化特点及变化范围,分析了机舱内气压、温度和湿度随飞行过程的变化情况,为航空重力梯度测量系统量程、结构、减震、温控和气密设计及后续改进完善提供了参考和依据。
航空重力梯度仪原理
航空重力梯度仪原理航空重力梯度仪是一种用于测量地球重力场变化的仪器。
它可以通过测量重力场的微小变化来获取地下的地质结构和地下水资源等信息。
本文将介绍航空重力梯度仪的原理。
航空重力梯度仪的工作原理基于物体的重力作用力。
重力是由地球质量吸引物体而形成的，它是地球引力场的体现。
当飞机携带了重力梯度仪飞行时，该仪器可以测量飞机所在位置的重力场梯度。
航空重力梯度仪的原理基于以下几个关键概念：一、重力梯度重力梯度是指物体在某一点上的重力随距离的变化率。
在地球表面上，重力通常是均匀的，但在不同地点上由于地下地质结构的不同，会导致地表上的重力场存在微小的变化，即重力梯度。
重力梯度的变化可以提供有关地下地质构造和密度变化的信息。
二、测量原理航空重力梯度仪通过测量重力梯度来获取地下的地质结构信息。
它采用了差分测量的方法，即在仪器中设置了两个或多个重力传感器，并在其间测量重力差异。
通过测量重力传感器之间的微小重力变化，可以获得重力梯度的信息。
三、测量误差和校正在实际测量过程中，航空重力梯度仪还会受到一些误差的影响，如飞机的运动、大气影响和仪器本身的漂移等。
针对这些误差，需要进行相应的校正和补偿。
飞机的运动误差可以通过GPS定位系统和惯性导航系统进行校正。
通过精确的飞行轨迹数据，可以消除因飞机姿态变化和运动幅度而引起的重力测量误差。
大气影响通常会导致重力变化，因为大气压力和温度的变化会影响到重力的测量。
航空重力梯度仪通常会安装气压计和温度计等仪器，以对大气影响进行校正。
仪器本身的漂移误差可以通过稳定的仪器设计和定期校准进行补偿。
定期的校准可以通过参考测点进行，以确保测量的准确性和可靠性。
总之，航空重力梯度仪是一种通过测量重力梯度来获取地下地质结构信息的仪器。
其工作原理基于测量重力梯度的变化，在测量过程中需要进行误差校正和补偿。
通过航空重力梯度仪的应用，可以为地质勘探、地下水资源调查和地震研究等领域提供重要的数据支持。
国外矿产资源深部找矿勘探的现状与趋势
国外矿产资源深部找矿勘探的现状与趋势谌伟目前，我国矿产资源接替基地面临的主要找矿难题是：老矿山深部和各类隐伏区的探矿难度大，急需先进、高效的理论和技术方法指导深部找矿。
我国大部分金属矿山位于地形条件相对较好的地区，探查和开采深度均停留在500m以上范围。
而500m 深度以下，不仅地质构造环境复杂，加大了找矿的难度，而且原有的探测仪器分辨率不高等诸多技术问题，更是严重影响了对深部资源的勘查开发。
最新的成矿理论研究和深部定位预测验证结果均表明，地下500～1500m深度见矿范例众多，表明我国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源。
1 世界矿产资源勘查态势1.1 世界矿产勘查的形势统计分析二十世纪90年代新发现的矿床，表现出以下一些特点：①新发现较大矿床的类型主要有：斑岩型铜（钼、金）矿、火山岩型金矿、卡林型金矿、喷气-喷流沉积型块状硫化物矿、密西西比河谷型铅锌矿、岩浆型铜镍矿、红土型镍矿、绿岩带型金矿、金伯利岩型金刚石矿、砂页型铜矿等。
②识别出若干成矿新区，如加拿大沃伊塞湾铜镍矿区，加拿大西北柳湖金刚石矿区和印度尼西亚松巴哇岛斑岩铜金矿区等。
③多数新发现的金属矿床都产在已知的成矿区带内，有的甚至就在已知矿床的深部和旁侧。
从以上分析我们也可以推断，今后世界固体矿产资源勘查将注意以下几个方面：一是那些类型易于成大矿，应为今后找矿注意的重点；二是新区的发现说明全球仍有许多认识的矿化集中区；三是已知矿矿区带内储量的增加说明已知成矿区带仍有较大的找矿潜力。
1.2 世界矿产勘查和开采的深度在不断加大在国外的找矿、勘探与开发中，其勘探和开采深度可以是很深的，据不完全统计，国外金属矿资源（大型）开采超过1000m 的约有80多座。
如：目前世界具开采最深的矿床是南非的Western Deep Level 金矿，现已开采到4800m；加拿大肖德贝里铜镍矿床，现已开采到2000m，目前探测最深的矿体位于地下2430m；加拿大诺兰达矿田的米伦贝齐、科伯特、安西尔等矿床，主矿体深度均在700～1280m；澳大利亚奥林匹克坝铜－金－铀矿床，在深1000m处发现了隐伏的几乎直立的铜金铀矿体。
航空物探技术现状及其在铁路工程勘察中的应用展望
航空物探技术现状及其在铁路工程勘察中的应用展望Zhang Ji摘要：航空物探方法效率高、成本低、地形适应能力强，在矿产资源勘查领域已有广泛应用。
随着铁路工程勘察工作区域的拓展及勘察成本和工期压缩的需求日益强烈，在铁路勘察引入航空物探手段已成为必然趋势。
本文首先总结分析了航空物探技术发展的现状，并对其在工程勘察领域的应用情况进行了分析，最后结合行业现状对航空物探技术在铁路工程物探中的深入应用提出了展望。
关键词：航空物探、铁路工程物探、航空磁法、航空电磁法1前言航空物探本质是将地球物理勘探设备挂载于飞行器上进行勘探的一种物探方法。
因其先天具有地形地貌适应能力强、外业工作效率高、便于大面积施工等特点，自诞生之初就备受关注[1]。
从广义上看，搭载于卫星等航天器上的物理探测设备也属于航空物探，但受飞行高度和探测精度限制，其在铁路工程勘察领域的应用受到较大限制，本文对此不做讨论。
2航空物探技术现状2.1航空物探方法发展现状严格来说，所有的地面物探方法都可应用于航空物探，但由于飞行器平台的限制，航空物探设备及传感器很难与地面接触，这就造成了传导类电法、传统地震类方法等接触式物探方法目前无法应用于航空物探。
现阶段航空物探方法主要分为两类，第一类是航空磁力测量、航空重力测量、航空放射性测量等常规天然场源物探方法；第二类是时间域电磁法和频率域电磁法等非接触式人工源电磁法。
近年来加拿大Geotech公司研制出一种类似于音频大地电磁法原理的ZTEM系统，与其他商业电磁系统不同，该系统使用电离层电流或自然界产生的25~720Hz的雷电信号作为激发场源，拥有较低的噪声、较高的分辨率和较大的勘探深度。
2.2航空磁法及放射性探测技术现状航空磁法是最早应用于生产实践的航空物探方法，在地质调查、矿产普查和地球科学研究工作中发挥着重要的作用。
根据观测方式不同，航磁测量又分为四种，分别是：测量地球磁场的总磁场强度B的总场测量、测量地球磁场总场强度B的空间变化率的梯度测量、测量地球磁场的三个分量的张量测量、测量地球磁场空间变化率的梯度张量测量。
GPS在航空重力测量中的应用
GPS在航空重力测量中的应用张庆涛;肖云【摘要】航空重力测量系统是以飞机为载体测定近地重力场的一种快速手段,GPS 技术在其中起到了十分关键的作用,本文探讨了GPS在航空重力测量中的作用,并分析了一些试验结果,给出了结论.【期刊名称】《测绘技术装备》【年(卷),期】2005(007)002【总页数】2页(P33-34)【关键词】航空重力测量 GPS 速度加速度【作者】张庆涛;肖云【作者单位】武汉大学测绘学院,武汉,430079;陕西测绘局,西安,710054;西安测绘研究所,西安,710054【正文语种】中文【中图分类】V2航空重力测量系统是以飞机为载体，综合应用重力、GPS、激光、大地测量、无线电、计算机等技术测定近地空中重力加速度的一种新型的重力测量设备。
它的特点是快速获取精度良好(1～3mGal)、分布均匀（3～5km）、大面积的地球重力场信息[1]。
它能够在一些难以开展地面重力测量的特殊区域如沙漠、冰川、沼泽、原始森林等进行作业，较之经典的地面重力测量方法无论是在人力、物力还是在作业便利方面均具有一定的优越性，因此，研制和开发航空重力测量系统具有十分重要的现实意义。
然而，进行航空重力测量须解决一系列十分复杂的技术难题，其中包括了如何精确地确定飞机的实时位置、速度和垂直加速度，这一问题依靠GPS技术解决。
GPS在航空重力测量中的作用有三个，即动态定位、动态测速和加速度测定。
确定了飞机的位置重力测量值才有意义，有了速度才能计算如厄特弗斯等一些改正项，加速度是重力测量值中的噪声，需要从观测值中剔除，任何一项必不可少[2，3]。
2.1 动态定位航空重力测量中的位置信息用动态GPS设备提供，因为测量数据在计算空中重力异常时总要在一定的间隔内进行平滑，故对位置精度要求不高。
通常水平重力梯度大小即重力在水平面上的变化，约为1mgal～5mgal/km，所以一般用C/A码单点定位，平面坐标精度达到百米级就足够了。
几种低空高精度航空磁测系统及找矿应用分析
几种低空高精度航空磁测系统及找矿应用分析低空高精度航空磁测系统是现代矿产勘探、地质调查和环境探测领域中不可或缺的一项技术。
该系统的使用可以快速高效地对大面积进行磁场测量，同时获得非常高的精度和分辨率，为矿产勘探和地质调查提供了非常有力的支持。
本文将介绍几种低空高精度航空磁测系统及其对找矿的应用分析。
首先介绍的是空飞式磁力计（AeroMAG）。
该系统采用高精度的磁力计，可以实现高精度、高效率的磁场测量。
该系统具有非常灵活的配置方式，可以根据不同的勘探目标和作业要求进行调整和优化。
同时，该系统还可以搭载高分辨率的数字相机和激光雷达等设备，进一步提高勘探效率和分辨率。
在找矿应用中，该系统可以快速地发现矿产脉体和破裂带等特征，为后续的勘探和开采提供了重要的信息。
其次介绍的是Airborne Gravity Gradiometry（AGG）系统。
该系统采用重力梯度测量技术，可以实现非常高的测量精度和分辨率，可以用于探测地下不同密度的物质分布，包括矿产脉体、油气储层、地下水等。
该系统具有非常广泛的应用前景，在找矿和环境探测领域中被广泛使用。
该系统的主要缺点是数据处理较为复杂，并且需要较大的设备和储存空间，并不适用于所有的勘探作业。
第三个介绍的是地面磁场仪和直升机磁测系统。
这些系统在低空磁测和小面积磁场勘探中具有一定的优势，尤其适用于地形复杂的区域和垂直方向的勘探作业。
同时，这些系统也具有一定的灵活性和适应性，可以根据勘探目标进行配置和优化。
在找矿应用中，这些系统可以快速地发现地下磁性异常，为后续勘探和开采提供了有力的支持。
综上所述，低空高精度航空磁测系统是矿产勘探、地质调查和环境探测领域中不可或缺的一项技术。
不同的系统具有不同的优缺点和适用范围，在勘探作业中需要根据具体情况进行选择和优化。
在找矿应用中，低空高精度航空磁测系统可以快速地发现地下矿产脉体和磁性异常等特征，为后续的勘探和开采提供了非常重要的信息。
航空重力测量技术原理
航空重力测量技术原理航空重力测量技术是一种用于测量地球重力场的高精度技术。
它利用飞机或卫星等航空器在不同高度飞行时所受到的重力加速度的微小变化来推断地球重力场的分布情况。
航空重力测量技术的原理主要包括以下几个方面。
航空重力测量技术利用航空器在不同高度飞行时所受到的重力加速度的微小变化来推断地球重力场的分布。
根据万有引力定律，物体间的引力与它们的质量和距离的平方成正比。
在地球表面上，由于地球的不规则形状和地下的地质构造等因素的影响，地球的重力场并不均匀。
因此，当航空器在不同高度飞行时，它所受到的重力加速度也会发生微小的变化。
通过测量这些微小的重力加速度变化，可以推断地球重力场的分布情况。
航空重力测量技术利用精密的重力仪器对航空器所受到的重力加速度进行测量。
重力仪器通常由重力测量仪和惯性导航系统等组成。
重力测量仪是一种精密的仪器，可以测量出航空器所受到的重力加速度的大小和方向。
而惯性导航系统则可以测量出航空器的位置和速度等信息。
通过将重力测量仪和惯性导航系统的测量结果结合起来，就可以得到航空器所受到的重力加速度的精确数值。
航空重力测量技术利用数学模型来分析和推断地球重力场的分布。
通过将测量得到的重力加速度数据与地球的形状和地下的地质构造等信息进行比对和分析，可以建立起地球重力场的数学模型。
这个模型可以用来推断地球各个地区的重力加速度的数值和分布情况。
通过分析这些数据，可以对地球的重力场进行进一步的研究和理解。
总的来说，航空重力测量技术是一种利用航空器在不同高度飞行时所受到的重力加速度的微小变化来推断地球重力场的分布情况的高精度技术。
它通过精密的重力测量仪器和惯性导航系统的测量，以及数学模型的分析，可以得到地球重力场的精确数值和分布情况。
通过航空重力测量技术，我们可以更加深入地了解地球的内部结构和地质构造，对地球科学的研究和应用有着重要的意义。