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.

     

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.     

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.     

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.

     

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.

     

航磁异常轴向特征提取算法研究及其应用

通过分析航磁异常的空间分布特征，提出一种在平面等值线追踪基础上，根据封闭等值线之间的关系并应用离散卡洛变换，自动检测和绘制航磁异常轴向图的方法，将该方法用于新疆某地航磁异常分析，发现了断裂构造，有效地验证了算法的正确性。     

航磁垂直梯度调整ΔT水平方法研究

使用中国自主研发、具有完全自主知识产权的航磁全轴梯度勘查系统首次试飞获得的资料,利用航磁垂直梯度数据进行ΔT水平调整研究,讨论了航磁及航磁梯度资料水平调整的原则,提出梯度资料长波水平的调平方法.对经长波水平调整后的垂直梯度数据进行位场转换,获得不受地磁场随时间变化影响的磁异常,并通过恢复磁异常的长波信息,实现了ΔT的水平调整和增强.实际资料处理表明调平过程具有物理意义、效果明显.     

北京地区航磁异常的多尺度分解及断裂研究

在对北京地区航磁异常及地质构造特征进行定性分析的基础上, 对北京地区航磁异常运用小波多尺度分解方法进行了数据处理, 并对北京市区的两条主要断裂, 即北东向的顺义——良乡断裂和东西向的板桥——八宝山——通县断裂的空间分布及其对地震的影响进行了重点探讨和分析.      

老岭成矿带航磁地质研究

对老岭成矿带航磁数据进行了系统研究,认为老岭成矿带磁场以4个正磁场和2个负磁场为主,复杂场不发育．通过对线性构造的解译,全区划分出北东、北北东、北东东(近东西)、北西四组线性构造．由北部北倾构造带将全区划分为南北两个构造单元,北部单元为一个印支期就位的推覆构造,南部单元为老岭变质核杂岩．构造演化顺序依次为北东～北北东～北东东～北西．     

旋转式航空重力梯度仪动态测量误差传递模型与事后误差补偿

航空重力梯度测量技术可快速、高效地完成面积性重力梯度数据采集工作,在矿产资源勘查、军事目标探测等诸多科学领域具有广泛的应用.而航空重力梯度动态测量误差补偿方法是重力梯度动态测量数据处理中的一项重要工作.本文首先对旋转式重力梯度仪误差传递机理进行了定量分析,在综合考虑重力梯度仪系统非理想因素相互作用的情况下,建立了多种非理想因素与外部动态运动参数相耦合的误差传递模型;其次,提出了基于数据驱动的深度学习方法对航空动态测量误差进行补偿,并基于误差传递传递模型建立仿真数据样本集验证了方法的有效性;最后,通过航空重力梯度仪实测数据的处理和应用,验证了本文建立事后误差补偿方法的泛化性,进一步验证了本文建立方法在航空动态测量噪声抑制中的实用性,为航空重力梯度动态测量数据的处理提供技术储备.

     

Multi-scale wavelet separation of aeromagnetic anomaly and study of faults in Beijing area

Introduction As the capital of China, Beijing is a major political, economic and cultural center. In 2008, it will host the Olympic Games. Therefore, Beijing is of great importance in our national undertak-ing in guarding against earthquakes and reducing their damages. The Chinese Capital Circle re-gion has always been attached great importance in monitoring earthquakes by the China Earth-quake Administration, and as the kernel of the Capital Circle region, Beijing is the key area for ea…     

Analysis of aeromagnetic anomalies over the central part of the Narmada-Son lineament

The Narmada-Son lineament (NSL) forms a major tectonic feature on the Indian subcontinent. The importance of this lineament lies in its evolution as well as its tectonic history. The lineament seems to have been active since Precambrian times. In order to understand the history of its evolution, it is necessary to know what igenous activity has been taking place along this lineament, and how the Deccan trap volcanics, which cover large areas along this lineament, have erupted.For the study of this problem an analysis of the aeromagnetic anomaly map lying between 76°15 to 77°30E and 21°45 to 22°50N has been carried out. Four different profiles (B ₁ B ₁,B ₂ B ₂,B ₃ B ₃ andB ₄ B ₄) have been drawn in N-S direction over this area and interpreted in terms of the intrusive bodies present within or below the surface of Deccan trap exposures. Inversion and forward modelling techniques have been adopted for interpretation purposes. An analysis of frequency spectra along the profiles has also been carried out to estimate the average depth of the different magnetic bodies. These results have been correlated with the available geological information. It has been found that most of the small wavelength anomalies are caused by dyke-like bodies within or below the Deccan trap at a depth of less than 0.5 km.     

基于位场曲面延拓的航磁成图数据精度评价方法研究

为了评价航磁成图数据精度,通常在完成精细调平等处理后依据航空磁测总精度评价方法进行评价.但经过精细调平或反复调平可以使成图数据精度达到很高,不能反应实际情况.针对这一问题,本文提出了一种基于位场曲面延拓的航磁成图数据精度评价方法,该方法是将航磁数据经各项改正后、精细调平前的测线数据通过非规则网延拓算法延拓至切割线测点(或交叉点)处,再计算二者的均方根偏差来进行精度评价.该精度评价方法不需要经过精细调平也可避免多次调平,不需要舍弃交叉点,并且克服了交叉点处点位坐标不一致的问题,可以客观地评价航磁成图数据的精度,也作为评价航磁数据精度的一种新方法,同时也可用该曲面延拓方法进行曲面数据处理成图.通过模型测试和实际资料处理,验证了该方法的正确性和实用性.

     

Internal structure of Tenerife (Canary Islands) based on gravity, aeromagnetic and volcanological data

Gravity and magnetic methods have been applied to the Tenerife Island, to provide new information about its internal structure. For this study, 365 gravity stations covering the central part of the island have been selected. The anomalous density maps at different depths were obtained by means of an inversion global adjustment, on fixed density contrast, to describe the three-dimensional (3D) geometry of the anomalous bodies. On the other hand, several analysis techniques, such as reduction to the pole, spectral analysis, low-pass filtering, terrain correction and forward modelling, were applied to process the high-resolution data obtained in an aeromagnetic survey, completed with marine and terrestrial data.The joint analysis of gravity and magnetic anomalies has shown tectonic and volcanic features that define some fundamental aspects of the structural framework and volcanic evolution of the island. A strong gravity anomaly produced by a large and deep source has been associated with an uplifted block of the basement beneath the southern part of Tenerife. The sources of the observed gravity highs from 8 km b.s.l. may be associated with the growth of the submarine shield stage that was clearly controlled by regional tectonic.The long-wavelength magnetic anomalies reveal highly magnetic sources, interpreted as gabbro-ultramafic cumulates associated with the root zone of a large dyke swarm. This intrusive body could be topped by the emplacement zone of magma chambers that correlate with a magnetic horizon at 5.7±0.8 km depth. Rooted in this highly magnetic zone, two dike–like structures can be associated with the magmatic feeding system of large recent basaltic volcanoes. A shallow magnetic horizon (1.4 km a.s.l.) can be correlated with the bottom phonolites of the Las Cañadas Edifice.In the central part of the island the coincidence of some gravity and magnetic lows is consistent with the presence of low-density and low-magnetic materials, that infill a collapsed caldera system. The structures close to the surface are characterised by low-density areas connected with the recent volcanism, in particular the minimum over the Teide volcano. Hydrothermal alteration is assumed to be the cause of a short-wavelength magnetic low over the Teide volcano.     

一种磁张量探测系统载体的磁张量补偿方法

针对磁张量系统载体产生的磁张量值对系统测量精度产生很大影响的问题,以及现有磁补偿模型存在非线性、分体式和参数多的问题,提出一种磁张量系统载体的一体化线性磁张量补偿方法.分析了载体硬磁材料产生固有磁张量值和软磁材料产生感应磁张量值的微观机理,并推导了相应的数学表达式,结合固有磁场影响和感应磁场影响建立了载体磁张量补偿模型.模型中含有20个载体磁张量补偿系数,对模型求解得到补偿系数,结合三分量磁场测量值即可达到对载体磁张量的补偿.实测实验表明,磁张量补偿方法计算得到的载体磁张量值与载体实际产生的磁张量值仅差32 nT/m,可以有效完成对磁张量系统的载体磁张量补偿.     

双复杂条件下带误差补偿的频率空间域有限差分法叠前深度偏移

油气勘探的重点正转向复杂地表条件和复杂地质条件的区域.双复杂条件下的叠前深度偏移方法是解决复杂地表条件和复杂地质构造成像的有效手段,基于"逐步累加"的"直接下延"法和"波场上延"法都是解决复杂地表成像的有效手段.波动方程的频率空间域有限差分深度偏移对介质速度横向变化有较强的适应性,适宜于复杂构造的偏移成像.然而,频率-空间域有限差分法求解时引入的误差影响了成像的质量,我们用了带误差补偿的频率-空间域有限差分偏移改善了起伏地表条件下的频空域有限差分偏移质量,对模型和实际资料进行了试算,得到了较好的成像效果.误差补偿可以在若干个外推步长上进行,通过对比分析,我们发现,相对于基于起伏地表的傅立叶有限差分法偏移来说,该方法在改善起伏地表条件下偏移成像质量的同时,也具有较高的运算效率.