喜迎十九大

地质调查向党的十九大献礼:我国航空重力测量技术迈进国际先进行列

作者:周锡华 段乐颖 发布时间:2017-10-18

航空重力测量是一种绿色、高效率的航空物探测量技术,是实现快速找矿突破、资源勘探增储最有效途径之一。它是利用航重仪、定位仪等组成的航空重力测量系统,借助于专业测量飞机进行的空中重力测量,通过测量地球重力场(异常)研究地球构造及寻找矿产和能源资源的一种地球物理方法。

2007年中国国土资源航空物探遥感中心(以下简称航遥中心)从俄罗斯引进了第一套GT-1A航空重力测量系统,自主集成了GT-1A航空重力勘查系统,在我国率先开展了航空重力测量。2013年以来,通过GT-1A航空重力测量系统的升级改造,自主集成了GT-2A型航空重力、航空重磁等多平台、多类型的勘查系统,实现了海陆域不同景观区的油气资源、矿产资源的航空重力测量,技术指标达到国际先进水平。

通过“十一五”、“十二五”国家863计划的资助,航遥中心与中国人民解放军国防科学技术大学共同开展了航空重力测量系统研制工作,突破了捷联式航空重力仪原理与方法,自主研制出捷联式和“捷联+平台”式航空重力仪,开发了航空重力数据处理解释系统,技术指标达到国际先进水平,填补了国内空白。

通过10年的艰苦努力,我国科技工作者不仅在航空重力测量系统研制方面取得了重大突破,而且在航空重力测量应用方面取得了重大进展,技术指标均达到国际先进水平,迈进了国际先进行列。

一、研制出具有自主知识产权的捷联式航空重力仪,实现了航空重力制造技术的重大突破。

1.突破捷联式航空重力仪原理与方法,建立航空重力异常解算的滤波模型,促进了理论创新。

建立捷联式航空重力矢量/标量测量误差模型、高度测量误差对垂向加速度影响数学模型、同步精度对航空重力测量影响数学模型,在国内首次系统地论证了航空重力仪各指标精度要求。建立了适合于航空重力数据的低通滤波器和Kalman滤波技术。

2成功研制出“捷联+平台”式航空重力测量系统,促进了航空重力技术进步。

“十一五”期间,首次在国内采用激光陀螺捷联惯导方案研制航空重力仪。“十二五”期间,首次采用采用光纤陀螺捷联惯导方案研制“捷联+平台”式航空重力仪(图1)。

1 示范应用中的“捷联+平台”式航空重磁综合勘查系统

 

突破捷联式航空重力仪加速度高精度获取、微弱信号提取、惯性导航解算、组合导航解算、数据低通滤波等关键技术,自主研制出捷联惯导式航空重力仪和数据处理软件,填补国内空白,与国外先进技术同步(表1)。

3.开发出航空重力数据处理解释系统,航空重力数据处理和解释技术取得突破。

采用FIR窗函数和Kalman等滤波方法,有效地解决了高动态测量噪声下航空重力扰动测量值解算的难题;通过异常位置和范围的有效确定、构造指数的自动判断等方法技术,提高了欧拉反演深度的稳定性和精度;通过深度加权函数方法,提高了重力反演密度分布的垂向分辨率,解决了反演结果的上漂问题。

国内外航空重力仪性能指标对比表

仪器名称/型号

“捷联+平台”式航空重力仪

TAGS(美国)

GT-1/2A(俄罗斯)

指标对比

主要技术指标

内符合精度

0.85mGal(异常半波长3km时)

1.0mGal(异常半波长5km

0.6 mGal(异常半波长3km

相当

静态精度

0.4 mGal

0.2 mGal

0.4 mGal

相当

采样率

2Hz

1Hz

2Hz

相当

测量总精度

±0.9 mGal

±1.0 mGal

0.6 mGal

相当

整机重量

120 kg

150 kg

200 kg

优于

 

该项成果是在国外严密技术封锁、国内没有基础的情况下自主研制出来的。

二、研制集成适用于能源资源勘查的航空重力勘查系统,实现了航空重力应用技术跨越发展。

1.研制集成多平台多类型的航空重力勘查系统,满足了资源勘查和基础地质研究的需要。

研制集成了直升机航空重磁和固定翼航空重力、重磁、重磁遥等4套实用型勘查系统(图2和图3),解决了航空重力勘探方法技术,使我国航空重力技术指标达到国际先进水平,实现了我国资源领域航空重力勘查从无到规模化生产的跨跃,具备每年10km以上的调查能力。

2.建立了航空重力综合调查技术体系,有效地服务于资源勘查和基础地质研究。

在国内首次提出了航空重力缓起伏飞行、地形和布格改正、改正精度评价等3项方法技术,系统地研究了航空重力精度评价等9项方法技术,形成了航空重力测量技术要求,填补国内空白。

 

  

2 直升机航空重磁综合勘查系统      3 机舱中的航空重磁综合勘查系统

 

建立了“飞机选型改装、科学设计规划、精细策划作业、现场数据处理、质量实时监控、地面快速查证、信息共享反馈”的航空重力调查技术体系,形成一套适用于陆域、海洋不同测量景观的航空重力找矿技术方法,快速有效地服务于资源勘查和基础地质研究。

3.构建了全能型的航空重力测量体系,提升了能源资源安全保障的服务能力。

经过升级和应用示范,形成了直升机/固定翼航空重力、重磁勘查系统,解决了在陆域地区航空重力测量效率低、精度差和对地分辨能力不足的难题,具备了陆域和海洋、平飞和缓起伏、平原和山区作业的能力。整体测量精度高、稳定性好、作业效率高,应用技术达到国际先进水平,大大地提升了能源资源安全保障的服务能力。

三、航空重力已大规模地应用于能源和矿产资源调查,成为航空地球物理新的技术支柱。

1.航空重力测量已大规模应用

航空重力测量技术已在黄海、渤海、羌塘、塔里木等15个测区完成航空重力、重磁测量近90km,覆盖面积约76km2,勘探经费3.5亿元,获取了高精度航空重力数据和图件,发现异常/局部构造数1066处、矿致异常31处、找矿预测区8处、找油气有利区72处。航空重力以其快速、经济、灵活、精度高等特点,将在我国地质矿产资源勘查中发挥重要作用。

2.航空重力测量相关标准已作为调查工作的执行标准

研究的“航空重力测量技术要求和即将出版的航空重力测量技术规范被作为目前的技术标准,指导和规范航空重力作业、数据处理、质量控制和成果解释等工作

四、实现了理论、方法和技术创新,增强了技术装备自主创新和研制能力。

1.攻克了航空重力技术系统相关的理论、方法和关键技术,增强了我国航空重力勘查技术装备自主创新和研制能力。

研制的航空重力仪和软件均具有完全自主知识产权,创新提出了加速度提取、测量参数置信度评估技术等6项主要关键技术,打破了国外技术封锁与垄断,填补了多项国内技术空白,总体达到国际先进水平,实现了航空重力研制技术的重大突破。

2.解决了航空重力集成、测量和应用等关键技术,具备了每年10km以上的航空重力调查能力。

形成了多平台、多种类的航空重力测量和应用技术,具备了大规模生产能力,应用效果明显,促进了我国航空重力勘查技术跨越式发展,产生了显著的社会经济效益。

3.培养出专业人才,形成了可持续创新研究科研团队。

培养研究生共82人,培养出6支专业的野外作业队伍和1个关键技术研究队伍;形成生产与科研的有机结合,共同提高技术水平,确保航空重力应用水平保持国内领先、国际先进。

访问次数 : 
715189911