航空物探▏SYSTEM 6型航空重力测量系统

一、引言

航空重力测量是一种地球物理勘探方法。它使用飞机装载的航空重力仪根据观测的地球重力变化研究地球的构造，勘探与开发矿产资源，进行灾害预测与防治，以及解决一些力所能及的地质问题。地球表面的任何物体都收到地球重力的作用，即受到地球的引力和地球自转引起的惯性离心力的合力作用。地球表面的重力随地点而变化。重力的变化与地下物质密度分布不均匀有关；而物质密度的分布又与地质构造及矿产分布有密切的关系。因此，研究地下物质密度分布不均匀引起的重力变化（称重力异常），可以了解和推断地球的结构、地壳的构造，以及勘探矿产资源，等等。为了解决大地测量、地球物理、地址勘探以及空间技术方面的科技问题，需要有全球的重力资料。为此，除了陆上重力测量以外，需要在广阔的海域和人迹难到的沙漠、沼泽、森林地区进行海洋和航空重力测量。下面就SYSTEM 6型航空重力测量系统作一简要介绍，供大家熟悉了解。

二、系统特点

TAGS-6代表了LaCoste系列航空重力仪系统最新的发展，他的历史可以追溯到1958年的第一次成功的重力飞行，是上一代系统TAGS的升级。在这50多年中，Lacoste航空重力仪已经获得了在科研机构、政府部门以及商业飞行勘探等的数十万千测线公里的飞行。 TAGS-6集成了最新的GPS以及数据采集技术。

TAGS-6是TAGS/Air III航空重力仪的升级，独特的设计用户航空操作。系统集成了时间测试的、低漂移的、零长弹簧的重力传感器，且安装在一个陀螺稳定的万向平台上。该传感器有用更一个全球范围应用的重力测量范围（无需重置）500,000毫伽。

TAGS-6型航空重力测量系统具体特点如下：

①更小的传感器/云台(60%)；

②更轻的传感器/云台(30%)；

③新型滑环技术-更坚固；

④20 Hz GPS及重力数据记录: 更好的GPS以及重力时标；

⑤更大范围的纵摇和横摇；

⑥全反馈500,000 mGal范围；

⑦抗颠簸能力更强；

⑧双炉温控；

⑨温控电路；

⑩微处理器控制；

⑪分离的、可安装在机柜上的电子单元以及组装方便的计算机；

⑫可以锁定的云台。

三、主要技术指标

⒈ 设备仪器名称及厂家信息

系统名称：SYSTEM 6航空重力测量系统

制造商：Micro-g LaCoste

⒉ 技术规格

传感器：范围：50,000毫伽（通用）

漂移：每月3毫伽或更少

温度设定：45～65℃

稳定的平台：平台纵摇：±20度

平台横摇：±30度

平台周期：4到4.5分钟

平台阻尼：707（最大值）

控制系统：记录频率：20Hz

串口输出：RS-232

添加的I/O口：传感器温度

系统性能：分辨率：0.01毫伽

静态重复率：0.02毫伽

精度：0.6毫伽或更好

50,000毫伽水平加速度：0.25毫伽

100,000毫伽水平加速度：0.5毫伽

100,000毫伽垂直加速度：0.25毫伽

其他性能：操作温度：5～50℃

存储温度：-10～50℃

尺寸：58.4×53.3×1397.5px

重量：75Kg

⒊ 设备组成

集成的交钥匙工程系统，包括：

航空重力仪-Air III型全球范围使用的零长弹簧传感器；

重力仪备件包；

重力GPS系统硬件；

重力系统处理软件。

⒋ 环境条件

操作温度：5～50℃

存储温度：-10～50℃

⒌ 电源要求

电源设备：75瓦（平均值）。

⒍ 安装要求

整个系统所含的设备全部集成到一个机柜中,机柜可通过机舱内安装的轨道推入机舱。

⒎ 设备基本功能

①AIR III型拥有一个光纤陀螺，使数据的直接输出成为可能；

②DSP平台控制采用数字信号处理器板保持平台水平不受系统计算机的影响，允许更高的平台增益，获得更快的响应时间以及减少错误的出现；

③实验室测试显示流动重复率好于0.2毫伽；

④增加了的精度---1000Hz的内部模拟信号采样率改善了精确性，避免混淆，同时产生21位有效分辨率；

⑤弹簧张力译码器以永久记忆的形式存储数值；

⑥实时的数据以1Hz的速度输出至串口和内部硬盘驱动，数据冗余可由数据记录器记录；

⑦差分GPS定位；

⑧实时图形绘制，用户可选的时间基准；

⑨测量是转弯无须在锁摆。

四、航空重力数据处理软件

航空重力数据处理软件设计用于每次勘探飞行后及时的数据处理。

来自于勘探飞机地面 GPS 基站的原始数据可以立即处理，得到延着测线产生的自由空间和Bouger 重力异常。处理后的数据可以导入到成图软件包，例如Geosoft Oasis Montaj 或者Genertic Mapping Tools（GMT）来执行以下任务，如测线水平校准，网格，成图。随着快速转弯的数据变化，数据质量以及可能的系统问题可以识别，且操作问题可以及时的得到处理。

上图所示为某一测线1.1的六次重复飞行所得的测量数据，地点是Indiana的FortWayne。采用100s滤波, 重复测线的标准偏差为0.73 milliGals。请注意，在测线1.1的数据的采集过程中，飞机遭遇了一次大的颠簸(下图)，这对采集的重力数据没有大的干扰。

五、结束语

航空重力测量不受地面交通条件的限制，工作效率较高。航空重力测量的原理、方法和仪器与海洋重力测量基本相同，但飞机上仪器所受的干扰加速度比船上要大几倍到几十倍，而且周期很长。空中的导航定位、航高、航速等测量要求也高，厄缶改正误差很大；静力重力仪要附加更强的阻尼易造成重力异常的畸变；且成本较高。尽管如此，航空重力测量必将是国内重力勘探的一个新的发展方向。