孟慶敏, 李軍峰, 肖 都, 胥值禮, 廖桂香,崔志強(qiáng), 西永在, 黃 威, 賁 放

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，廊坊 065000;2.自然資源部地球物理電磁法探測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廊坊 065000;3.國(guó)家現(xiàn)代地質(zhì)勘查工程技術(shù)研究中心，廊坊 065000)

0 引言

航空地球物理勘探(航空物探)是以飛行器作為搭載工具開(kāi)展地球物理勘查的技術(shù)方法，通過(guò)對(duì)采集的地下介質(zhì)的地球物理信息進(jìn)行解譯，研究地下構(gòu)造，地質(zhì)體分布，解決基礎(chǔ)地質(zhì)及礦產(chǎn)、環(huán)境等問(wèn)題，具有快速、高效、應(yīng)用領(lǐng)域廣、不受地面因素限制等優(yōu)勢(shì)，可在高山、湖泊、沼澤、森林等地面人員無(wú)法進(jìn)入的區(qū)域開(kāi)展工作[1-3]。作為“十四五”及國(guó)家遠(yuǎn)景目標(biāo)推動(dòng)地質(zhì)調(diào)查工作轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要技術(shù)手段，航空物探在保障我國(guó)自然資源安全、建成地球系統(tǒng)科學(xué)理論與探測(cè)技術(shù)體系、查明區(qū)域重大資源環(huán)境問(wèn)題、實(shí)施國(guó)家重大工程建設(shè)安全評(píng)價(jià)等方面有著重要的支撐作用。

第二次世界大戰(zhàn)期間，為了探測(cè)潛艇，將磁力儀安裝在飛機(jī)上進(jìn)行測(cè)量，航空物探由此誕生[4]。此后，1944年至上世紀(jì)50年代末，航空放射性測(cè)量，航空電磁法測(cè)量，航空重力測(cè)量相繼開(kāi)展。從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，航空物探在礦產(chǎn)普查、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、工程地質(zhì)勘查等方面發(fā)揮了重要作用。我國(guó)航空物探工作起步于20世紀(jì)50年代，1959年，作為我國(guó)最早研究開(kāi)發(fā)航空物探測(cè)量系統(tǒng)的單位之一，物化探所聯(lián)合航空物探隊(duì)等8家單位聯(lián)合研究航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，研發(fā)了長(zhǎng)導(dǎo)線半航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，從此拉開(kāi)了國(guó)內(nèi)航空物探研究的序幕[5]。從1959年到2006年，航空物探研究的重點(diǎn)是研發(fā)航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)集成航磁，形成航空物探(電/磁)綜合測(cè)量系統(tǒng)。上世紀(jì)70年代物化探所成功研發(fā)了固定翼頻率域航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，后改進(jìn)定型為HDY-302型航空電磁儀，與航空磁測(cè)系統(tǒng)共同安裝于Y11飛機(jī)上，形成Y11航空物探(電/磁)綜合測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)是上世紀(jì)我國(guó)唯一的自主研發(fā)航空物探綜合測(cè)量系統(tǒng)，在山東、安徽、吉林、遼寧、河北、江西、江蘇等地完成了超過(guò)16×104測(cè)線千米的測(cè)量，在金礦普查、淺層水資源調(diào)查、基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查等方面效果顯著；1997年物化探所研發(fā)了三頻航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，與航磁系統(tǒng)一起安裝在Y11B飛機(jī)上，組成Y11B航空物探(電/磁)綜合測(cè)量系統(tǒng)。2001年，系統(tǒng)再次升級(jí)，形成Y12航空物探(電/磁)綜合測(cè)量系統(tǒng)，在甘肅和吉林進(jìn)行了淺層水資源調(diào)查，成效顯著。頻率域航空電磁系統(tǒng)具有安全、測(cè)量效率高等優(yōu)勢(shì)，但探測(cè)深度相對(duì)較淺[6-10]。

圖1 Y12航空物探(電/磁/放)綜合站Fig.1 Y12 airborne geophysical (electromagnetic/magnetic/gamma spectrometer) complex station

“十一五”以來(lái)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅猛發(fā)展，作為重要支撐，國(guó)家對(duì)水資源、礦產(chǎn)、油氣等自然資源的需求日益增大，環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域也亟需完善，故而創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)新型地質(zhì)環(huán)境探測(cè)裝備的研發(fā)勢(shì)在必行。2006年至2021年，國(guó)家啟動(dòng)國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)以及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃均對(duì)航空地球物理勘查技術(shù)與裝備研發(fā)進(jìn)行了大力支持，研發(fā)成功了iFTEM固定翼時(shí)間域航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，并開(kāi)展了試生產(chǎn)工作，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類系統(tǒng)的先進(jìn)水平，探測(cè)深度、數(shù)據(jù)噪聲水平滿足實(shí)用化需求，為我國(guó)目前唯一的固定翼時(shí)間域航空電磁測(cè)量系統(tǒng)[11-15]。與此同時(shí)，直升機(jī)時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)以及國(guó)產(chǎn)有人機(jī)、無(wú)人機(jī)航磁系統(tǒng)也成功研發(fā)。2007年～2008年，在地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的支持下，以三頻航空電磁系統(tǒng)為主，集成航磁、航放于Y12飛機(jī)上，組成Y12航空物探(電/磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)，在內(nèi)蒙開(kāi)展了大面普查工作，取得了顯著的地質(zhì)效果[16-22]。此外，近15年來(lái)，物化探所還在國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)并集成了直升機(jī)航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合復(fù)雜地形條件下開(kāi)展航空物探測(cè)量，引領(lǐng)了我國(guó)直升機(jī)航空物探綜合測(cè)量的先河[23-25]；研發(fā)了基于中型無(wú)人機(jī)的航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)，并進(jìn)行了大面積測(cè)量工作，在油氣盆地基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中發(fā)揮了重要作用[26-28]；除系統(tǒng)研發(fā)和綜合測(cè)量外，數(shù)據(jù)處理方法技術(shù)研究以及軟件平臺(tái)研發(fā)也取得了豐碩成果[29-33]。

這里以物化探所航空物探裝備研發(fā)、數(shù)據(jù)處理與解釋、應(yīng)用領(lǐng)域等為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹近15年航空物探領(lǐng)域取得的技術(shù)創(chuàng)新與突破，應(yīng)用成果與進(jìn)展，并對(duì)航空物探的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 頻率域航空電磁測(cè)量系統(tǒng)和Y12航空物探(電/磁/放)綜合站

1.1 儀器裝備研發(fā)進(jìn)展

自上世紀(jì)70年代，我國(guó)先后成功自主研發(fā)單頻、雙頻、三頻等HDY系列頻率域翼尖硬架航電系統(tǒng)。2000年以來(lái)，HDY-402三頻航電系統(tǒng)與航磁、航放組成Y12航空物探多參數(shù)測(cè)量綜合站，廣泛應(yīng)用于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、巖性填圖、多金屬礦產(chǎn)勘查、淺層水資源調(diào)查、土壤鹽漬化調(diào)查等方面，并在吉林白城、內(nèi)蒙古二連浩特-東烏旗等地區(qū)完成了超過(guò)52×104km的勘查工作，取得了較好的地質(zhì)效果[3,10]。

1.2 系統(tǒng)應(yīng)用成果

電/磁/放航空物探綜合站是航空電磁、航空磁法和航空伽瑪能譜三種方法的綜合，多參數(shù)測(cè)量可以提高航空地球物理地質(zhì)解釋效果，尤其在研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、圈定斷裂帶、火成巖體、進(jìn)行巖性構(gòu)造填圖以及開(kāi)展鐵、有色金屬等成礦預(yù)測(cè)方面效果顯著。Y12航空物探(電/磁/放)綜合站自應(yīng)用以來(lái)，編錄航電異常近500個(gè)，航磁異常近5 000個(gè)，航放異常一百余個(gè)，劃分線性構(gòu)造六百余條，環(huán)形構(gòu)造近100個(gè)，圈定隱伏巖體壹佰八十余個(gè)，劃分各類找礦遠(yuǎn)景區(qū)一百余個(gè)，各類找礦靶區(qū)一百二十個(gè)。圖2是根據(jù)航空物探綜合測(cè)量篩選出的航電異常，經(jīng)地面查證表明該異常帶是含礦化斷裂破碎帶的反映。鹽漬化與地下水關(guān)系密切，圖3是吉林白城航電推斷土壤鹽漬化圖，含鹽量越高，電性越好，反之亦然[6-7]。

圖2 內(nèi)蒙某區(qū)航空電磁異常綜合剖析圖Fig.2 Comprehensive analysis map of airborne electromagnetic anomaly in a region of Inner Mongolia(a)頻率域航電綜合曲線圖;(b)地質(zhì)背景

圖3 白城航空電磁推斷鹽漬化程度圖Fig.3 Degree of salinization inferred by airborne electromagnetic in Baicheng

圖4 iFTEM-Ⅱ固定翼時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)Fig.4 iFTEM-II Fixed-wing time domain electromagnetic system(a)系統(tǒng)整備狀態(tài);(b)接收吊艙;(c)數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng);(d)隔離高壓電源與發(fā)射機(jī)

圖5 內(nèi)蒙古興安盟地區(qū)某測(cè)線電阻率反演及地質(zhì)解譯剖面圖Fig.5 Resistivity inversion and geological interpretation profile of a survey line in Hinggan League, Inner Mongolia(a)電阻率深度反演圖;(b)地質(zhì)解譯圖

圖6 直升機(jī)航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)Fig.6 Helicopter airborne geophysical (magnetic/ gamma spectrometer) integrated survey system(a)儀器柜背板插口;(b)導(dǎo)航軟件界面;(c)銫光泵磁力儀;(d)直升機(jī)航空物探綜合測(cè)量系統(tǒng);(e)儀器操作面板;(f)地面測(cè)試;(g)航磁探桿支架

圖7 直升機(jī)航空物探(磁/放)綜合調(diào)查成果Fig.7 Comprehensive results of helicopter airborne geophysical (magnetic/ gamma spectrometer) survey(a)航磁ΔT等值線平面圖;(b)航空伽馬能譜總量等值線平面圖;(c)航空物探推斷巖性構(gòu)造圖;(d)航磁ΔT化極圖;(e)巖體三維反演圖

2 時(shí)間域航空電磁測(cè)量系統(tǒng)

2.1 儀器裝備研發(fā)進(jìn)展

頻率域航空電磁法對(duì)于埋藏較淺的目標(biāo)體具有較強(qiáng)的分辨能力，但是探測(cè)深度較淺，薄層探測(cè)能力弱，不能滿足當(dāng)下深地探測(cè)目標(biāo)的需求，亟需時(shí)間域航空電磁的研發(fā)。因研發(fā)技術(shù)難度大，涉及學(xué)科廣，專用化程度高，西方國(guó)家長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖和設(shè)備禁賣(mài)。在2006年和2012年國(guó)家863計(jì)劃的支持下，經(jīng)過(guò)十余年的創(chuàng)新研發(fā)，于2015年研發(fā)了iFTEM-Ⅰ型固定翼時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)并開(kāi)展了2 000測(cè)線千米的科研試飛，但是由于其有效勘探深度和單架次續(xù)航能力需要進(jìn)一步完善以滿足實(shí)用化需求，2017年，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持下，在iFTEM-Ⅰ型系統(tǒng)基礎(chǔ)上，突破了瞬時(shí)千安級(jí)多波脈沖發(fā)射、動(dòng)態(tài)強(qiáng)干擾下微弱信號(hào)提取、復(fù)雜氣動(dòng)外形飛行器改裝與試飛、數(shù)據(jù)精細(xì)化處理及三維正反演等技術(shù)難題，研發(fā)了iFTEM-Ⅱ型固定翼時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)，關(guān)鍵性能指標(biāo)超過(guò)國(guó)外同類型系統(tǒng)，核心部件全部實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)和國(guó)產(chǎn)化,探測(cè)深度超過(guò)650 m，噪聲水平優(yōu)于2n T/s,在基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查示范應(yīng)用中取得明顯成效,填補(bǔ)了我國(guó)固定翼時(shí)間域航空電磁探測(cè)技術(shù)裝備空白[34-37]?！笆濉逼陂g，我國(guó)自主研制的直升機(jī)時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)和航空大地測(cè)量系統(tǒng)也完成了試驗(yàn)飛行[38]。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用成果

時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)在區(qū)域性基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、地下水資源勘查、重要金屬礦產(chǎn)普查、生態(tài)環(huán)境與災(zāi)害調(diào)查等方面能發(fā)揮重要作用，能夠?yàn)榭焖俳庾g地質(zhì)構(gòu)造、識(shí)別含水層結(jié)構(gòu)、圈定多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)、劃分土壤鹽漬化等提供技術(shù)支撐。iFTEM-II固定翼時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)2021年在吉林白城-松原、內(nèi)蒙古興安盟等地區(qū)開(kāi)展了航空電磁測(cè)量工作。在淺部，清晰刻畫(huà)了含水層、隔水層等結(jié)構(gòu)變化，與已有水文地質(zhì)資料高度吻合，新圈定了富水有利區(qū)域；在深部，解譯了800 m以淺白堊紀(jì)地層電性結(jié)構(gòu)及活動(dòng)斷裂空間展布，與已知鉆孔、測(cè)井資料對(duì)應(yīng)良好。應(yīng)用成果有效支撐了松嫩平原山前地帶地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)和低平原區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查工作[39-40]。

3 航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)

3.1 儀器裝備研發(fā)

2010年，物化探所在國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)并集成了直升機(jī)航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，掌握了包括航空磁/放集成技術(shù)、安裝調(diào)試及飛行技術(shù)、磁干擾動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、數(shù)據(jù)處理及解釋在內(nèi)的整套方法技術(shù)。此后，通過(guò)調(diào)查實(shí)施，直升機(jī)航空物探(磁/放)綜合測(cè)量技術(shù)成為國(guó)內(nèi)地形復(fù)雜區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)地質(zhì)普查主要的航空物探方法技術(shù)[41]。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用成果

近十年來(lái)，運(yùn)用該測(cè)量系統(tǒng)完成了大面積的高精度調(diào)查任務(wù)，先后在湖南、貴州、江西、陜西、甘肅等地多個(gè)重要成礦區(qū)帶完成了逾50×104測(cè)線千米的調(diào)查任務(wù)。該系統(tǒng)具分辨率高、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。高質(zhì)量測(cè)量成果展示出相關(guān)地質(zhì)構(gòu)造的新信息，新發(fā)現(xiàn)與礦化、隱伏巖體或構(gòu)造相關(guān)的航磁、航空伽瑪能譜異常數(shù)百處，圈定數(shù)十個(gè)找礦有利遠(yuǎn)景區(qū)和靶區(qū)。經(jīng)初步查證，新發(fā)現(xiàn)多處找礦有利礦化蝕變線索，為成礦帶基礎(chǔ)地質(zhì)研究和礦產(chǎn)勘查提供了高質(zhì)量的地球物理資料，獲得了廣泛認(rèn)可[23-24]。

4 無(wú)人機(jī)航空物探綜合測(cè)量系統(tǒng)

近十五年來(lái)，國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)航磁測(cè)量技術(shù)研究方面取得了一系列重要成果。物化探所在無(wú)人機(jī)航磁改裝與系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)處理與軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)等方面取得了重要成果。

4.1 無(wú)人機(jī)航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)

2013年～2015年，基于國(guó)產(chǎn)彩虹3(CH-3)中型固定翼無(wú)人機(jī)，研制了國(guó)內(nèi)首套實(shí)用化的中型無(wú)人機(jī)航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)實(shí)用化無(wú)人機(jī)航空物探綜合測(cè)量系統(tǒng)從無(wú)到有的轉(zhuǎn)變，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。突破了無(wú)人機(jī)平臺(tái)改裝、遠(yuǎn)程測(cè)控、超低空隨地起伏飛行、三維航跡規(guī)劃、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)具有長(zhǎng)航時(shí)、全夜航、精準(zhǔn)測(cè)控等優(yōu)勢(shì)，可安全、高質(zhì)、高效地完成大規(guī)模航磁測(cè)量任務(wù)。完成了國(guó)內(nèi)外油氣、礦產(chǎn)資源無(wú)人機(jī)航空物探調(diào)查任務(wù)總計(jì)約26×104測(cè)線千米，取得了高質(zhì)量的航空物探測(cè)量數(shù)據(jù)和很好的地質(zhì)效果。該系統(tǒng)曾分別獲得2013年中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)十大地質(zhì)科技進(jìn)展獎(jiǎng)、2013年中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院十大科技進(jìn)展獎(jiǎng)[27,42-43]。

圖8 CH-3中型無(wú)人機(jī)航空物探測(cè)量系統(tǒng)Fig.8 CH-3 Aeromagnetic measurement system for medium UAV(a)無(wú)人機(jī)航空物探測(cè)量系統(tǒng);(b)地面測(cè)控站;(c)飛行狀態(tài)

4.2 小型無(wú)人機(jī)航磁測(cè)量系統(tǒng)

由于小面積精細(xì)航空磁法測(cè)量的需求不斷增加，自2017年起，在CH-3固定翼無(wú)人機(jī)航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)成功研發(fā)的基礎(chǔ)上，精準(zhǔn)把握市場(chǎng)方向、主動(dòng)拓展技術(shù)領(lǐng)域，迅速開(kāi)展了更加靈活的、基于垂直起降無(wú)人機(jī)平臺(tái)的航磁測(cè)量系統(tǒng)研究，成功研制了小型化航磁收錄系統(tǒng)，研發(fā)了無(wú)人直升機(jī)、復(fù)合翼無(wú)人機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)航磁測(cè)量系統(tǒng)，完成近2 000 km的試生產(chǎn)飛行，取得了高質(zhì)量的測(cè)量數(shù)據(jù)[44]。

圖9 CH-3無(wú)人機(jī)和Y12有人機(jī)航磁測(cè)量效果對(duì)比圖Fig.9 Comparison of aeromagnetic measurement effect between CH-3 UAV and Y12(a)CH-3無(wú)人機(jī)航磁ΔT等值線圖;(b)Y12有人機(jī)航磁ΔT等值線圖

圖10 自主研發(fā)小型航磁收錄系統(tǒng)Fig.10 Self-developed small aeromagnetic collection system

圖11 多種小型無(wú)人機(jī)平臺(tái)的航磁測(cè)量系統(tǒng)Fig.11 Aeromagnetic measurement system for a variety of small UAV platforms(a)iHUAM無(wú)人直升機(jī)航磁測(cè)量系統(tǒng);(b)iHVUAM無(wú)人復(fù)合固定翼航磁測(cè)量系統(tǒng)

圖12 基于oasis montaj 平臺(tái)的航空物探(磁/電/放)數(shù)據(jù)綜合處理軟件系統(tǒng)Fig.12 The integrated processing software system of airborne geophysical (magnetic/electrical/gamma spectrometer) data based on oasis montaj platform

圖13 自主開(kāi)發(fā)的航跡規(guī)劃及數(shù)據(jù)處理平臺(tái)Fig.13 Independently developed platform for track planning and data processing(a)航跡規(guī)劃;(b)飛行高度設(shè)計(jì);(c)航磁補(bǔ)償曲線圖

圖14 固定翼時(shí)間域航空電磁數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)Fig.14 Fixed wing time domain airborne electromagnetic data processing software system

這些小型化無(wú)人機(jī)平臺(tái)的航磁系統(tǒng)，既具有固定翼無(wú)人機(jī)飛控精度高、全天時(shí)作業(yè)、成本低、人員安全等優(yōu)點(diǎn)，又具有垂直起降能力，運(yùn)輸極為方便，只需兩名飛控員即可開(kāi)展工作，野外飛行作業(yè)十分靈活，可以作為有人機(jī)和滑跑中大型無(wú)人機(jī)航空地球物理測(cè)量系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，特別是在中小面積詳查方面具有很好應(yīng)用前景。

5 航空物探數(shù)據(jù)處理和軟件平臺(tái)

5.1 航空物探(磁/電/放)數(shù)據(jù)綜合處理軟件

2010年～2012年，基于加拿大Geosoft公司Oasis montaj軟件平臺(tái)，研發(fā)了實(shí)用化的航空物探(磁/電/放)數(shù)據(jù)綜合處理軟件系統(tǒng)，形成了一套較完善的航空物探數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系。系統(tǒng)具備航磁、頻率域航電、航放數(shù)據(jù)批處理功能，在多個(gè)航空物探項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用，累計(jì)完成了超過(guò)90×104測(cè)線千米航空物探調(diào)查數(shù)據(jù)綜合處理，取得了高質(zhì)量基礎(chǔ)成果數(shù)據(jù)。系統(tǒng)應(yīng)用效果顯著，對(duì)提高海量數(shù)據(jù)處理解釋的質(zhì)量和效率起到了重要作用[45-54]。

此外，針對(duì)無(wú)人機(jī)在起伏地形環(huán)境的自主飛行、以及航磁數(shù)據(jù)的快速處理等需求，在Geosoft軟件平臺(tái)上二次開(kāi)發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)人機(jī)航空地球物理綜合處理平臺(tái)。

5.2 自主研發(fā)航空物探大數(shù)據(jù)處理軟件平臺(tái)

2017年-2021年，物化探所自主研發(fā)了航空物探數(shù)據(jù)處理軟件平臺(tái)，打破了長(zhǎng)期依賴國(guó)外軟件平臺(tái)的局面，在大數(shù)據(jù)支撐方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。采用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，突破了大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示和處理瓶頸，實(shí)現(xiàn)了海量、多樣數(shù)據(jù)(多類型/多采樣率)統(tǒng)一存儲(chǔ)管理和可視化展示，解決了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)管理混亂、數(shù)據(jù)存取效率低下等問(wèn)題。該平臺(tái)已成功應(yīng)用于固定翼時(shí)間域航空電磁數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，取得了顯著應(yīng)用效果。

數(shù)據(jù)處理方面，針對(duì)固定翼時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，攻克了多源噪聲壓制、背景場(chǎng)去除、疊加抽道、姿態(tài)校正等技術(shù)難題，形成了數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)流程，突破大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、顯示的瓶頸，創(chuàng)新研發(fā)了時(shí)間域航空電磁數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，顯著提高了數(shù)據(jù)處理效率，噪聲水平優(yōu)于2 nT/s，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大深度探測(cè)及精細(xì)化解譯地下電性結(jié)構(gòu)提供了必備前提[55-63]。正反演方法技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)大量學(xué)者進(jìn)行了航空電磁正反演理論與應(yīng)用研究，在推進(jìn)航空電磁數(shù)值模擬技術(shù)，裝置參數(shù)設(shè)定，反演解釋實(shí)用化等方面起到重要推動(dòng)作用[64-66]。

6 總結(jié)與展望

近15年來(lái)，物化探所研發(fā)了具有世界先進(jìn)水平的固定翼時(shí)間域航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，并在方法技術(shù)研究、數(shù)據(jù)處理和綜合解釋等方面取得積極進(jìn)展，已經(jīng)形成了實(shí)用化的測(cè)量系統(tǒng)；在自主研發(fā)的三頻航空電磁測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，集成了航磁、航放，形成了固定翼航空物探(電/磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)，并進(jìn)行了大量飛行測(cè)量，地質(zhì)效果突出；在國(guó)內(nèi)首先研發(fā)成功基于直升機(jī)的航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)，并在全國(guó)推廣，成為復(fù)雜地形條件下航空物探綜合測(cè)量的標(biāo)配；研發(fā)成功了基于CH-3中型無(wú)人機(jī)的航空物探(磁/放)綜合測(cè)量系統(tǒng)并開(kāi)展了油氣資源集成調(diào)查；研發(fā)成功了輕量化航磁測(cè)量系統(tǒng)并安裝在無(wú)人機(jī)直升機(jī)、復(fù)合翼無(wú)人機(jī)、多旋翼無(wú)人機(jī)等多種小型無(wú)人機(jī)平臺(tái)，形成了適合不同條件的無(wú)人機(jī)航磁測(cè)量系統(tǒng)。針對(duì)上述航空物探方法，研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)處理和軟件平臺(tái)。

航空物探作為推進(jìn)自然資源勘查前沿技術(shù)發(fā)展的重要方法技術(shù)，對(duì)于支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、資源與環(huán)境開(kāi)發(fā)與監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警等領(lǐng)域有著重要發(fā)展前景，為了更好適應(yīng)不同的需求，儀器裝備方面，應(yīng)以現(xiàn)階段研究成果為基礎(chǔ)，根據(jù)國(guó)家及市場(chǎng)需求，將進(jìn)一步集成創(chuàng)新研究，形成航空電、磁、重、放綜合測(cè)量裝備，繼續(xù)開(kāi)發(fā)直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、主動(dòng)源、被動(dòng)源等綜合系統(tǒng)，降低勘查成本，提高系統(tǒng)可靠性，擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)據(jù)處理與解釋方面，進(jìn)一步豐富數(shù)據(jù)去噪與校正方法技術(shù)手段，提高數(shù)據(jù)信噪比，聯(lián)合處理反演多種航空地球物理數(shù)據(jù)，降低多解性，提高數(shù)據(jù)處理精度，并利用綜合地質(zhì)建模等方法技術(shù)研究，提高數(shù)據(jù)處理與解釋水平；應(yīng)用領(lǐng)域方面，進(jìn)一步拓展應(yīng)用領(lǐng)域，開(kāi)展區(qū)域性基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、地下水資源勘查、重要金屬礦產(chǎn)普查、生態(tài)環(huán)境與災(zāi)害調(diào)查等，為快速解譯地質(zhì)構(gòu)造、識(shí)別含水層結(jié)構(gòu)、圈定多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)、劃分土壤鹽漬化等提供高新技術(shù)支撐。