航空时间域电磁法测量系统:回顾与前瞻

本文首先回顾了20世纪70年代参与研究开发中国第一套航空时间域电磁法系统感应脉冲瞬变航电仪(M-1型脉冲式航电仪)的情况。然后比较详细地介绍目前世界上著名的4种固定翼飞机时间域电磁法观测系统和6种直升飞机时间域电磁法观测系统:GEOTEM,MEGATEM,TEMPEST,SPECTREM;He-liGEOTEM,ExplorHEM,NEWTEM,VTEM,SKYTEM,ORAGS TEM。提出了关于研究和开发我国航空时间域电磁法测量系统的建议。     

两种时间域航空电磁系统响应曲线对比分析

目前,航空电磁测量系统的研制、方法理论研究以及数据处理解释软件开发逐渐成为国内研究热点,针对以上问题,本文利用Maxwell内置的正演模拟算法,通过二维薄板模型的电磁响应曲线分析,对目前国外广泛使用的直升机和固定翼航空电磁测量系统的空间分辨率和探测深度进行了综合研究及对比分析,在正演曲线剖面图上清晰得到了两种系统各自的特点,为理论研究时间域航空电磁响应的分布规律提供了新的思路,也为研究航空电磁反演奠定了基础。     

频率域航空电磁法软件研究现状与发展趋势

首先对国内外频率域航空电磁法软件的发展研究现状进行了研究与分析,主要内容包括数据校正处理、多参数转换、正反演解释、以及综合解释等,通过国内外频率域航空电磁法软件研究方面的对比,指出了国内在此方面存在的差距和不足。在综合分析的基础上,指出了频率域航空电磁法今后应该发展的数据处理和解释方法,以及发展趋势。     

航空磁力梯度张量测量——航空磁测技术的最新进展

评介了澳大利亚BHP比利顿矿产勘查公司和矿产发现技术公司的航空矢量磁测,美国地质调查所研制的地面张量磁梯度仪(用磁通门磁力仪),德国耶拿物理学高技术研究所的航空全张量磁力梯度仪系统(用LTS—SQUID),美国橡树岭国家实验室和特瑞斯坦技术公司(Tristan Technologies,Inc．)研究和开发的航空全张量磁力梯度仪系统(用HTS—SQUID),澳大利亚联邦科学工业研究组织(CSIRO)正在研制的航空张量磁梯度仪GETMAG和MAGSAFE(用HTS—SQUID),后者由CSIRO和澳大利亚国防科学与技术组织(DSTO)共同研制。提出了关于研究和开发我国航空磁测技术的建议．     

航空物探试验场地面地球物理场特征分析

航空地球物理探测技术是地质和矿产勘查的重要手段,其探测能力主要取决于测量系统及测量方法的有效性,而测量系统及测量方法有效性的提高,又需要专业的检验平台(航空物探试验场)。因此,在我国建立专业的航空物探试验场十分必要。本文搜集了我国某航空物探试验场的地质地球物理资料,在试验场设计并完成了重力、电阻率测深、瞬变电磁工作。通过对实测资料的处理和研究,将试验场划分为三个大的异常区,确定了试验场内的两个较大的断裂和一个次级断裂。本文在国内首次以专项工作的方式为航空重力及电磁法测量提供了高精度的参考数据,从而为国内航空地球物理测量系统检验和方法研究提供了综合平台。并且通过多种物探方法建立标准场的实践认识到,通过有效的选址,在充分利用已有的地质、地球物理(地面、航空)及测绘等资料的基础上,可以完善建成综合试验场,为航空物探飞行测量提供可靠的高精度对比资料。     

Review:Progress in SQUID-Based Geophysical Precision Measurement Technology

综述：SQUID超导地球物理精密测量技术新进展

林君,王铭超,赵静

（地球信息探测仪器教育部重点实验室（吉林大学）,吉林大学 仪器科学与电气工程学院,长春 130026）

中文说明:

超导量子干涉器（Superconducting Quantum Interference Devices, SQUID）以其具有灵敏度高、噪声低、频带宽和低频效应好的优点,在地球物理的矢量磁测、电磁法、重力及重力梯度等测量方面应用越来越广泛。本文介绍了SQUID的最新工艺进展,详细综述了国际上利用SQUID开展地球物理精密测量技术研究的进展情况,通过分析各项技术的优势、特点以及存在的问题,并结合当前地球物理技术的需求,探讨未来SQUID在该领域的应用前景和发展建议。

关键词：SQUID、地球物理方法、矢量磁测、电磁法、重力及重力梯度

     

基于支持向量回归的一维频率域航空电磁反演

为了提高一维频率域航空电磁的反演精度,将机器学习方法应用于航空电磁数据的反演中,提出基于多输出最小二乘支持向量回归（MLS-SVR）的一维频率域航空电磁端到端反演方法. 对不同地电模型进行正演计算,获得样本数据集;搭建MLS-SVR模型框架,输入端为归一化后的垂直磁场分量,输出端为地电模型参数;利用网格寻优和K-折交叉验证进行调参;利用MLS-SVR模型进行反演. 试验结果表明,利用MLS-SVR可以准确地反演出各地电模型参数,与单输出支持向量回归(S-SVR)和多输出支持向量回归（M-SVR）算法相比,该反演方法的精度更高,实测数据反演表明了该方法的有效性.     

固定翼时间域航空电磁系统的线圈姿态影响研究

在固定翼时间域航空电磁测量时,固定在飞机上的发射线圈和吊舱内的接收线圈受飞行速度、风向和地形等的影响,会发生姿态变化,导致线圈与大地之间的耦合关系发生变化,给测量的电磁数据带来姿态误差,降低系统测量的分辨率,因此有必要对线圈姿态误差规律进行研究。在建立发射线圈和大地系统双坐标系以及飞机姿态变化时坐标系间转换矩阵的基础上,推导了感应一次场的计算公式,重点分析了线圈发生摇摆、俯仰及偏航旋转时对一次场以及二次场的影响,为姿态误差的校正方法研究奠定基础。     

直升机航空电磁法在岩性构造填图中的应用效果——以内蒙古乌达地区为例

利用航空电磁法进行岩性构造填图,可以弥补航空磁法对无磁性地层较难划分的问题,并对今后有效利用航空物探进行地质填图具有一定的指导意义。以2004年内蒙乌达地区1：5000大比例尺的直升机航空电磁数据为基础资料,分析和研究了航空电磁场特征与地层岩性和断裂构造的关系,并以此为基础建立了该区地层岩性和断裂构造的划分标志,对该区的地层岩性和断裂构造进行了划分,通过与以往内蒙乌达地区地质图进行对比,发现二者吻合较好,并增加和细化了若干新的地层单元。     

频率域航空电磁法视电阻率转换在岩性构造填图中的应用

以固定翼航空电磁系统正演公式为基础,介绍了实虚分量法、幅值飞行高度法等均匀半空间模型下的视电阻率转换方法。将内蒙古某测区实测的高、中、低3个频率的航空电磁数据转换为视电阻率,即Hρs、Mρs、Lρs,并对3个频率的视电阻率填图效果进行了试验对比,最后选用Hρs等值线图进行岩性构造填图,与地质图吻合程度较高。提高了航空视电阻率填图的实际意义和应用,为后期资料解释提供了理论基础。     

地空频率域电磁系统在小煤窑勘查中的应用

为实现金谷煤矿小煤窑采掘边界圈定，采用地空频率域电磁系统开展小煤窑采空积水区的勘查试验工作。实际勘探中设计124条南北方向测线，利用无人机搭载探测天线进行电磁数据的连续采集。通过数据处理与解释，获得了测区内地下50~300 m范围内的视电阻率剖面。根据相对低阻异常的分布情况，圈围出两个煤窑采空积水区疑似位置。经过与实际煤层采掘资料对比，圈定的1处低阻异常区域下方存在高度充水的采空区。研究结果证明了地空频率域电磁系统在小煤窑勘查工作中的可行性及有效性。     

STFT与FIR在航空瞬变电磁数据处理中的应用

航空瞬变电磁法是一种快速普查良导电金属矿的航空物探方法,由于其具有速度快、成本低、探测范围大等优点,已经在国内外获得了较为广泛的应用。由于二次场与源无关且反映地下介质的特性,所以主要针对二次场进行处理和解释。但二次场的有效能量较弱,因此常常受到各种干扰的影响,以至降低了后期的处理和解释精度。为此,寻求合适的滤波或去噪方法抑制其噪声成为亟待解决的问题。本文应用短时傅里叶变换STFT（Short Time Fourier Transform）分析去噪前后二次场信号的时频特性,为航空瞬变电磁信号去噪选择合适的滤波方法提供依据,并及时评价滤波效果。实验结果表明利用STFT对航空电磁数据处理是有效的可行的。     

斜井层状介质孔中时间域电磁张量响应特征

在石油勘探、金属矿找矿以及地下空间探测领域,孔旁远探和随钻前探是迫切性技术需求。结合三分量感应测井和瞬变电磁场理论,提出了一种孔中时间域电磁张量测井方法。基于谐变场三维感应测井9个磁场分量求解方法,采用传输线法实现并矢格林函数的快速计算,通过将谐变场的磁张量转换到时间域,获得孔中时间域电磁场张量计算公式; 然后,建立一个斜井三层介质模型,分析该模型下感应电位张量各分量的时间衰减规律,得到目标层电磁张量响应特征; 最后,在地-井瞬变电磁实测资料分析基础上,比较孔中张量测井方法的效果。结果表明:感应电位张量xz、yz、zx以及zy分量衰减曲线符合垂直磁偶源激励场特征,其他分量满足水平磁偶源激励场特征; 与z相关的分量对地层电性界面的反映最为明显,可以作为张量解释的首选分量,其他分量可以作为辅助分量; 低阻目标层在多测道曲线和感应电位张量时间剖面中得到清晰识别,为孔中张量电磁资料处理与解释提供了手段。     

反机场武器对跑道的空间与时间封锁效率分析

目的　提出反机场机载布撒器对机场跑道封锁效率的工程算法 .方法　从工程需要出发 ,应用概率理论 ,建立基于空间封锁和时间封锁概念的封锁效率工程计算模型 .结果　通过对各种不同条件下封锁效率的计算 ,获得了系统性能参数对封锁效率的影响规律 .结论　所述算法在机载布撒器研制工作中具有重要的参考价值     

机载前向阵雷达近程杂波频移补偿

基于机载前向阵雷达在近距离地面目标检测时,杂波在距离上将呈现严重的非平稳性,提出了一种向量相似度准则,从杂波样本数据中计算补偿量的多普勒频移补偿方法。利用该方法对不同距离的杂波数据进行相应的频移变换预处理后,能有效改善近程地杂波的非平稳性。该算法在脉冲域和多普勒域中等效,适合并行运算,具有实现简单的优点。仿真结果表明经此方法预处理后的空时自适应滤波,能显著提高系统的性能改善因子。     

地空时间域电磁系统在陕西神木地区煤矿采空区勘查中的应用

为实现陕西神木地区哈拉沟煤矿周边小煤矿采空区的精确定位,采用地空时间域电磁系统在哈拉沟煤矿三盘区附近原小煤矿可能开采范围开展勘查工作。利用电源车集成的大功率地面发射系统,搭配基于旋翼无人机的单分量地空电磁信号接收系统,共采集23条测线的电磁数据。经数据处理后,得到勘查区内地下视电阻率与视深度的高分辨率成像剖面,结合已知钻孔资料综合分析,推测勘查区对应地下煤层位置的低阻带是由煤层积水采空区造成,据此共圈定了8处疑似积水采空区,其中5处为相对低阻异常区域,分布于勘查区中南部、中部以及东北部区域。本次探测工作验证了地空时间域电磁系统在煤矿采空区勘查中的有效性,能够为工作面合理布置和采空区治理等提供可靠的地质信息。     

A framework of rank-reduced space-time adaptive processing for airborne radar and its applications

A new equivalent formulation of the joint domain space-time optimum processor for airborne phased array radar application is derived. Then a new framework of space-time adaptive processing (STAP) for airborne radar systems which includes most of suboptimum algorithms in the literature is proposed. The performance of two typical rank-reduced time-space joint-domain processors based on Doppler pre-filtering is analyzed in detail based on the proposed framework.