淺談無人駕駛艇載航磁測量系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

季巖+梁森+陳偉

摘 要：艇載航磁測量系統(tǒng)作為航空磁法測量的一個(gè)分支，在礦產(chǎn)勘查、軍事以及環(huán)境工程等方面得到了廣泛應(yīng)用。文章主要從艇載航磁測量系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢兩個(gè)方面闡述了艇載航磁系統(tǒng)的應(yīng)用，希望為研究艇載航磁測量系統(tǒng)的專家學(xué)者提供理論參考。

關(guān)鍵詞：飛艇；航磁測量系統(tǒng)；發(fā)展趨勢

飛艇航磁以無人飛艇為空中測量載體，集成了磁探頭、數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)、磁補(bǔ)償系統(tǒng)、測高儀等，利用GPS定位和導(dǎo)航進(jìn)行低空貼地飛行，以獲得高分辨率、高精度及采集密度大的航磁數(shù)據(jù)。飛艇航磁輕便、靈活、安全、可靠，無論從效率、成本，還是從精度上，都有非常明顯的優(yōu)勢，大大彌補(bǔ)了地面磁測和航空磁測的不足。

基于無人飛艇的航磁測量系統(tǒng)（見圖1）具有經(jīng)濟(jì)、高效、安全的優(yōu)勢，以及在小區(qū)域大比例尺航空物探應(yīng)用領(lǐng)域的廣闊前景，江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院于2011年成功研制了艇載航磁測量系統(tǒng)，無人式飛艇航磁用于礦產(chǎn)勘查已頗具成效，特別是在鐵礦勘查方面。無人式飛艇航磁被運(yùn)用在非洲某國的航磁項(xiàng)目中，累計(jì)飛行線路總長逾萬公里。在測區(qū)內(nèi)基本查明了磁性體分布與范圍，對部分異常進(jìn)行地面檢查，發(fā)現(xiàn)了鐵礦露頭，證實(shí)主要異常為磁鐵礦引起，后經(jīng)鉆孔取樣分析查明了該測區(qū)內(nèi)鐵礦的存在。這次航磁項(xiàng)目的順利實(shí)施得到國內(nèi)專家及甲方的充分肯定，并對無人式飛艇航磁系統(tǒng)的高效性、高精度、高安全性給予高度評價(jià)。

1 艇載航磁測量系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）飛艇是最安全的飛行器，其原因在于它是浮空飛行器，在懸浮狀態(tài)下飛行，即使發(fā)生事故所帶來的危害也會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于飛機(jī)。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)可轉(zhuǎn)涵，同時(shí)具有動(dòng)力旋轉(zhuǎn)和靜態(tài)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，動(dòng)力在垂直和水平方向均可旋轉(zhuǎn)，所以飛艇在空中可以實(shí)現(xiàn)懸停，這一點(diǎn)是普通固定翼飛機(jī)無法比擬的。

（3）相比于固定翼飛機(jī)，飛艇在面對復(fù)雜地形的勘探測量中，其速度穩(wěn)定、爬升率高的優(yōu)勢更加明顯，它能更好地依照地形曲線進(jìn)行飛行測量，有效的降低了飛行高度，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

（4）飛艇的成本較低、維護(hù)方便、場地要求低，在森林、沙漠、丘陵地區(qū)等復(fù)雜地理環(huán)境下具有其優(yōu)勢。

（5）飛艇自身制造材料中含磁性物質(zhì)少，在進(jìn)行航空磁法測量時(shí)將飛行器對數(shù)據(jù)采集干擾降至最低程度。

2 艇載航磁測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

目前，艇載航磁測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要集中在飛艇和航空磁力儀各自性能的提升以及二者相互耦合方面。飛艇式航空磁測系統(tǒng)把飛艇與航磁儀、磁補(bǔ)償儀進(jìn)行有機(jī)集成，屬國內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了國內(nèi)航空物探的空白，具有良好的發(fā)展前景。

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求量越來越大，采用快速有效的方法加速礦產(chǎn)資源勘查步伐成為了一個(gè)不變的主題。由于我國重要的成礦靶區(qū)大多地形復(fù)雜，是地面植被發(fā)育或切割嚴(yán)重的地區(qū)，開展地面施工較為困難；礦區(qū)及外圍的區(qū)域或被不同單位企業(yè)申請了礦權(quán)；為了提高資源勘探進(jìn)程，做好國家整裝勘查區(qū)工作，開展小范圍大比例尺綜合航空地質(zhì)調(diào)查十分必要。

我國《國土資源“十二五”規(guī)劃綱要》明確提出，為了提高礦產(chǎn)資源保障能力，鼓勵(lì)我國優(yōu)勢企業(yè)赴境外開展礦產(chǎn)資源勘查和開采活動(dòng)。可以預(yù)見，隨著在境外的礦產(chǎn)資源勘查與開采活動(dòng)的進(jìn)行，對航空地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)需求也將日益迫切。但是由于常規(guī)機(jī)載航空測量手段在起飛場地、后勤保障、空域使用方面的種種局限性，在境外的實(shí)施難度很大，特別是在南美、非洲及東南亞等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)和自然環(huán)境條件惡劣地區(qū)尤其如此。因此，該方法在境外勘查工作中有著很好的應(yīng)用前景。

可進(jìn)行多方法多領(lǐng)域綜合應(yīng)用。無人飛艇作為航空地質(zhì)調(diào)查的飛行載體具有安全系數(shù)高，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，而且其成本低、易組裝可快速投入使用，具有很大的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。因此，可在此平臺上搭載多種輕型航空探測儀，實(shí)現(xiàn)綜合航空地質(zhì)調(diào)查需求。

總之，艇載航磁測量系統(tǒng)作為航空物探的一個(gè)分支，在礦產(chǎn)勘查過程中起到了重要作用，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。目前礦產(chǎn)資源勘探正向地質(zhì)條件復(fù)雜和礦產(chǎn)埋深大的區(qū)域發(fā)展，艇載航磁勘查系統(tǒng)無需飛行員、安全系數(shù)高、操控方便、易于野外開展工作、測量精度高，可廣泛應(yīng)用于高低緯度區(qū)域、地形切割大區(qū)域、高植被區(qū)域，大面積水域等，應(yīng)用前景廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]晏磊，呂書強(qiáng)，趙紅穎，等.無人機(jī)航空遙感系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2004，37（6）：67-70.

[2]崔志強(qiáng)，胥值禮，孟慶敏，等.現(xiàn)行三類平臺航磁勘查系統(tǒng)特點(diǎn)及勘查效果評述[J].物探化探計(jì)算技術(shù)，2015，37（4）：437-443.

[3]張津偉，武力聰，楊春，等.幾種低空高精度航空磁測系統(tǒng)及找礦應(yīng)用分析[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2014，28（1）：124-128.