無人機低航空磁測與地面磁測應用效果對比研究

摘要：在生態優先、綠色發展理念的指導下，無人機低航空磁測應用越來越廣。在這樣的背景下新興的無人機低航空磁測應用效果評估顯得尤為重要。筆者從磁場特征、磁異常解譯等方面對無人機低航空磁測與地面磁測應用效果進行對比分析，認為無人機低航空磁測與地面磁測具有一致的應用效果，是一種可以替代地面磁測的地球物理勘查手段。

關鍵詞：無人機低航空磁測；應用效果；磁測方法；地球物理勘查

前言

綠色發展是以效率、和諧、持續為目標的經濟增長和社會發展方式。在生態優先、綠色發展理念的指導下，無人機以其便攜性、節約性、環保性和安全性的特點，廣泛應用于礦產調查、環境監測、農業播撒、航空拍攝、應急救災、治安監控、物流運輸等領域。

無人機低航空磁測是在無人機與航空物探儀器設備有機結合形成的航空物探技術的一個新興分支（崔志強等，2016）。傳統地面磁法勘探人工在地面進行測量，具有離目標近、分辨率高等特點，但工作相對辛苦、效率低，存在人員設備危險，且由于地形險要等原因存在很多勘探盲區（唐水亮等，2021）。無人機航磁相對于地面磁測具有高精度、高效率、低成本的優勢，未來將在更多應用場景替代地面磁測，是值得進一步推廣的地球物理勘查方法技術（王錳等，2022）?；谝陨蠈W者的結論，筆者著重對無人機低航空磁測與地面磁測地質應用效果展開對比研究，以利于地質工作者合理選擇磁測方案。

1.背景

研究區位于內蒙古自治區阿拉善盟額濟納旗大紅山以南一帶，大地構造位置屬于哈薩克斯坦板塊東南陸緣增生帶（邵積東等，2011）。

地層主要為石炭系綠條山組粉砂質板巖和石英砂巖以及第四系沖洪積砂礫石及風成砂；侵入巖發育，有二疊紀黑云母二長花崗巖、石炭紀二長花崗巖和花崗閃長巖及正長花崗巖。

地面磁測（以下簡稱地磁）比例尺為1：10000，測線方向南北向，線距100m，點距40m，使用的儀器為捷克產PMG-1質子磁力儀；無人機低航空磁測（以下簡稱航磁）平均飛行速度為22.4m/s，采樣率為10次/s，點距約為2.2m，采用的儀器為加拿大產GTK-R15銣光泵磁力儀。

2.磁場的對比研究

2.1磁性參數

據表1，二疊紀黑云母二長花崗巖（磁化率平均值719.8×4π×10-6SI），為強磁性，且磁化率離差較大，可能造成局部高頻磁異常；石炭紀二長花崗巖和花崗閃長巖為中等磁性巖石，離差相對較小，引起的磁場較平穩；石炭系綠條山組地層區內主要為石英砂巖和粉砂質板巖，為弱磁性或無磁性巖石；矽卡巖磁性相對較強，磁鐵礦具有強磁性特征，二者均可以引起明顯的磁異常。

2.2磁場對比研究

研究區北部磁場無明顯走向，場值略高于南部，是大面積出露的石炭紀、二疊紀酸性、中—酸性侵入巖的反映；南部磁場走向近東西，呈現條帶狀正磁異常賦存于負磁背景場上分布的特征，是中—酸性巖體侵入石炭系綠條山組地層的體現，在接觸部位形成矽卡巖型的磁鐵礦。

據圖1-a，地磁磁場相對雜亂，點狀高頻磁異常明顯，是地表淺部磁性體分布不均勻的表現；據圖1-b，航磁磁場明顯圓滑，無劇烈抖動，主體磁異常無缺失，異?？臻g展布高度相似，變化趨勢幾乎相同，但場值整體偏低，個別異常細節存在遺失，是低空飛行磁場場值衰減所致。

綜上，航磁對于研究磁場特征，確定磁場分區，劃分區域構造，均具有與地磁一致的作用和意義。

3.磁異常解譯的對比研究

3.1 SC12和蒙C-2020-12磁異常

選擇同一個異常（SC12和蒙C-2020-12）進行對比，總體上異常的位置、范圍、走向等特征均一致。局部特征上，SC12地磁異常分為北側不規則面狀正磁異常和南側串珠狀正磁異常。

從地質體解譯的角度，北側不規則面狀正磁異常是二疊紀二長花崗巖的反映。地磁等值線不規則的扭曲對確定地質體界限意義甚微，而航磁圖上，由于淺部磁性不均勻體的影響得到了有效壓制，等值線圓滑規整，異常范圍清晰明顯，對確定地質體界限應用效果更好。

從構造解譯的角度，南側串珠狀正磁異常反應二疊紀二長花崗巖與綠條山組地層的接觸部位。在地磁圖上顯示明顯，在航磁圖中表現為同向扭曲的等值線及場值較弱依稀可見的串珠狀正磁異常，對于確定接觸帶位置應用效果總體一致。

3.2 SC9和蒙C-2020-9磁異常

選擇另一個異常進行對比，同樣兩者（SC9和蒙C-2020-9）異常位置、范圍、走向等特征均一致。觀察其局部特征，SC9地磁異常分為東南側較弱正磁異常和西北側串珠狀較強正磁異常。

從地質體解譯的角度，地磁圖上東南側較弱正磁異常是石炭紀花崗閃長巖的反映，而航磁圖上，東南側為等值線梯級帶，與西北側異常形態有明顯差異，且強度明顯降低，所以對于解譯地質體，航磁異常具有相同的效果。

從構造解譯的角度，地磁圖上西北側串珠狀較強的正磁異常是沿構造發育的二疊紀二長花崗巖的磁場表現，其北側地表發育的矽卡巖帶驗證了巖體填充構造的地磁異常解譯。在航磁圖中西北側串珠狀正磁異常依然可見，對于解譯構造帶位置效果總體一致。

綜上所述，航磁對于研究磁異常展布規律、探尋磁性體、厘定微構造、確定侵入體與地層接觸部位、劃分地層界限均具有與地磁相同的應用效果。

4.結論

從磁場特征、磁異常解譯方面對無人機低航空磁測與地面磁測應用效果進行對比分析，可以得出結論無人機航磁在研究磁場特征，進而進行磁場分區、區域構造解譯，研究磁異常特征，進而確定磁性體、厘定微構造、確定侵入體與地層接觸部位、劃分地層界限均具有與地磁一致的應用效果，再兼之相對于地磁，無人機是一種高效的探測移動平臺，具有無法比擬的低功耗、靈活、低風險特性（于顯利等，2012）。所以筆者認為無人機航磁是一種可以替代地面磁測的地球物理勘查手段。

參考文獻：

[1]崔志強，胥值禮，李軍峰，等.無人機航空物探技術研發應用現狀與展望[J].物探化探計算技術， 2016， 38（06）： 740-745.

[2]唐水亮，周文納，等.無人機航磁探測系統及其應用[C].首屆全國礦產勘查大會論文集， 2021： 2-3.

[3]于顯利，劉順安，劉佳琳，等.無人機在地球物理探測中的應用[J].中國礦業， 2012， 21（7）： 107-109.

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