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一、無人機低空航磁測量產業概述
（一）無人機低空航磁測量技術概述
航空磁力測量，又稱航空磁測，是航空物探領域中使用最早、應用最廣的一種磁測方法。該磁測方式最早可以追溯到第二次世界大戰期間，是由于水下反潛需要而發展起來的一種技術，戰后被應用于石油、天然氣以及其它礦產勘探；航空磁測將磁傳感器及其配套的輔助設備裝載在飛行器上，通過探測由地下礦體磁性差異引起的磁異常，實現對石油、天然氣等礦產資源的快速普查，在資源勘探和地球科學研究工作中發揮著重要作用，在軍事國防領域也有著廣泛的應用。
無人機(UAV)是一種有動力、可遙控和回收的飛行器，它能攜帶多種儀器設備和執行多種任務。無人機航空物探測量系統具有小型化、智能化、重量輕、尺寸小、費用低、續航能力強等特點，便于運輸和使用，而且其機動性高，能在復雜地形區進行測量，并可以保持較低的飛行高度，目前已受到世界航空地球物理公司的廣泛關注。
（二）無人機低空航磁測量產業特征分析
時至今日，航空磁測已有70余年的發展歷程。最初時期，航空磁測主要使用感應式磁力儀或磁通門磁力儀測量地磁總場強度(TotalMagneticIntensity，TMI)。后來為了消除區域磁場和隨時間變化磁場的影響，提高磁測精度，研究發展了磁梯度測量，即利用光泵磁力儀測量地磁場模量的水平和垂直梯度。20世紀90年代中期以后，歐美等西方航空物探強國開始將注意力聚焦于航磁矢量測量。此后，航磁矢量測量相關理論技術得到了快速發展。縱觀整個航空磁測發展史，其發展歷程可分為三個階段，如下表1.1.2-1所示：
表1.1.2-1
航空磁測的發展經歷了由傳統的單一TMI測量到后來的TMI梯度測量，再演化為現在的磁矢量測量的過程。航空測磁的總體發展趨勢由單一標量磁測對象轉向多信息的矢量場或多參量測量，而三分量磁測即為當前航空磁測發展的主要方向之一。
而磁力儀作為航空磁測的心臟，其重要作用不言而喻，目前主要使用的航空磁測磁力儀為磁通門磁力儀、質子磁力儀(核子旋進磁力儀，歐弗豪澤效應磁力儀)、光泵磁力儀(電子旋進磁力儀)、超導量子磁力儀、原子磁力儀。高端的磁力儀已經被美國、加拿大、澳大利亞等技術發達國家列為軍事裝備，禁止對外出口，技術壁壘高度可想而知。為了充分發揮高精度測量儀器的作用，近幾年來，各大地球物理測量公司都加強了相應的高精度數據采集系統及處理軟件的開發力度。
航空磁測飛行器載體的選取需要綜合考慮以下幾點因素：安全性、使用便捷性、成本以及負載續航能力。如表1.1.2-2列出了上述幾種飛行器載體使用對比情況，從圖中可以看出，固定翼飛機及旋翼直升機等有人機在負載和續航能力上較為突出，但該類飛行器對后勤保障有較高的要求，使用維護費用較高。相對而言，無人機可以通過地面遠程操控，使用時更具靈活性。此外，地下礦體引起的磁異常隨空間距離衰減較為嚴重，有人機飛行時需要保持一定的安全飛行高度，這無疑增加了磁異常探測難度。無人機可以根據預設的飛行路線進行超低空飛行。相比有人機，無人機載體具有智能化、成本低、安全性能高以及使用便捷等優點，可實現高海拔、遠洋等復雜區域測量。因此，基于無人機平臺的航磁測量為一個重要發展趨勢。
表1.1.2-2
在測量定位方面，衛星定位系統不積累誤差，適合長時間的定位任務，但是在短時間內的定位精度不及先進的慣導系統。較大尺度的航空磁測通常使用衛星定位，而小尺度的磁測任務則多采用衛星/慣導組合導航的方案。
航磁補償技術經歷了長時間的發展，從最初的“硬補償”逐漸演化到現今的“軟補償”。硬補償通過在傳感器附近添加磁性源來抵消航磁干擾。固有磁場干擾可以用一個通有直流電的線圈來補償；感應磁場干擾可以通過附加高磁導率材料大致去除；而渦流磁場干擾可以用一個閉合線圈來模擬。載體產生的干擾取決于飛行平臺的類型和傳感器的安裝位置，因此硬補償在每次飛行前都要進行大量的實地測量和調試，操作復雜，精度卻較低，故而逐漸被軟補償方法取代。
航空磁力測量屬于高精尖技術，美國Geometrics公司推出的G-824A型航空銫磁力儀及以后的型號，主要技術指標：測量范圍為20，000~100，000nT;靈敏度<0.3pT/√HzRMS，采樣率為50Hz時90%的讀數落在0.01nTP-P包絡內，采樣率為1000Hz時90%的讀數落在0.1nTP-P包絡內;采樣率達1000Hz;方位誤差為±0.15nT;絕對準確度<3nT。需要得到美國出口許可才可以購買，世界上目前有能力進行研發的只有中國以及美國、加拿大、澳大利亞、德國、日本、英國、法國、俄羅斯等一小部分發達國家，其余國家均需上述國家提供技術支持才能開展相關工作，但由于部分跨國能源壟斷企業(例如BHP比斯頓公司、淡水河谷公司等)進行全球探礦工作，促進了全球航磁測量產業的發展。
