硬架式惯性测量系统是矢量重力测量,它通过正交的三个加速度计测量b参照系中的加速度矢量(重力与运动产生的加速度之和),通过GPS及测高计等测量并计算飞机运动的速度及加速度,经一系列计算校正处理求出三分量重力异常.美国在航空重力矢量测量研究方面作了较多工作,将航空重力测量结果与地面重力数据作比较,表明航空重力矢量测量的水平分量精度可达7~8 mGal,垂直分量的精度为3 mGal.挪威、丹麦、德国和葡萄牙合作实施了联合航空测量系统和测高系统的研究,发展了一种航空大地水准面测量系统,应用于沿海海洋学的研究. (3)航空重力梯度测量
近年,美、加、澳等国地球物理公司已进行航空重力梯度测量研究试验工作,由于该测量技术属西方国家限制出口的尖端技术,尚不能引进,只能予以密切关注.
A.航空全张量重力梯度测量
美、加等国三个公司联合进行全张量重力梯度仪的可行性实验,测量系统有12个加速计安装在三个圆盘上,其中一个为垂直,其余两个为水平,每个圆盘上安装两对加速度计,全部灵敏元件安装在防震平台上,试验区选择在包括金伯利岩、磁性镍硫化矿和斑岩地区.美国Bell Geospace公司研制了三维全张量梯度测量系统,并与海军一起在墨西哥湾导航试验船为油气勘探取得200块段数据,完成了地震与全张量梯度测量综合研究,结果表明利用重力梯度测量可以优化地震解释结果,两者综合可以得到梯度优化的地震数据,可以用来确定盐丘的大小、形状及厚度与结构.实际资料表明在深度为1000~1500 m深度范围内的密度差分辨率可达0.05 g/cm3.
B.部分张量梯度测量系统
澳大利BHP公司的测量系统,包括8个加速度计安装在一个水平圆盘上,只测量水平梯度Uxx、Uyy.Uzz可以通过前两者计算得到.该系统已用于澳大利亚的银、铅、锌矿及加拿大的金刚石矿的探测工作,已发现一处可能含金刚石的矿藏.
上述测量系统一般与磁力测量组成重磁测量系统进行.
4.2深入开展卫星重力测量,综合卫星、航空(海洋)与地面重磁资料研究地球结构与构造
.利用地球重力场模型的球谐系数计算不同阶数的重力异常,并通过流体运动方程计算岩石层底部不同尺度地幔流引力场,用于解释大尺度构造及动力学问题。
应用海洋密轨道间距卫星测高数据换算重力异常已成为海洋地质和地球物理研究的一项重要技术,在海洋构造研究和油气勘探中有应用前景.研究应用轨道重力梯度测量获取陆地重力异常和应用双卫星获得陆地重力异常的新技术将是快速、高密度测量的一项重要措施.
综合利用地球空间不同高度层次的重磁资料,分析对比归一化综合解释壳幔构造.
4.3发展与高精度重力测量相匹配的数据处理技术,提高测量结果的可靠性 4.3.1研究重磁异常弱信号提取技术,增强异常分辨能力
在利用重力异常进行地质填图或资源勘查中经常会遇到有用异常被干扰所淹没而难于分辨,所以弱异常的提取在重力异常解释中具有十分重要的意义.由于有用异常经常与干扰频率相近,所以采用统计方法可能更合适.如采用最佳检测系统与自调节滤波提取弱信号等,但这方面的工作尚未深入开展,需要加强. 4.3.1不同深度重力场的划分
为了提高重力场的垂向分辨率,研究沿深度的分场方法具有十分重要意义.虽然
目前已有匹配滤波、正则化滤波、补偿圆滑滤波等多种方法,但所得结果还不能与深度有定量的对应关系,所以进一步研究有效的深度滤波方法仍然是一个艰巨任务.深入研究适合位场特点的小波变换方法以及深度滤波方法可能是有效的途径.
4.4发展复杂条件下重磁场多参数综合三维反演可视化解释技术
复杂地质、地形条件下重磁三维反演可视化解释是重磁学科发展的一个重点. 4.4.1.提高反演三维场源几何参数的能力,发展三维场源空间定位技术
在均匀三维场源情况下,当形体复杂时需要反演众多的源体几何参数才能较细致地划出源体的轮廓,解决这一问题的途径有二:一是应用在多参数反演时能收敛于全局极值优化方法,二是采用高精度空间延拓逼近场源大致圈定源体范围的方法.对于第一方面题,提出将模式搜索法同单纯形法有机结合直接解多参数非线性最优化问题的方法,由于算法计算量大,收敛速度慢等原因未能形成实用的方法.对于第二方面问题,采用球坐标位场球谐表达式,由已知位场求解球谐系数,然后计算全空间位场向场源逐步逼近的方法
方法决定于逼近场源位场的精度,要获得可靠的近场源位场是困难的.所以进一步完善提这些方法技术仍是需要研究的课题.
4.4.2采用人机交互实时三维可视化技术,实现三维场源屏幕正反演解释
重力三维正反演人机交互解释一直是国内外重力勘探研究的重点,但由于三维形体视化的复杂性以及三维反演方法的不成熟等因素至今还未形成实用方法.目前多数的工是着重在三维复杂形体的正演.采用计算机上的橡胶膜技术灵活构制三度体,采用二度体逼近三度体的校正迭代反演技术与实时正演拟合技术.随着计算机技术的发展,微机性的极大提高,为重力正反演可视化提供了坚实基础.在可视化环境下直接反演,直观操作维源体,实时观察位场变化,这将是重磁正反演解释的发展方向.
4.4.3研究有机结合的多参数组合反演方法,形成以GIS为平台的多功能综合解释系统
由于三维反演的复杂性,需要对位场及其各分量与各梯度的合理组合采用分阶段反的策略,根据各种反演方法的特点进行顺序反演:例如采用空间延拓大致确定源体的位置范围,然后采用随机搜索法等进一步勾划源体的轮廓,以此为约束进行层析成像反演确定体的物性分布,最后采用人机交互三维反演精确修正解释结果,这种分层次的正反演解释会提供较为合理的地质结果,可以提高立体地质填图和矿体空间定位的效果.在此基础上重力反演结果在GIS平台上进一步与地质、其它地球物理解释结果综合解释.
4.5发展微重力测量技术,扩大重力应用领域
由于微伽重力仪的应用,各项改正方法的完善和精密的观测方法,重力异常精度达到3010 m/s以上,使得探测小尺度物体引起的微弱异常成为可能.随着微重力测量技术的发展,必将扩大重力的应用范围[11]:在溶洞和墓穴探测、滑坡体检测、油气检测和小构造探测等方面有良好的应用前景. 4.6广泛的社会需求与不断拓宽的应用领域
国外航空重力测量方法技术已基本成熟,已用于商业地质勘探.测量精度已达1~2mGal,已能满足百万分之一和二十万分之一区域重力测量要求,在一些地区甚至可达十万分之一较大比例尺的要求.我国青藏高原、新疆天山地区存在近二百万平方公里的空白区.在其它沙漠、沼泽、森林复盖及海陆交互地区还存在许多盲区,迫切需要在这些地区开展航空重力测量工作填补这方面的空白.在我国西部
中高山区开展航空磁测工作已成为当前的急需,与它配套的中高山区航空磁测特殊的测量、处理与解释技术研究更为突出,这方面将有广阔的社会需求.在矿产资源勘查中,重力测量仍是不可缺少的重要方法,高精度多参数重力测量及与其配套的处理解释方法技将有广阔的应用前景.在油气勘查中,除继续发挥重力在油气勘查中解决区域构造的作用外，综合利用卫星航空重磁、地磁地重等资料研究全球、洲际与区域地质构造将具有重要的学术意义与科学价值.
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