航空重力测量实施
一、内容概述
GT系列重力技术是由莫斯科工程师与CMG合作设计的，俄罗斯莫斯科重力测量技术公司制造。2001年9月，命名为GT-1A的航空重力测量系统（图1）在俄罗斯北部进行了首次试验飞行，之后又在澳大利亚、南非等地进行了多次飞行试验。与地面重力测量值相比，该系统精度可达到0.5mGal、分辨率1.5～2.75 km。该系统采用三轴平台惯导系统结构，对加速度计和相关电子设备采取了温控措施。
图1 GT-1A重力测量系统
GT-1A航空重力仪稳定平台由2个陀螺仪和2个水平加速度计组成。另一个陀螺仪进行方位控制，第三个加速度计获取垂向加速度的变化。三轴陀螺稳定平台坐标系与GPS坐标系一致，因此可使用GPS数据对平台进行辅助对准和误差消减，使平台保持水平。该系统采用数字式阻尼，通过GPS的加速度与机内加速度计测到的加速度进行对比，通过Kalman滤波产生阻尼，控制平台的稳定，允许工作于较恶劣的天气。工作范围为中、低纬度地区（75°S～75°N）。
图2 GT-2A重力测量系统
GT-2A航空重力仪（图2）是在GT-1A应用了7年后升级而成。与GT-1A相比，GT-2A在灵敏度和动态测量范围方面均有提升。由于GT-2A系统动态范围大，即使在动荡的飞行条件下，GT-2A系统仍可以提供高精度的数据；GT-2A的空间分辨率为1.2～3.5km。2008年用GT-2A在加拿大Ontario地区重复飞行，RMS精度为0.5mGal。GT-2A具体参数见表1。
表1 GT-2A重力系统参数
二、应用实例及应用范围
目前GT-1A系统已达到商业实用的水平，并已经为多家客户进行了石油、天然气等资源勘探航空重力测量。
图3 GT-2A测量结果
（a）自由空气数据剖面的RMS噪声水平1.2mGal；（b）海拔剖面图
（为了获取磁力和放射性数据，飞机离地高度保持在80m左右）
2009年，GT-2A在南非约翰内斯堡新北部的Vredefort Dome陨石坑进行了航空物探测量。由GT-2A获取的自由空气重力异常与地面获取的自由空气重力异常得出的异常图极其相似。此外，GT-2A沿着地形起伏为200m的测线进行了重复测量，结果也显示仪器十分稳定可靠，多次测量的误差极小（图3）。
三、资料来源
Canadian Micro Gravity.GT⁃2A Airborne Gravimeter ［EB/OL］.http://www.canadianmicrogravity.com/pdfs_ new/GT_ 2A.pdf
Gabell A.2004.The GT-1A mobile Gravimeter//ASEG⁃PESA Airborne Gravity 2004 Workshop，55
Richard Lane.2010.Airborne Gravity 2010.165～167
Sinkiewicz J S，Hart D A.1997.A Gyro Stabilized Airborne Gravimetry Platform.Canadian Aeronauties and Space Journal，43（2）：123
一、内容概述
Microg-Lacoste公司2002年研制出两轴阻尼惯性稳定平台L＆RⅡ型航空重力仪（图1），并在2005年进行了升级，研制出两轴阻尼惯性稳定平台 TAGS 航空重力测量系统（图2），且完成了飞行测试，内符合精度达到0.93mGal，异常半波长分辨率为5.0km。Microg-Lacoste公司升级了旗下的TAGS系统，2011年，公司推出新的航空重力仪TAGS-6（SYSTEM Ⅵ），它基于双轴阻尼惯性平台型航空重力标量测量系统（图3）。该系统融合了最新的GPS和数据获取技术。采用零长弹簧原理，漂移小，精度高，测量范围广。精度由TAGS的优于1 mGal提升到优于0.6mGal，增加了微处理器控制、温控电子元件，有更快的采集速率，同时仪器在温度适应性、稳定性等方面有一定改进。Microg-Lacoste航空重力仪，工作范围可覆盖全球，包括北极和南极，其GPS主要为重力仪提供高精度的时标，为进行同步和数据处理时解算重力场。SYSTEM Ⅵ与TAGS的相关参数见表1。
图1 L＆RⅡ型航空重力仪
图2 TAGS 航空重力仪
图3 航空重力仪SYSTEM Ⅵ（TAGS 6）
表1 TAGS-6与原TAGS性能参数对比
Microg-Lacoste的航空重力仪系统有自带的航空重力数据处理软件，能在每次飞行后对数据进行及时的处理，主要进行自由空气和布格校正，进一步的数据处理可使用Geosoft Oasis Montaj或者Generic Mapping Tool。
二、应用范围及应用实例
用于密度大的铁矿等金属矿产、油气勘探、重力地质填图，还可以用于区域地质调查和水工环地质调查。
三、资料来源
http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100788/C152251.htm＃（劳雷工业公司）
http://www.microglacoste.com/index.php
Microg⁃Lacoste，ink.TAGS Air ⅢGravity Meter［EB/OL］.http://www.microglacoste.com/pdf/Brochure⁃TAGS.pdf，2005
Microg⁃Lacoste，ink.TAGS⁃6Dynamic Gravity Meter［EB/OL］.http://www.microglacoste.com/pdf/Brochure⁃TAGS⁃6.pdf.pdf，2011
Verdun J，Klingel E E.2005.Airborne gravimetry using a strapped down LaCoste and Romberg air/sea gravitymeter system：a feasibility study.Geophysical Prospecting，53（1）：91
航空重力测量时，全程使用自动驾驶仪进行驾驶。一般情况下，飞机应保持平飞，飞行高度变化应保持在±5 m之内，最大变化尽量不超过±10 m。在整个飞行期间，飞行动作应柔和，出现偏航时应平缓修正，不能出现过急的动作。飞机转弯坡度应小于15°，起降的俯仰角应小于15°。
GT-1A测量时，提前60 s进入测线和延长60 s退出测线。在进入和退出测线时，飞机保持测线测量状态。
TAGS测量时，飞机提前300 s进入测线和延长150 s退出测线。在进入和退出测线时，飞机保持测线测量状态。
尽量保持地速和螺旋桨转速，并保持飞行高度和注意偏航情况，提醒飞行员保持飞机螺旋桨转速。
发现并随时记录地表较大的异常状况，比如山体、水体等。
测线飞行时，如果GT-1A重力仪CDU控制面板上出现黄色警告，按Ctrl+F5进行消除。倘若连续5次进行该操作而无法消除或出现红色警告的话，通知飞行员返航。
飞行测量中严格遵守操作规程，做好空中气流颠簸、风速等各项记录，若出现故障要及时检查和排故，确认无法排除时要通知机组及时返航。同时要密切观察气流大时重力是否产生饱和现象，如果饱和现象超过要求且没有转好的趋势时，要及时返航，以避免产生报废资料。
如果出现重力仪自动关断或CDU与重力仪通讯不畅，停止作业，立即返航。
当天飞行结束后，本架次的空中、地面数据拷贝盘、各种记录表等原始资料标识应清楚，交接手续要完备。另外，通过数据处理分析仪器工作状态，及时安排下一步工作。
国内航空重力研究状况
中国航空重力测量的研究起步较晚，总体上讲在基础理论、仪器研制、数据处理等核心技术与国外存在相当大的差距。在20世纪70～80年代曾酝酿开展航空重力测量的研究工作，但受到当时技术水平所限，研究工作未能够有效展开。20世纪80年代，中国科学院测量与地球物理研究所周东明等人曾进行过航空重力测量直升机空中...
航空重力测量的技术优势
航空重力测量除地质效果可与地面重力测量、海洋重力测量相媲美外，与地面重力及其他的地球物理方法相比，航空重力测量还具有以下优势：1）简便、快速、经济。航空重力测量效率是地面或海洋重力测量效率的数倍以上，可节省大量的人力，减少了数据采集成本。2）受地形起伏影响较小。航空重力数据是在一个水平面上...
航空重力在石油及天然气勘探中的应用
除此之外,受地形地貌和海水深度的限制,以往海陆过渡地带实施的地面调查或勘探工作十分稀少或基本属于勘探空白区。航空重力测量对该海陆结合带进行了均匀布线飞行调查,共发现断裂构造7条,编号分别为F36、F43、F44、F45、F73、F74、F75,填补了该区以往勘探之空白。 (2)盆地内部构造单元 在沉积盆地范围和断裂构造解释...
太空环境是真空的,宇航员是如何测量重力的?
物体由于地球的吸引而受到的力叫重力。重力的施力物体是地心。重力的方向总是竖直向下。物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比，计算公式是：G=mg，g为比例系数，重力大小约为9.8N\/kg，重力随着纬度大小改变而改变，表示质量为1kg的物体受到的重力为9.8N。重力作用在物体上的作用点叫重心。重力实质上...
两轴稳定平台型航空重力测量系统发展概况
平台的阻尼周期可以选择，一般为4 min或18 min。尽管采用了阻尼回路，这种稳定方式不能完全消除水平加速度对重力仪输出的影响。正如Peters和Brozena所指出的那样（Gabell A R,Tuckrtt H,2004），平台稳定性是采用海空重力仪的航空重力测量系统的精度和分辨率进一步提高的主要障碍。图4-2-3 TAGS型航空...
航空重力测量总精度与评价
图7-3-9 某试验区GT-1 A原始自由空间重力异常测量总精度统计直方图 2.调平处理后总精度计算 利用测线与切割线经调平处理后的自空重力交叉点残差值的均方差评价调平处理后航空自空重力测量的总精度。GT-1A某试验区最终自由空间重力21条测线与3条切割线参加计算的交叉点数为63个，占交叉点总数的...
三轴稳定平台型航空重力测量系统发展概况
存在的主要问题：①系统漂移较大；②工作范围为中、低纬度地区；③飞行后的基点测量时间较长。目前Air Grav和GT-1A这两个系统均已达到商业实用的水平，已经为多家客户进行了石油、天然气等资源勘探航空重力测量。与海空重力仪相比，采用三轴平台惯导系统的主要优点是姿态更加稳定，受水平加速度的影响更小...
航空重力仪
[航空重力测量]aerogravity survey 是把特制的重力仪装在飞机上进行连续测量的—种重力测量方法。它不受地面交通条件的限制，工作效率较高。航空重力测量的原理、方法和仪器与海洋重力测量基本相同，但飞机上仪器所受的干扰加速度比船上要大几倍到几十倍，而且周期很长。空中的导航定位、航高、航速等...
航空重力空中仪器系统
空中重力测量系统（如图5-1-2）包括：航空重力仪系统、差分GPS系统、数据收录系统、UPS电源系统、GPS领航系统。
航空重力数据预处理
因此，每架次数据处理时，认真检查以上参数，保证获得可靠的测量数据。3.测线自由空间重力异常计算 利用GT-1 A航空重力数据处理软件GT-1 AGravity的GTGrav模块对重力传感器定位数据、惯导平台姿态数据、DGPS解算速度数据、重力仪基点前校和后校数据、原始重力测量等数据进行图示和选取时间段，进行原始测量重...
钮卿佳可： 研究重力场的一种数学方法.外部重力场的延拓,主要是指由地面观测数据计算空间某一高度的重力矢量,或由空间观测数据计算地面上的重力矢量.前者称为向上延拓,应用于改正空间飞行器轨道的扰动,提高惯性导航系统的精度;后者称...
翠峦区17871247477： 航空重力仪 - ？
钮卿佳可： [航空重力测量]aerogravity survey 是把特制的重力仪装在飞机上进行连续测量的—种重力测量方法.它不受地面交通条件的限制,工作效率较高.航空重力测量的原理、方法和仪器与海洋重力测量基本相同,但飞机上仪器所受的干扰加速度比船...
翠峦区17871247477： 如何进行重力测量?它的意义和作用是什么 - ？
钮卿佳可： 重力G的测量:用弹簧秤. 质量m的测量:用天平. 重力测量的意义和作用:由重力的大小和质量的大小可以计算当地的重力加速度g g=G/m
翠峦区17871247477： 航空物探技术可以运用到哪些方面? - ？
钮卿佳可： 航空地球物理勘探的简称,是使用装有专用探测仪器的飞机或直升机,通过从空中测量地球各种物理场(磁场、电磁场、重力场、放射性场等)的变化,了解地下地质情况和矿藏分布状况的飞行作业.航空物探是第二次世界大战期间利用遥测、...
翠峦区17871247477： 在太空怎样测重力 - ？
钮卿佳可： 用天平 伟大的楼主,如果我的回答对您有帮助,请务必点“采纳＂哦!谢谢合作!
翠峦区17871247477： 绕地球运行的航天站中()A.可用弹簧秤测物体重力的大小B.可用托里拆利实验测舱内的气压C.可用天 - ？
钮卿佳可： A、在航天站中的物体处于完全失重状态,物体对弹簧秤没有拉力,不能用弹簧测力计测物体的重力;故A错误. B、在航天站中,物体处于完全失重状态,在完全失重状态,液体不产生压力,因此不能用托里拆利实验测舱内的气压;故B错误. C、天平实际上是等臂杠杆,根据杠杆平衡原理,当两个托盘中物体的质量相同时,天平就会平衡,被测物体的质量就等于砝码的质量.当物体处于完全失重状态时,物体和砝码对天平两臂上的托盘压力为零,天平始终平衡,无法测量物体的质量,故在太空舱中不能用天平测量物体的质量.故C错误. D、可用弹簧秤测水平方向的拉力.故D正确. 故选:D
