2004年10月10~15日，美国丹佛召开的美国SEG第74届年会期间，SEG的重磁委员会主办了磁力梯度测量专题讨论会，研讨了磁力梯度测量在勘查、环境调查和近地表地球物理方面的作用。宣读的论文包括寻找金刚石，石油勘探和地质填图、磁力梯度测量在考古、探测UXO、寻找金刚石、石油勘探和地质填图等方面的应用。在梯度测量中使用气态碱金属光泵磁力仪和超导磁力仪(SQUID)。

美国特瑞斯坦技术公司(TristanTechnologies，Inc.)研制的三轴SQUID磁力仪(ModelG3773-axis77KGeophysicalMagnetometerSQUIDSystem)可以同时测量地磁场三个分量的相对变化。八道磁力仪/梯度仪排列还可用于移动调查，如UXO探测，航空探矿和环境废物探测等工作。    

美国橡树岭国家实验室环境科学部利用多个高温超导磁力仪组成梯度仪排列，安装在直升机上探测UXO。TristanTechnologies公司与普林斯顿大学(RomalisM教授等)合作，得到美国国防部资助，研发一种新型飞特级的(fT-level)原子磁力仪。该装置是一个两道无屏蔽的原子磁力仪，在Tristan制造并测试。在噪声水平为5nT/√Hz的工业环境下操作，磁力仪的灵敏度为2pT/√Hz。在Tristan制造的磁力仪的固有的灵敏度等于10fT/√Hz。辨识了主要噪声源，拟定了开发在飞机上运行的下一代系统的计划。他们的最终目标是探测磁异常的灵敏度优于1fT.，探测距离大于9，000ft(2743m)。

三、国内无人机低空航磁测量产业发展分析  

（一）国内无人机低空航磁测量产业发展状况  

“十一五”以来，经过三个“五年规划”的科学技术创新与应用，攻克了相关理论和核心技术难题，促进了国内航空物探的自主创新能力和勘查技术水平的大幅度提高，实现了全系列、先进实用的航空物探勘查系统和技术的自主研制，填补了多项国内理论、技术和装备空白，打破了国外技术封锁和垄断，并通过结合地质调查项目的实施，实现了工程化应用。

我国国土资源航空物探遥感中心2003年研制成功新一代(HC-2000)航空氦光泵磁力仪，采样率可在1~15Hz范围内调制，灵敏度达到0.3pT/Hz1/2，测量范围为35000~65000nT。杭州瑞声海洋仪器有限公司推出RS-HGB4B型航空4He光泵磁力仪，测程：35000~70000nT，采样率0.2~10Hz，静态噪声≤0.01nT，仪器系统频率响应≥10Hz。    

许多国内的科研单位都自主研制了基于固定翼平台的航磁测量与补偿系统，其中具有代表性是中国国土资源航空物探遥感中心(航遥中心)2002年推出的SCI型航磁自动化数字补偿仪，其量程为20，000~100，000nT，分辨率为0.001nT，总场补偿后标准差为0.035nT(典型值)，标准差改善比为10~20倍。十一五期间，航遥中心进一步研制出AGS-963型多通道航磁梯度补偿仪。AGS-963的外部构造如图1.3.1-1所示，它的量程为10，000~100，000nT，分辨率为0.0001nT，总场补偿后标准差在0.019~0.080nT之间(典型值为0.035nT)，改善率为12.7~89.0。AGS-963型多通道航磁梯度补偿仪已达到国际先进水平。目前国内航磁测量系统发展程度如下图1.3.1-2所示。

图1.3.1-1

表1.3.1-1

我国无人机低空航磁产业起步较晚，但在2012年至2015年短短的三年时间里，中国地质调查局组织多家科研单位，共同研制完成了世界上第一套“彩虹-3”中型无人机航空地球物理综合测量系统，如表1.3.1.1，开启了无人机在地质调查矿产勘查民用领域的使用。2015年，经过3个月的野外工作，中国地调局地科院物化探所“基于无人机的航空物探(电/磁/放)综合站测量技术研发与应用示范”项目组在克拉玛依低山地区应用长航时、全夜航测量模式，安全、高效、高质量地完成了总计13000余测线千米高精度无人机航磁、航空(磁/放)试生产任务，圆满完成年度试验及试生产作业，检验了综合站的实用化性能，野外原始资料满足规范要求并顺利通过验收。这标志着我国自主研制的无人机航磁及磁/放综合测量系统基本实现实用化，具备了推广应用的基础。 

图1.3.1-2

中科院上海微系统所(常凯等，2015)研发了一种基于LTSSQUID的无人机航空超导磁测系统，基于Barewasher构型的SQUID超导薄膜可有效抑制地磁场引起的磁通陷入，基于SQUID自举电路(SBC)技术实现低噪声直接读出磁场信号，该系统灵敏度优于1pT/√Hz，环境场下量程达到60μT，可实现地磁场的垂直三分量磁场同步测量。同年，中科院上海微系统和信息技术研究所研制一种可基于GPS在硬件层面上通过重采样技术实现数据实时同步的低温超导磁力仪(伍俊等，2015)，数据同步精度优于1μs，并在GPS信号丢失后仍能在50s内通过数字锁相环保证数据的同步精度，为磁法勘探和航空全张量磁梯度测量等领域奠定了坚实的基础。中科院上海微系统和信息技术研究所和吉林大学(荣亮亮等，2016)基于欠阻尼低温SQUID和单片读出技术构建了一种高性能低温SQUID传感器，通过与空心线圈瞬变电磁系统的对比实验，验证了低温SQUID对地球深部信息的探测能力，标志着我国在高端技术方面已经取得了较大成果。    

2017年9月23日，在天津举办的2017年中国国际矿业大会上，地质调查新兵——我国的“彩虹-4”物探专用无人机就已经亮相了。当时是正在研制当中，计划的是2018年试飞，2019年正式投入使用。如果一切顺利进行，则标着着我国无人航空物探领域装备更加成熟和完善，即将迎来新的篇章。1、最大有效载荷达345公斤，可以实现同时搭载航磁、航重和航放等航空地球物理探测设备；2、巡航速度可达每小时200公里，这一巡航速度是与机载多种地球物理探测装备完美匹配，飞行高度可以降低到规范要求，从而实现大中比例尺的航空地球物理探测工作；3、续航时间可达40小时，续航里程可达4000公里，使用超视距通讯链路控制距离可达2000公里以上，为航空地球物理向深蓝远海进军提供了保障；4、可在距地面120-180米的高度稳定飞行，最大飞行高度可达7300米，使用升限在6000米以上，可实现在青藏高原开展航空地球物理探测工作。

2017年国家重点研发计划设立重点专项“机载高精度磁力仪”，用于陆地及海洋资源勘探。该项目由上海通用卫星导航有限公司牵头组织，共有清华大学、上海航天电子技术研究所、国家海洋局南海调查技术中心等7家单位参与其中。主要研发成果包括GSN-882铯光泵探头、GPS差分接收机(中海达SKY2)、航姿模块(HEC395)、激光高度计(GLS-B1000)。

2020年，航测遥感中心测绘地理信息院与正元地球物理有限责任公司、河北捷泰探测技术有限公司、加泰科(深圳)科技有限公司、成都纵横大鹏无人机科技有限公司联合开展无人机航磁测量技术研究。通过对纵横CW-15垂直起降无人机进行改装，搭载加泰科GTK-R15型铷航磁仪，在内蒙古额济纳旗进行无人机航磁数据采集。由于作业区在戈壁滩内，路途较远，风沙较大，为保证项目的顺利实施，项目组积极准备，利用早、晚时间段开展航测数据采集作业，日飞行700测线公里，数据精度满足任务要求，圆满完成数据采集任务。  

（二）国内无人机低空航磁测量产业政策环境  

“十一五”以来，国家和社会对航空物探的需求迅速增加，同时也刺激了航空物探技术及应用的快速发展。为了增强航空物探技术创新能力与应用效果，国家高技术研究发展计划(863计划)先后于2006年、2012年启动“航空地球物理勘查技术系统”重大项目、“航空地球物理勘查技术与装备”主题项目;2017年启动国家重点研发计划“深地资源勘查开采”专项航空物探项目群。

2006年，国务院2006年2月9日发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》(以下简称《纲要》)。《纲要》指出，今后15年，科技工作的指导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。纲要提出7个水和矿产资源优先主题，其中资源勘探增储优先主题要求重点研究矿产资源成矿规律和预测技术，发展航空地球物理勘查技术，开发三维高分辨率地震、高精度地磁以及地球化学等快速、综合和大深度勘探技术。同年，国家“十一五”、“863”重大项目“航空地球物理勘查技术系统”应运而生。

2010年，《航空磁测技术规范》是由中国国土资源航空物探遥感中心担任第一完成单位，熊盛青、陈斌、赵百民、薛典军、范正国、郭志宏、刘英会、郭玉峰、韩长青、孟庆敏担任主要完成，为国内航空探测技术的发展提供了规范性指导，促进国内航空磁测产业健康发展。

2012年，“十二五”国家制定863计划主题项目“航空地球物理勘查技术装备”，包含“航磁三分量矢量勘查系统与航磁全张量技术研究”、“新型高精度航空重力勘查系统研制”、“固定翼时间域航空电磁系统实用化”、“直升机吊舱式时间域航空电磁勘查系统实用化研究”和“航空地球物理遥感综合探测技术与解释系统研究”等5个课题。    

“十三五”期间，2017年11月8日，国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项“航空重力测量技术装备研制”、“直升机航空电磁测量技术系统研制”、“航空磁场测量技术系统研制”和“典型覆盖区航空地球物理技术示范与处理解释软件平台开发”4个项目启动。“航空磁场测量技术系统研制”项目拟研制具备三维精确导航控制与自主避障能力的低磁低静电物探专用智能化固定翼无人机和旋翼无人机，研发适合无人机的航磁总场及梯度、实用化航磁三分量、航磁全张量梯度等多参量磁测系统。