2018年,由自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所承担的“《无人机航空磁测数据采集技术要求》制定”子项目,归属于“地质调查标准制修订与升级推广(中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所)”项目正式开始。项目提出:通过收集无人机航空磁测飞行平台资料、野外测量技术方法及无人机航空磁测数据质量监控资料,结合航空磁测任务及质量要求,编制完成《无人机航空磁测数据采集技术要求》,为无人机航空磁测调查技术全面推广应用提供了标准保障。
主要目标任务是在地质勘查技术方法标准体系框架内,结合无人机航磁技术应用现状,制定《无人机航空磁测数据采集技术要求》,满足当前地质调查对无人机航磁调查工作的需要,推动无人机航磁技术广泛应用。《无人机航空磁测数据采集技术要求》借鉴了《航空磁测技术规范》《航空物探飞行技术规范》等相关标准,结合无人机航空磁测技术特点和应用现状,总结了无人机航磁测量的工作方式、飞行控制、数据获取等技术要求。
(1)编制出适合无人机航空磁测系统要求的过程控制记录。在明确航磁测量系统组成、仪器设备检测、仪器设备安装、地面测控系统的组成及功能要求等各项要求之后,设计出仪器设备静态性能检测记录表、测试报告等附录文件,用于规范航磁测量系统安装调试各过程的控制。
(2)优化、统一了无人机航空磁测野外数据采集工作流程。分析研究了近年来无人机航空磁测技术的应用示范中获得的“仪器探测能力测试方案”“无人机航磁作业指导书”“无人机航磁测量标定及试验飞行要求”“CH-3无人机航磁系统应用技术指南”等科研成果,结合无人机航空磁测数据采集流程,确定了“无人机航空磁测”开工前的仪器准备、测线飞行前的准备、测量飞行、磁日变观测、设备检修与维护、原始资料编录、原始资料现场检验等方面的技术要求和质量控制措施。
(3)开展了标准的实验与验证。通过在黑龙江嫩江县、新疆克拉玛依和新疆喀什等调查区开展无人机航空磁测系统的三维航迹规划技术验证飞行试验,验证了标准中各项技术指标的科学性和可操作性。验证内容包括:自主进出测线、测线保持和纠偏、在丘陵和低山区随地形起伏飞行,自主越障和复杂地形条件下的自主飞行,磁补偿技术验证飞行等,验证了标准的实用性。
(4)确保《无人机航空磁测数据采集技术要求》的广泛性和代表性。在研制标准过程中坚持“流程清晰、方法简单、易于操作”的方针,在标准编制的初稿、征求意见稿、送审讨论稿及送审稿的各个过程中广泛征求我国从事无人机航空磁测研究、生产单位及高等院校的意见和建议,召开多次专家研讨会,并向中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、核工业航测遥感中心、冶金地质总局航空物探院、山西省煤炭地质物探测绘院、航天十一院等单位发函征求标准意见。
2020年由青海省地质测绘地理信息院、青海省第三地质勘查院、北京桔灯地球物理勘探股份有限公司联合起草的《无人机航空磁测技术规范》青海省地方标准抢先实施,标志着无人机航空磁测技术规范化进程再进一步。
四、国内重点省市无人机低空航磁测量产业发展分析
(一)国内重点省市无人机低空航磁测量发展状况
除中国地调局下属的廊坊物化探所、航空遥感中心等科研院所具备无人机航空物探技术外,国内地勘单位首家具备该项技术能力就是山西省煤炭地质物探测绘院,该院2014年就提出了技术引进设想和完成了初步的市场调研,2015年组建技术研发团队,2016年正式立项购置设备引进技术并完成三次技术开发试验取得突破。由北京劳雷工业有限公司提供整套技术装备和培训,采用WH-110A型直升无人机平台、CS-VL铯光泵及AARC510航磁数据收录及补偿仪等,2017年初通过中国地调局廊坊物化探所实地考察测试满足生产标准并与之签订航磁项目合作协议,2017后半年承接完成了江苏地矿局2个海岸带航磁测量项目,迈出了市场化第一步,截至目前已经产出专利成果三项。
除其外江苏、安徽、河北等地矿局下属物化探院所也引进了该项技术装备。其中安徽物化探院引进开发了以飞艇为平台的航空磁测系统,在国外市场(非洲)开拓较好,具有较大的技术竞争优势。
(二)山东省无人机低空航磁测量产业发展状况
省内而言,山东省第三地质矿产勘查院(烟台市)在2018年,申请设备购置计划,由“桔灯勘探”提供,并前往成都接受前期培训,目前已初步具备勘探能力;青岛市依托先进的海洋科技水平也间接发展了海洋无人机低空航磁测量产业;山东省物化探勘查院(济南市)于2018年引进相关技术,之后与山东省水下考古研究中心合作进行相关项目,目前产出专利成果两项。
(三)山东省无人机低空航磁测量产业政策环境
2018年1月,国务院批复同意《山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案》(以下简称《方案》),《方案》实施要全面贯彻落实党的十九大精神,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,贯彻新发展理念,坚持质量第一、效益优先,以供给侧结构性改革为主线,以实体经济为发展经济的着力点,以新技术、新产业、新业态、新模式为核心,以知识、技术、信息、数据等新生产要素为支撑,积极探索新旧动能转换模式,推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革,提高全要素生产率,着力加快建设实体经济、科技创新、现代金融、人力资源协同发展的产业体系,推动经济实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续的发展,为促进全国新旧动能转换、建设现代化经济体系作出积极贡献。《方案》中的十大产业中,新一代信息技术产业与智慧海洋产业中分别包含了地理信息产业与海洋信息产业(如下表1.4.3-1所示),为无人机低空航磁测量产业发展提供了政策支持。
表1.4.3-1

五、山东省无人机低空航磁测量产业发展分析
(一)山东省无人机低空航磁测量产业发展状况
山东省物化探勘查院(济南市)于2018年引进相关技术,之后与山东省水下考古研究中心合作进行相关项目,目前产出专利成果两项。
山东大学,孙怀凤、张诺亚等人对此项技术进行了研究,申请了相关专利,专利中公开了,提供了一种无人机载半航空瞬变电磁和磁法协同采集系统及方法,包括无人机、瞬变电磁接收线圈、磁法传感器和采集记录器;所述磁法传感器搭载在无人机上且与采集记录器连接,所述电磁接收线圈通过绝缘线与无人机连接;所述瞬变电磁接收线圈至少包括椭圆线圈骨架,椭圆线圈骨架的长轴一端的端部设有线圈头部,长轴另一端的端部设有线圈尾翼,椭圆线圈骨架的短轴的两端或靠近短轴两端的位置对称的设有线圈侧翼;本公开所述的接收线圈采用流线型结构设计,在飞行过程中可有效减小了风力因素的影响,提高了数据采集的质量。
山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队开展了相关航磁工作,并申请了有关航磁解释方法的专利,其中公开了一种陡倾斜深部隐伏铁矿找矿方法。其找矿的磁参数定量指标为:(1)隐伏的BIF型铁矿赋矿磁异常特征:1∶50000航磁异常之ASM>50nT/m;(2)深部隐伏铁矿床赋存区磁异常特征:1∶50000航磁异常之ASM>200nT/m,ΔT>300nT;(3)深部铁矿床矿头在地表的投影位置磁异常特征:1:10000高精度磁测磁异常ΔT上延100m垂向二阶导数>275nT;(4)陡倾斜紧闭相似褶皱铁矿体的磁异常特征:磁异常形态呈带状,长宽比>5:1,高精度磁测剖面显示≥2个峰值,磁测剖面异常曲线不对称、曲线高宽比>1/2、轴线倾角>50°。本发明有效解决陡倾斜深部隐伏铁矿找矿技术难题。
(二)山东省无人机低空航磁测量产业优势与不足
山东省作为北方大省,海岸线狭长,矿藏丰富,该产业立足山东省新旧动能转换“十强”产业中的高端装备制造业,面向新一代信息技术中产业中“新型信息技术服务”领域、现代海洋产业中“海洋地球物理勘查技术服务”领域;既可以联合采矿产业在山东复杂地形中完成矿产勘探工作,促进采矿业的转型升级,又能联合海洋产业,进行浅海滩-深海的磁测工作,提升山东省海洋科技水平,还能以无人机航空磁测为基点,继而发展无人机综合物探产业。
济南市作为山东省的省会。“强省会”战略之下的济南必然要担当起服务全省相关高新技术产业布局,低空航磁测量产业便是其中之一,这为济南市发展此项产业带来了广阔的市场和十足的契机。但济南市在发展此项产业中仍有以下几点不足:
产业链基础薄弱:无论是磁测仪器制造,还是工业无人机行业,在济南均没有相应的产业基础,而且这两项行业都是高端制造业,短期内取得巨大突破较为困难,需要进行长远投资才能取得进展。
应用化程度较低:在济南市开展无人机航磁测量先例较少,大多数相关公司、研究中心还没有引进并使用无人机航磁测量技术,应用不足随之带来市场需求度不高,压缩了此项产业的发展空间。
人才储备不足:济南市并没有发展此项技术所需地理信息专业、地球物理专业、精密仪器专业等相关专业较强的高校,从相关研究情况也可以看出,无法为济南市发展此项产业提供强劲的源动力。
政策支持不足:济南市并没有出台相应产业扶植政策,在相关重大科研项目方面也没有立项,无论是研究院、企业,还是高校均没有得到政策利好,不利于产业发展。

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