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地空时频电磁探测技术与装备

我国多山,地形复杂,地面物探方法虽然技术成熟,但在诸如沼泽、沙漠和森林覆盖区等地面人员无法接近的地区难以实施;航空电磁探测方法具有高效、快速的特点,但探测深度浅,且存在着人机安全的风险。团队结合地面电磁和航空电磁两种探测方法的优点,提出了地空协同时频电磁探测方法,即地面上大功率发射时频域电磁场,空中由无人机或飞艇等无人驾驶飞行器携带电磁接收系统实现低空多分量电磁连续快速观测,探测地下能源矿产。地空时频电磁探测具有效率高、成本低、探测深度大等优点,兼顾地面方法的探测精度,又不受地形地貌限制,实现对复杂地表条件区域的非接触式快速探测成像。

团队提出了地空协同时频电磁测量、浅层约束深部电阻率成像等新方法,攻克了级联大功率发射、空中极微弱信号检测和运动噪声抑制等系列关键技术,自主研发出地空时频电磁探地装备,实现了“难进入区”深部和盲区的地电结构勘查,勘探深度达1500m。该成果获2014年度国家技术发明二等奖。2015年以来,先后在云南、山西、内蒙、黑龙江等进行矿产勘查、煤矿采空区探测和地热资源调查等应用服务,总探测面积300余平方公里,为国民经济建设和社会发展做出了贡献,成果应用前景广阔。

图1 JL-GAEM地空时频电磁探测系统,自主研发的JL-GAEM地空时频电磁探测系统,包括100kW一体式发射电源车,三分量时频域电磁接收机,多旋翼无人机飞行平台。系统实现大功率发射时间域和频率域电磁场覆盖范围内的多分量电磁连续观测。

图2 地空时频电磁探测系统工作现场,地空时频电磁探测方法具有施工简单、非侵入式探测、效率高等优点。飞行平台起降场地要求低,1至2名操作人员即可实现安全数据接收。无人机挂载探测可有效避免地面庄稼或植被的破坏,减少成本。

林君
中国工程院院士
地球物理与探测装备技术专家
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