地磁场测量的意义

地磁测量的重要意义

地磁场的特点

由于地球本身具有磁性，所以地球及附近的空间存在着磁场, 这个磁场就是地磁场。地磁场是地球的基本资源之一，与人类生活息息相关，它在地球科学、航空航天、资源探测、交通通讯、国防建设、地震预报等领域有着重要的应用。正是因为地磁场有如此重要应用价值，人们对地磁场的测量又迫切的需求。因此，磁场的测量已成为热点课题之一[1]。可以将地磁场近似地看作是地球中心有一个磁铁棒放，它的Ｎ极大体上对着南极，从而产生的磁场，其磁感线性状如图1.1所示。事实上，地球磁场的产生是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。

图1.1 地球磁场示意图

地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分，它们是不同的两种磁场。基本磁场是地磁场的主要组成部分，它源于地球的内部，相对来说比较稳定，变化缓慢。变化磁场起源于地球外部，并且很微弱[2]。

地磁场是一个向量场。常用的地磁参量有7个，即地磁场总强度F，地磁场的水平强度H，垂直强度Z，X和Y分别为水平强度的北向和东向分量，D和I

分别为磁偏角和磁倾角。其中以磁偏角的观测历史为最早。

在地磁场观测中，通常用三个参量来表示地磁场的方向和大小：

(1)磁偏角A，即地球表面任一点的地磁场磁感应强度矢量B所在的垂直平面（地磁子午面）与地理子午面之间的夹角；

(2) 磁倾角Φ，即地磁场磁感应强度矢量B与水平面之间的夹角；

(3) 地磁场磁感应强度的水平分量B，即地磁场磁感应强度矢量B在水平面

上的投影[3]。

地磁场的重要应用

地磁场数值较小约0. 5 ×10- 4T，其强度与方向也随地点而异。地磁场被视

为地球的一种重要的天然磁源，它在国家科研中有着重要用途。在地球科学的研究中，作为以地球系统的过程与变化及其相互作用为研究对象的基础学科，研究和掌握地磁场的固有特性及其变化规律是地球科学研究的重要内容。在交通运输方面，可以通过检测由于车辆干扰而引起的地磁场的变化来反应车辆本身的特点及运动情况[4]。

除此之外，地磁还可以用于石油定向斜井钻井中；在海洋中，进行地磁测量可以保证航海的安全、海洋工程建设及了解海底构造；在陆地上，人们通过大规模的地磁测量及分析地磁偏角的变化去测定强磁性铁矿床、弱磁性铁矿床以及铜、镍、铬、金刚石等各种矿石的分布；在科学研究方面，地磁测量有助于人类了解地球的成因和延边过程，掌握火山的活动规律，地震预报等[5]；在军事上，可以作为战场环境重要参数对军事斗争的前期准备、部队战斗力的发挥都具有重要意义。

目前国内外在石油开采中，大都利用地磁测量和地磁偏角进行地下储油分布及及其构造的探测。

虽然人们天天生活在地球磁场的影响下，但是我们却无法靠自身的五官来感受和估计地磁场的大小和方向。所以利用地球磁场固有特点，设计和制备应用于地磁测量的磁性传感器，这对于地球科学、航天航空、资源探测、交通运输、空间天气、测绘等诸多技术领域都拥有巨大的应用价值。

地磁测量的发展趋势

随着信息技术的发展，磁场测量的方法日新月异，根据地磁测量的特点，以及它对测量环境和测量精度有特殊的要求，地磁测量在无数的科学家的努力下不断进步。在将来，地磁测量主要有以下发展趋势：

首先，地磁传感器体积逐渐变小，操作更加简便。实际情况中，一方面要求地磁传感器的观测是在不断改变自己空间位置的；另一方面，地磁传感器的载体多为强磁性物体，载体本身的固有磁场也随着空间位置变化而改变。因此测量地磁的传感器必须具备便于野外携带，体积小，重量轻，操作简单等特点。

第二，地磁测量数据全球化，更新周期快速化；要逐步实现地磁数据库的全球化，这样不仅有利于地磁信息的分析，也有利于地磁模型的建立和完善，可以更快地扩大地磁的测量区域，最大程度的提高数据库的更新速度。

第三，数据处理的自动化，地磁模型合理化。地磁数据库的不断完善扩大，所要分析的数据源也越来越多，这就需要首先由全球地磁场分布矢量图，同时采用合理的地磁模型对测量数据加以拟合，从而将得到更精确的地磁信息，以期更好地利用地磁资源[6]。

目前的研究一方面在于地磁场基本原理、基本特性、理论模型的探索，另一方面在于开发地磁场的实用领域，利用地磁场为人类服务，而两方面的基础都建立在对于地磁场的测量[7]。