关于地面高精度磁测日变改正的探论

关于地面高精度磁测日变改正的探论

摘要：《地面高精度磁测技术规程》中要求，“若总基点的T。值(见附录B)为已知时，各分基点即可直接使用总基点的T。值进行日变改正，此时无需再作总基改正。”经计算认为，这种说法会导致错误的结果。正确的方法是，各分基点如果直接使用总基点的T。值进行日变改正，则必须进行总基改正。总基点改正值大小为分基点T。与总基点T。之差。进行总基改正之后，应依次进行正常场改正、高程改正、正常梯度改正。

关键词：高精度磁测；日变改正；质子磁力仪

在高精度质子磁力仪已在物探行业中得到了广泛普及的背景下，本文对《地面高精度磁测技术规程》中日变改正的问题进行了认真的研究，对日变改正中所涉及的公式进行了简单的梳理，希望对广大的地球物理工作者们起到一定的参考和借鉴意义。

1 日变改正的公式

在高精度磁测中，不管是移动站还是日变站，因受到太阳辐射等各种因素的影响，相同测点的实测磁场值都是随着时间改变的，因此我们可以将这一磁场值看作是时间t的函数。这样，可以用TC(t)来表示测量站（移动站）在时刻t的实测值，用TR（t）来表示日变站在时刻t的实测值。

另外，日变站的基场值可用TR来表示。这一值需要在工区正式施工前来通过实验确定，根据《地面高精度磁测技术规程》要求，应作读数间隔不大于20s，观测时间不小于2h的日变观测。要选择地磁变化平稳段，即2h内平均值变化不超过2nT的时间段，取其算术平均值作为TR。

若用δ(t)来表示日变变化值，则有以下式成立：

TR(t)=TR+δ(t) (1)

同样的，用TC来表示磁测测点的基场值，也可以将其看作为观测点读数TC(t)经过日变改正后的改正值。则有：

TC(t)=TC+δ(t) (2)

由(1)可得出：δ(t)=TR(t)-TR，将其代入(2)可得出：

TC=TC(t)-[TR(t)-TR] (3)

在(3)式中，TC即可作为观测点实测值TC(t)经过日变改正后的改正值。因

此，我们可以将(3)式作为日变改正的最终公式。其中-δ(t)即是日变改正中的改正量。

2 存在多个日变站的情况

据《地面高精度磁测技术规程》,对于日变站的架设有以下要求：

“当磁测的均方误差为2～5nT时，日变站的控制范围不应超过50Km，当要求磁测精度优于2nT时，在地电结构基本相同的情况下，日变站的控制范围不应超过30Km。当地电结构显著不同时，要增设日变站，其控制范围要经实验确定。”

由此可知，当工区范围较大，或是地电结构存在较大差异时，我们需要架设多个日变站以减小日变改正的误差。

假设在工区的两个部分先后架设了2个日变站，分别为R0、R1。按照第1部分中所述的日变站基场值所述的方法，分别测定其基场值TR1和TR2。然后分别参照(3)进行日变改正。则有：

TC0=TC0(t)-[TR0(t)-TR0] (4)

TC1=TC1(t)-[TR1(t)-TR1] (5)

其中，TC0(t)和TC1(t)分别表示工区第一部分及第二部分t时刻的测点读数；TR0(t)和TR1(t)分别表示两个基站t时刻的读数；TC1和TC2分别表示R0和R1处的基场值。

工区内存在两个以上的日变站时，也应重复上述方法进行日变值的改正。

3正常场改正

例设存在R0和R1两个日变站，我们将R0作为总基点，即ΔT等值线的零点。在不考虑正常梯度改正和高度改正的情况下，则有：

ΔT0=TC0-TR0 (6)

ΔT1=TC1-TR0 (7)

上面二式中，ΔT0表示工区第一部分的ΔT；ΔT1表示工区第二部分的ΔT。

分别将(4)式、(5)式代入(6)式、(7)式得：

ΔT0=TC0(t)-TR0(t) (8)

ΔT1=TC1(t)-TR1(t)+[TR1-TR0] (9)

由此可知，(8)是对ΔT计算公式的简化，只适用于存在一个日变站的特例，若存在多个日变站，还需要将两个日变站的基场值之差加上。如下式：

ΔTi=[TCi(t)-TRi(t)]+[TRi-TR0] (9)

其中，ΔTi即第i个日变站控制范围内的ΔT值；TCi(t)即第i个日变站控制范围内的实测值；TRi(t) 即第i个日变站的实测值；TRi即第i个日变站的地磁基准场；TR1即第1个日变站的地磁基准场。

在上述计算过程中，TCi(t)和TRi(t)的测量是同步进行的，因此TCi(t)-TRi(t)的过程可以消除日变影响。但是TRi和TR1的测量并不是时间同步的，因此TRi-TR1的计算过程还存在系统误差，若要严格消除这一误差，应进行基点联测，或者至少在一天之中同一时间段进行观测实验以求取TRi和TR0的值。

4《规程》中的要求

《规程》5.3.1中要求“若总基点的To值(见附录B)为已知时，各分基点即可直接使用总基点的To值进行日变改正，此时无需再作总基改正。若总基点尚未确定，可先假定一个To值，各分基点统一使用此To值作日变改正，待选定了总基点并测出其To值之后。再按这两个To值之差作总基改正。可参照附录B执行。”

附录B3中解释“顺便说明。先用分基To值作日变改正后再作总基改正，与直接使用总基To值作日变改正的结果是等效的。”

而实际上，用总基点的T0作日变改正会导致错误的结果。证明过程如下：

若用总基点T0作日变改正则，

TC1=TC1(t)-[TR1(t)-To] (10)

TC2=TC2(t)-[TR2(t)-To] (11)

……

TCi=TCi(t)-[TRi(t)-To] (12)

然后再进行正常场改正，则

ΔTC1=TC1-T0=TC1(t)-TR1(t) (13)

ΔTC2=TC2-T0=TC2(t)-TR2(t) (14)