高精度磁测工作手册-华冠

高精度磁测野外工作手册
为了提高各项目高精度磁测的工作质量，按照中华人民共和国地质矿产行业标准《地面高精度磁测技术规程》（DZ/T0071-93）的精神和要求，依据华北地质勘查局《地面高精度磁测工作实施细则》的规定，河北华勘地质勘查有限公司物探测绘部特编制此野外工作手册。

本工作手册共分为七部分。

一、磁力仪性能测定
为确保野外数据采集的质量，在每一个测区正式开工前与工作结束后，均应对磁力仪的性能进行测定。

测定内容及方法如下：
1．磁力仪噪声水平测定
①当有3台或3台以上的磁力仪同时工作时，要选择一处磁场平稳而又不受人为干扰场影响的地方，将这些仪器探头置于此地，并使探头间距离保持20米以上，以免探头磁化时互相影响，而后使这些仪器同时作日变测量。

观测时要达到秒级同步。

采集数据大于100个，剔除干扰数据，选取100个观测值按下式计算每台仪器的噪声均方根值S 。

S =±1)(12-∆-∆∑=-
n X X n i i i
式中： i X ∆—第i 时的观测值i X 与起始观测值0X 的差值；
-
∆i X —这些仪器同一时间观测差值i X ∆的平均值；
n —观测值总个数。

②当仪器为两台时，用单台仪器在上述磁场平稳区作日变连续观测100余次，读数间隔20秒，按5点滑动取其平均值，)(5
1~2112++--++++=i i i i i i X X X X X X 。

而后按下式计算仪器的噪声均方根值S 。

S =±
1)
~(12--∑-n X X n i i i
式中： i X —第i 时的观测值；
i X ~—第i 时的滑动平均值； n —总观测数。

要求：当设计总精度为5nT 时，S ≤2.0nT ，当设计总精度为2nT 时，S ≤0.5nT ，完整填写《磁法仪器噪声试验计算表》。

2．磁力仪的一致性测定
对投入生产的所有磁力仪要进行一致性测定。

方法如下：
①选择浅层干扰小且无人为干扰场影响的地段，要求沿测线观测点不小于50个，测线要穿过有磁异常地段。

②将投入生产的所有磁力仪（选一台作日变观测）在这些点上进行往返观测。

③所有仪器的往返观测值都要进行日变改正。

按下式计算各台仪器的一致性误差（S ）：
S 一致性=±)(12n m V n i i
-∑=
式中：i V —某仪器第i 测点观测值与所有仪器在该点观测值的平均值之差； m —总观测次数；
n —测点数。

要求：当设计总精度为5nT 时，S 一致性≤2nT ，当设计总精度为2nT 时，
S 一致性≤0.7nT ，完整填写《磁法仪器一致性试验记录表》。

仪器一致性不仅反映出仪器与仪器之间的偏差，同时也反映探头与探头之间是否一致。

当一致性误差符合要求时，可以不做探头一致性和主机一致性的测试，但要将主机和探头编号，配对使用，不能随意调配引入系统误差。

如果一致性误差不符合要求时，则要进行探头一致性和主机一致性测定。

其方法按照《地面高精度磁测技术规程》（DZ/T0071-93）标准中 关于“测定探头一致性”和“校验主机一致性”的要求进行。

3.探头高度试验
在实际工作中，要通过实验确定最佳探头观测高度。

这首先要在测区内选定一条长约100米，对浅层干扰有代表性的典型剖面。

一般用0.5米、1米、1.5米、2米这4种不同高度以3—5米的点距各进行一次往返观测，对观测值进行日变改正后，分别计算4种高度的均方误差，而后以探头高度为横坐标，以均方误差为纵坐标绘出误差随高度变化曲线。

计算公式为： ∑=±=n i i n 1
221δε 式中：i δ为第i 点经日变改正的原始观测与检查观测之差；
n 为检查点数。

在一般情况下，随着观测高度的增大，观测误差趋于减小并接近一恒定值，据此即可选出接近恒定值的最佳探头高度。

显然，误差随着探头高度变化曲线与所选典型剖面情况的关系很大。

当测区范围较大时，用一条典型剖面代表全区随机干扰异常情况是有困难的，此时可以多选几条典型剖面进行同样的实验，再从这数条剖面的试验中确定高度最大的为最佳探头高度。

此项工作须在开工前完成。

要求：探头最佳观测高度一经确定，必须在全区野外观测中保持不变，实测
中探头的高度误差不超过规定高度的1/10，完整填写《磁法探头高度试验记录表》。

二、标志点的选择与建立
高精度磁测工作的标志点包括：总基点、分基点、日变站、仪器校正点
1．标志点位置选取原则
①位于正常磁场内。

可参照航磁图确定范围，其具体位置必须实地确定。

②磁场的水平梯度和垂直梯度变化较小，在半径2m 及高差0.5m 范围内磁场变化不超过设计总均方误差值的1/2。

③附近没有磁性干扰场，特别是可移动磁性干扰场（如过路汽车等），并远离建筑物和工业设施（如铁路、厂房、高压线等）150米以上。

④所在地点能长期不被占用，有利于标志的长期保存，并测定坐标与高程值。

要求：该点一经确定，必须设固定标志物，并在日变变化较小的时间段（可以通过做日变观测来确认）按5～20秒读数间隔做日变观测（不少于2小时），去大于100个观测值，求其平均值做为该点的磁场值。

总基点确定误差按下式计算： ()112
--±=∑=n T T n i i
i J ε
式中：i T 为某时磁场观测值；
i T 为所有观测值的平均值；
n 为观测次数
2.标志点磁场环境试验
在初步选定标志点的位置后，应按照要求对该点磁场环境做认真的试验工
作来确定其合理性。

步骤如下：
①选择性能较好的一台磁力仪做间隔5秒左右的日变观测。

②以该点为中心，2米为半径，不同探杆高度（一般为1.5米和2米两个高度），分别进行点距为0.5米的正交剖面测量。

③将所有观测数据做日变改正后，分别统计剖面上两个方向上磁场变化率和不同高度上观测值最大差值。

要求：当设计总精度为5nT 时，差值≤2nT ，当设计总精度为2nT 时， 差值≤0.7nT ，完整填写《磁法标志点选择实验记录表》。

3．基点联测
如果工作区范围大，要建立分基点，分基点与总基点构成基点网。

基点的联测采用两台（或多台）磁力仪在日变变化较小的时间段内，用5秒循环工作方式做秒级同步观测，取100个左右观测结果，按下式计算两基点间的段差（或称之为增量）：
n n i i i ∑=T -T =∆T 10101)
(
式中：01∆T 为基点间磁场段差；
i 1T 为分基点第i 时观测值；
i 0T 为总基点第i 时观测值；
n 为观测次数。

则分基点的磁场值1T =0T +01∆T
式中：1T 为分基点的磁场值；
0T 为总基点的磁场值；
01∆T 为总基点与分基点的段差。

基点联测的精度用均方误差衡量，计算公式如下：
S 基=
112-∑=n V n i i
式中：S 基为基点联测均方误差； i V 为第i 时段差与平均段差之差；
n 为观测次数。

要求：当总精度为5nT 时，S 基≤2.0nT ，当总精度为2nT 时，S 基≤0.7nT 。

三、野外观测
1．日变观测
分基点兼做日变站，日变站的控制范围：当设计总精度5nT 时为50Km ，当设计总精度2.0nT 时为20Km 。

日变站采用循环工作方式，循环时间按总精度不同而不同，当总精度为5nT 时，为30秒，当总精度为2nT 时，为10秒。

野外工作中不能随意关机，探头高度自始自终保持同高度、同方向。

日变站要有专人看护，在日变观测过程中，看护人员必须随时注意周围情况的变化，严禁任何移动体接近日变站，并注意对日变仪器的保护，防雨、防风、防晒。

在一个工作日内，日变观测应始于早校正点观测之前，终于晚校正点观测之后。

2．校正点观测
仪器校正点主要用于了解一天或一段工作时间内仪器性能是否正常。

校正点一般设在基点附近并相距20米以上。

校正点的观测分早晚两次进行。

早观测晚于日变开机时间，晚观测早于日
变关机时间。

早晚观测各记录两次观测值，要求二次读数之差不大于1nT。

当进行长剖面工作，或开展大面积磁测工作时，考虑到所面对野外工作环境复杂多变，在许多情况下一天内不能结束工作并回到校正点进行观测，须在当日观测的剖面末端设2-3个连接点，次日观测从重复各连接点的观测开始，并于工作结束后回到校正点观测。

在每一个闭合单元工作期间，必须事先对每一天的测量时间段进行严格规定。

每个闭合观测单元在校正点上的前后两次读数，经日变改正后的差值超过2倍设计总精度时，表明该闭合观测单元工作不正常，相应工作量报废，并查明原因，及时返工。

3．测点观测
磁力仪操作人员在作业过程中必须严格去磁，严禁携带任何磁性物品（如钥匙、小刀、手机、皮带扣等）。

必须携带的磁性物体和其它有磁性的设备在观测时应远离磁力仪探头15米以上。

野外遇到居民地、铁路、井场、高压输电线、有磁性的矿石等干扰时，操作人员必须采取相应措施予以回避，把干扰减少到最小。

野外观测时探头也不宜过于接近岩坎，以减少局部影响。

当测点位于公路或铁路两旁时，要等汽车或火车过后再进行观测，严禁在车辆通过时测量。

野外观测时，尽可能保持探头南北向或东西向放置（具体是南北向还是东西向，要按仪器说明书的要求确定），并使探杆直立。

全测区探头的高度要保持一致（以2米高为好）。

在观测过程中，其它非操作人员必须远离仪器，以减少人为干扰对观测结果的影响。

在野外工作过程中，如果遇到仪器受震、受碰或其它原因有可能使仪器性
能发生变化时，必须回到震（碰）前测过的2-3个点上重复观测，确认仪器性能正常后，方可继续进行作业。

当无法确认仪器正常的情况下，再多重复几个点，同样还无法确认仪器是否正常时，应立即返回，向项目负责或技术负责报告，杜绝自行决定。

在观测过程中，仪器操作人员必须随时注意磁总场幅值的变化。

在遇到相邻点磁总场值变化较大时，必须进行重复观测。

当重复观测值误差较大或仪器测数不稳定时，要考虑以下几个问题：
①．是否处在强磁区，处理办法：退后一个测点重新观测，并在两点之间适当加点（也可以不记录）；
②．调谐场值是否过大或过小，处理办法：改为自动调谐，多次观测；
③．电缆是否接触不良或电源电能不足。

当遇到磁暴或磁扰较大时应停止野外工作。

四、野外记录
高精度磁力仪为自动测量和记录，一般不需要进行人工记录，但为了防止仪器发生意外，同时也为了了解观测线段和磁测工作有关的情况，有必要在磁测记录本（卡）上对野外现场观测结果及相关信息进行记录。

野外磁测记录本（卡）记录内容：测线号、点号、观测值、测点遇到的磁性干扰类型（如：居民点、铁路、井场、高压输电线、矿石堆等）。

对在野外观测过程中发现的磁异常现象，必须进行认真记录，以便于了解引起异常的可能原因。

记录本（卡）要填写齐全，字迹公整，不允许涂改和擦改，写错时可划改，并注明原因，禁止撕页。

要求：每日工作完成后，项目负责或技术负责进行日验收，完整填写《磁
法野外观测记录表》
五、资料初步整理
高精度磁测资料的整理要严格按照《地面高精度磁测技术规程》（DZ/T0071-93）的有关要求进行。

内容包括各项改正、△T 磁异常的计算，绘制各种草图等。

1．各项改正
①．日变改正：仪器对接，自动完成；采用日变改正软件。

②．正常梯度改正：采用国际地磁参考场IGRF 模型提供的高斯系数计算，系数项和年交系数采用2010年中国科学院地球年中国地球物理学会公布的各项系数，以此来计算正常梯度改正系数。

总基点的正常梯度改正值为0，用正常梯度改正系数和各测点的坐标值计算每个测点的梯度改正值（T 正）。

总基点以南取
正，总基点以北取负。

③．高度改正：利用地磁垂向梯度变化公式确定其改正系数。

R
h 03T =T 式中：0T 为总基点磁场值（nT ）；
R 为地球半径，取6371000米；
h T 为高度改正系数。

从总基点的高程算起，用高度改正系数和测点的高程值计算每个测点的高度改正值（T 高）。

测点高于总基点取正值，低于总基点取负值。

2．△T 计算
按下式计算各测点的△T 值
△T=T 测+T 日+T 正+T 高-T 基
式中：T测为测点上的观测值（nT）；
T日为日变改正值（nT）；
T正为正常梯度改正值（nT）；
T高为高度改正值（nT）；
T基为总基点磁场值（nT）；
△T为测点磁异常值（nT）。

以上各种改正和计算，精确到小数点后一位，即0.1nT。

野外要对原始资料及时整理，并绘制各种草图，以便对资料的研究和指导下一步工作。

要求：各项计算工作要求两人以上完成，项目负责或技术负责验收，完整填写《磁法数据成果汇总表》
六、磁性标本测定
面积上岩（矿）石的磁性测定可利用磁化率仪在野外基岩露头上现场测定，当遇到磁化率值较高岩石时（如磁化率>2000×10-5SI）或在精测剖面上，要进行定向标本的测定。

1．磁化率确定
有两种方法：
①．利用磁化率仪在野外基岩露头上现场测定。

测定点要位于新鲜岩石露头上，应避开蚀变、断裂带、强风化等地段。

采集的数据除保存在仪器中外同时记录到记录本上，并记录测定点的坐标。

②．在野外采集磁性标本。

用质子磁力仪对标本进行磁参数测定。

其具体方法和要求详见《地面高精度磁测技术规程》（DZ/T0071-93）中附录C。

无论采用以上哪种方法，在磁性标本的采集和磁性参数的确定时，都要注
意：
a ．在异常和矿化蚀变地段，凡有新鲜岩石的地方，必须进行磁化率测定或采集标本进行测定；
b ．测定标本磁性参数的灵敏度要与磁测总精度相适应，并满足异常解释的需要；
c ．当视磁化率大于0.01SI 时，要作退磁改正；
d ．测点数目应满足主要地质单元的主要岩性不少于30块；
e ．当采集标本利用磁力仪测定，计算磁化率时，公式中的T 0单位取奥斯特（Oe ）。

2．定向标本
定向标本的采集：当磁化率值较大（磁化率>2000×10-5SI ）时，或为了解释异常的需要，需采集定向标本。

定向标本要在新鲜岩石露头上采集，可先要用红漆或记号笔把岩石的磁北方向，水平面和朝上的面标注好，然后再进行采集。

定向标本的测定：按照《地面高精度磁测技术规程》（DZ/T0071-93）附录C 中的方法进行测定。

测定时特别要注意以下几点：
①．标本装盒时，要用碎布塞紧，注意使标本中心与盒中心一致，并应使标本的东、北、下方向分别与标本盒的X 、Y 、Z 轴正方向一致。

②．为减少标本形状不规则，磁性不均匀和标本位置错误的影响，应在每个轴的正、负方向都分别读取四个数（标本盒沿T 方向每旋转90°读一个数），即计算平均值进行计算，如：
4
604
6036026016T +T +T +T =
n
③．根据标本磁性强弱，调节标本盒中心与探头中心的距离（不小于15cm ），
为保证数据的可靠性，希望标本产生的磁场能引起≥±1nT 的变化。

④．距离r 量准到0.2cm ，体积V 量准到5cm 2。

⑤．测定时可使用两台磁力仪，其中一台作日变观测，两台仪器要相距20米以上，再进行各项磁参数的计算。

⑥．测定过程中，标本架、探头支撑杆、探头附近的磁性干扰场如强磁性标本等不能移动。

要求：测量和计算工作至少三人进行，项目负责或技术负责进行验收，完整填写《磁性参数测定及成果记录表》,标本数小于30块时采用几何平均法统计，标本数大于30块时采用正态分布法统计。

七、质量控制
从项目组成立，就应当建立健全质量保证体系。

项目组的质量保证体系分三个层次，第一是台班的自检，每日工作结束后，台班长要对本台班当天的工作进行自我检查，并填表记录；第二是建立日验收制度，由质检组组长对每天的日变站和各台班的工作及所取得的原始资料进行验收，并填表记录；第三是随着野外工作的开展，项目组要组织力量按“一同三不同”（同点位、不同人、不同仪器、不同时间）的原则，对野外各台班的工作质量进行检查。

质量检查工作要贯穿野外工作的始终，在地段和时间上要具代表性。

高精度磁测工作的质量检查率不应低于3%～5%，精测剖面和磁性参数测定的质量检查率应达到10%，绝对点数不少于30点。

1.高精度磁测的工作质量用均方误差衡量，观测均方误差的计算公式为：
∑=±=n i i n 1
2
21δε 式中：i δ为第i 点经各项改正的原始观测与检查观测之差；
n 为检查点数。

对于异常磁场和磁性参数测定的工作质量用平均相对误差来衡量。

其公式为：
∑==n
i i n 1
1ηη
%1001
212⨯T +T T -T =
i i i i i η
式中：1i T 和2i T 分别为第i 点的原始观测值与检查观测值。

2.对等于或大于1：1万的磁测工作，应采用仪器敷设基线，并在此基础上逐点或隔点测定测点。

所定点位的最大平面误差值，在按工作比例尺所作的图上必须满足设计。

(在通视条件极差的地区，在不影响完成地质任务的前提下，可适当放宽)。

按下式计算的相邻点距离的相对误差值须不大于25%。

%100⨯-该相邻点间的测定距离
该相邻点间的测定距离
相邻点间的检查距离
确定每个测点的高程，一般高程误差不大于高度改正允许误差表÷当地磁场垂向梯度变化率（米）。

测地工作检查的工作质量用点位中误差、高程中误差误差和相邻电距相对中误差衡量，按下式计算：
①点位中误差：
()n
D m D 22
Δ±
=
式中：()()
,0,0
y y x x
D -+-=
Δ
0x 和0y 为原始观测的坐标值
,x 和,y 为检查观测的坐标值
②高程中误差：
()n
H m h 22
Δ±
=
式中：/i i H H H -=Δ
i H 为原始观测的高程值 /i H 为检查观测的高程值
③相邻点距相对中误差：
()
n
m i
S 22
η±=
式中：()i i i i S S S //-=η
i S 为相邻点间原测距离 /i S 为相邻点间检查距离
3.磁测总精度是测点观测误差(含操作及点位误差、仪器噪声均方误差、仪器一致性误差以及日变改正误差)、总基点、正常场与高度等各项改正误差的总和。

在设计时可根据实际技术条件，在保证总精度的前提下，提高某项精度和降低另一项精度，可进行误差分配。

按下式计算磁测总精度：
J
G Z
R
C ε
εε
ε
εεεε噪声一致性++++++±=
①操作及点位误差一般为观测均方误差，含点位不重合、探头高度不准、探杆倾斜等误差；
②仪器噪声误差取所有仪器中噪声误差最大值；
③日变改正误差包括：日变站场值确定误差、日变改正值内插误差、日变
改正值取准误差（很小）。

其中日变改正值内插误差不好估算，鉴于此，日变改正误差暂按设计及规范要求的误差参与磁测总精度的计算。

④正常场改正误差可按下式计算：
D Z
m RT ZH
23=
ε
式中：0T 为总基点正常场值；
Z 为总基点的地磁场垂直分量；
H 为总基点的地磁场水平分量； R 为地球平均半径，等于6371000米；
D m 为测地点位中误差。

⑤高度改正误差可按下式计算：
H G m R
T 0
3=
ε 式中：0T 为总基点正常场值；
R 为地球平均半径，等于6371000米；
H m 为测地高程中误差。

⑥基点改正误差包括：总基点场值确定误差，基点联测误差。

若未进行基点联测，则按前述总基点场值确定误差计算公式求得的误差作为基点改正误差参与磁测总精度计算。

若进行了基点联测，则由总基点确定误差和基点联测最弱点误差组成基点改正误差（二项误差平方和再开方）参与磁测总精度计算。

要求：质量检查工作最终由项目负责进行验收，完整填写《磁法测地检查记录表》、《磁测数据检查记录表》、《磁法质量检查成果表》。

本手册其他未尽事宜参照《地面高精度磁测技术规程》（DZ/T0071-93）执行。

附录：
高精度磁测台班自检表
高精度磁测日验收表。