地磁測量

測量地磁要素及其隨時間和空間的變化，為地磁場的研究提供基本數據。地磁測量可分為陸地磁測、海洋磁測、航空磁測和衛星磁測。根據測量範圍的不同，地磁測量又可分為全球性的、區域性的和地方性的。地磁測量可以分為絕對測量和相對測量。它們的目的和所要求的精度不同。

基本介紹

• 中文名：地磁測量
• 外文名：magnetic survey
• 簡介：其隨時間和空間的變化
• 分為：陸地磁測、海洋磁測、航空磁測
• 陸地磁測：一般使用磁偏角儀測量地磁偏角
• 海洋磁測：只攜帶儀器在海洋進行的地磁測量

陸地磁測

利用磁力儀在地面上進行地磁測量。一般使用磁偏角儀測量地磁偏角（由天文觀測測定地理真北），使用石英絲水平強度磁力儀測量地磁水平強度，使用質子旋進磁力儀測量地磁總強度。用這樣一組儀器進行測量,不僅速度快,而且精度高。地磁測點的分布要求儘量均勻，並應設在磁場均勻、沒有人為干擾的地方。測點的經緯度是通過天文觀測確定的。根據地磁測量的目的和要求，測點又有複測點和普通點之分。複測點的距離一般為二、三百公里，每年複測 1次。複測點的地磁資料主要是用來研究地磁場的長期變化，它在很大程度上彌補了地磁台站少、分布不均勻的缺陷。普通點的距離一般為幾十公里，其資料主要用來編繪地磁圖。 　為了保證地磁資料的精度，不僅要有高精度的地磁儀器，而且要有合理的觀測方法。在所有的地磁測量中，陸地磁測資料的精度最高，它不僅可以用來研究地磁場及其長期變化，而且也為研究固體地球物理學、地質和地球物理勘探中的某些問題提供重要的依據。

海洋磁測

利用船隻攜帶儀器在海洋進行的地磁測量。主要有 3種形式：一是在無磁性船上安裝地磁儀器；二是用普通船隻拖曳磁力儀在海洋上測量；三是把海底磁力儀沉入海底進行測量。大規模地進行海洋磁測，是在20世紀初葉。1905～1929年，美國卡內基研究所先後用專門裝備起來的船隻和卡內基號無磁性船，在太平洋、大西洋和印度洋等海域進行了測量，取得了大量的磁偏角、磁傾角和水平強度資料。1957年以後，蘇聯利用曙光號無磁性船連續完成了印度洋、太平洋和大西洋的航行，獲得大量的地磁資料（包括磁偏角、水平強度、垂直強度和總強度）。 　從50年代開始，拖曳式質子旋進磁力儀用於海上測量地磁總強度（電纜長度≥3倍船身長）。70年代末,質子旋進磁力儀才被安置在海底來直接測量地磁場。這樣在海洋表面和海底同時測量，就可以得到地磁場的垂直梯度（見海洋磁力測量）。 　海洋磁測資料對編制地磁圖、以及研究海洋地質和海底資源都有重要的作用。海洋磁測發現了海底條帶狀磁異常，為板塊構造學說提供了重要依據（見板塊大地構造學說）。

航空磁測

用飛機攜帶磁力儀在空中進行的地磁測量，它比陸地磁測和海洋磁測速度快，費用省。 　航空磁測可分為兩種類型，一種是用磁通門磁力儀，或質子旋進磁力儀，或光泵磁力儀測量地磁場的總強度（標量）;另一種是用磁通門分量磁力儀,或質子旋進分量磁力儀測量地磁場的各個分量，有的測量磁偏角、水平強度和磁傾角，有的測量地磁場的北向強度、東向強度和垂直強度。測量地磁總強度時，飛行高度較低，通常是幾十米或幾百米，測線也較密，線距為幾百米或幾千米。為了減少飛機本身產生的磁場對測量結果的影響，要把探頭放在機艙外面（見彩圖），用一定長度的電纜同飛機聯接。測量地磁場分量時，飛行高度為幾公里，線距為幾十公里。測量地磁場分量的難度比測量其總強度的難度大得多，這是因為不僅要測定探頭相對於參考系統的方向，而且要補償飛機磁場對測量結果的影響。在進行航空磁測時,除了磁力儀之外,定位和導航是很重要的輔助技術。根據測量的目的和測區的條件，可以使用不同的定位和導航方法，例如可以用地形圖和照相機、慣性導航儀和都卜勒導航儀，以及高精度的圓系統定位導航。 　航空磁測數據用模擬記錄器或數字磁帶來收集，並用微處理機進行處理。 　儘管三分量航空磁測的精度低於地面磁測的精度，但它可以在交通不便或不可能進行地面磁測的地區進行測量，為研究這些地區的地磁場及其長期變化提供資料。另外，航空磁測還廣泛地套用於金屬礦普查、石油普查和地質構造研究等方面（見航空地球物理勘探）。

衛星磁測

把磁力儀放在人造衛星上進行的地磁測量。衛星磁測技術發展迅速，最初只是當衛星飛過地面接收站上空時，衛星才發射信息，目前已使用記憶裝置，能獲得整個衛星軌道上磁場數據。 　1958年，蘇聯發射了世界上第一顆測量地磁場的衛星（“人造地球衛星”3號）,上面裝有磁通門矢量磁力儀，由於不能準確地確定儀器的方向，所以只能得到總強度的資料。以後，蘇聯和美國又先後發射了幾顆飛行不高的測量地磁場的衛星,如美國的“先鋒”3號、“宇宙”26號、“宇宙”49號、“宇宙”321號、“奧戈”2號、“奧戈”4號和“奧戈”6號，這些衛星都只攜帶測量地磁場總強度的磁力儀（質子旋進磁力儀或光泵磁力儀），飛行高度通常是幾百公里，能夠準確、迅速地測量地磁場總強度。1979年10月30日美國發射了一顆“地磁衛星”，它的軌道通過兩極上空，能夠覆蓋整個地球表面。衛星上除裝有光泵磁力儀和磁通門矢量磁力儀外，還裝有星象照相機,能較準確地確定衛星的飛行姿態,因而有可能作出較準確的地磁三分量的全球測量。 　通過衛星磁測，人們在很短的時間裡，就能取得整個地球磁場的資料。根據衛星磁測資料，可以建立全球範圍的地磁場模型，研究全球範圍的磁異常，並可以研究地磁場的空間結構（見磁層）。

中國的地磁測量

中國境內很早就有過磁偏角的測量。1683年起，在北京曾有過間斷的記錄。1867年開始有地磁三要素（磁偏角、磁傾角和水平強度）的測量資料。在1936～1947年期間，中央研究院物理研究所、中央地質調查所、北平研究院物理研究所和陸地測量總局都做過區域性的地磁三分量的絕對測量。1950年開始進行全國範圍的陸地磁測，並於1969～1972年完成了全國地磁普測。 　中國的航空磁測是從1953年開始的，到70年代末期，絕大部分地區都做過1:500000或 1:1000000的航空磁測。在中國中部和東部的廣大地區,還做過1:50000的航空磁測。根據以上資料編繪出 1:1000000的中國航空磁力異常圖。中國航空磁測主要用磁通門磁力儀和質子旋進磁力儀，也使用光泵磁力儀測量地磁總強度。 　中國的海洋磁測主要是利用拖曳式質子旋進磁力儀，測量地磁總強度。

資料處理

從地磁測量資料中減去變化磁場和長期變化，並進行儀器差改正，以便把各個測點的觀測值化為同一時刻和同一標準的數值。這個處理過程也叫地磁測量資料的通化或歸算。

變化磁場改正

在所獲得的地磁測量資料中，不僅包括基本磁場，而且也包括變化磁場，因而，為了得到某一測點的基本磁場，就必須把變化磁場從觀測值中減去。作法主要有兩種：一種是利用測點附近地磁台的日變記錄，按野外觀測的時間，從磁照圖上直接量取變化磁場（假定測點和地磁台的變化磁場是一致的）。這種改正方法雖較簡單，但由於忽略了變化磁場隨緯度的變化，所以每個地磁台的控制範圍不能太大（控制半徑約為500公里）。另一種方法是根據地磁台的多年資料,用統計分析方法，得到變化磁場各個成分的時空變化規律，計算出各個測點的變化磁場值，再從觀測值中減去。這種改正方法比較繁瑣，它適用於地磁台稀少地區的地磁測量資料的整理。

長期變化改正

要把不同日期、不同年份的地磁測量資料歸算到某一共同時刻，就要進行長期變化改正。通常是根據地磁台和地磁複測點的各個地磁要素的年變率，描繪出它們的地理分布，或用泰勒多項式表示出它們的地理分布，然後根據各個測點的經緯度即可量取或計算出相應的長期變化值。如果測區缺少地磁台和地磁複測點,就難以確定長期變化的分布。在這種情況下,可以利用相應年代的世界地磁圖的等變線進行長期變化的改正。

儀器差改正

由於不同磁力儀的觀測結果不一致，若要把不同磁力儀測量的地磁資料歸算到某一共同標準（地磁台站標準或國際地磁測量標準），就要進行儀器比測，以確定儀器差。在磁測前後，均應將使用的地磁儀器與地磁台的標準地磁儀進行比測，如果野外測量時間較長，則在測量過程中間也應進行儀器比測，以便確定儀器差隨時間的變化。經過儀器差改正之後，地磁測量資料就歸算到某一共同的測量標準。中國是以北京地磁台的標準磁力儀為標準的。 　另外,有些國家還對地磁測量資料進行高度改正,以便把不同高度的地磁資料歸算到某一共同高度（如海平面）。 　陸地磁測資料經過上述各種改正之後，就得到一系列年份相同、標準相同、高度相同的基本磁場數據。對於其他類型的地磁測量資料，還要進行一些特殊的改正，例如對於三分量航空磁測資料，還要進行飛機磁場的改正，以及定向系統漂移的改正（見地球變化磁場）。