航空重力测量质量与评价

1.重复线测量内、外符合精度质量

航空重力的重复线测量通常包括3种：本场测试重复线、质量检验基线重复线、测区测线重复线，因此需要对这3种重复线的测量数据的内、外符合精度质量进行统计与评价。这与航空磁测的情况略有不同，航空磁测的重复线通常只包括按一定比例和需要布置的测线重复线。

（1）测试重复线质量

在每一个工区开工前，航空重力仪加温后的第一件事就是要完成内符合精度的测试。内符合精度的测试通常需要飞2架次，每一架次4～6条重复测试线。可分别评价每架次的内符合精度和两架次合二为一后的内符合精度。内符合精度测试达到要求后，才能开始测区测线的勘探飞行。

图7-3-3 差分GPS数据WayPoint软件统计结果

上、中、下图分别为位置标准差、卫星数、PDOP值

航空重力测量开工前，在机场本场附近上空完成的测试重复线（选择一条有一定重力异常幅值和梯度变化的测试线）数据进行重复线内符合精度计算，可反映仪器工作状态和稳定性，测试仪器动态测量精度。

GT-1A型（No.9）航空重力系统2007年初进行了重复线测试飞行，所使用的机型为CESSNA 208飞机，飞行员通过自动驾驶仪操控飞机飞行，飞行速度平均218km/h，飞行高度平均450 m，选择气流相对平稳的天气，基本保持在±5 m的高度变化内进行水平飞行。定位系统采用Asthech Z-Xtreme差分GPS，其数据输出频率为10 Hz，静态后处理精度为5 mm+1 ppm；当DGPS基线长度超过35km时，动态后处理精度为10 cm+2 ppm。测试重复线位于某机场附近上空，布设方位WE向，往返飞行4次，获得690301～690304共4条测试重复线。GT-1A重力仪数据输出频率为2 Hz，图中横坐标的每个基准点间距30 m左右。

图7-3-4是GT-1 A系统测试重复线数据水平调整前内符合精度计算结果，四条重复线数据的内符合精度分别约为0.9×10^-5m·s^-2、0.6×10^-5m·s^-2、0.8×10^-5m·s^-2、0.6×10^-5m·s^-2，水平调整前内符合总精度约为0.7×10^-5m·s^-2。图7-3-5是GT-1A系统相同测试重复线数据水平调整后内符合精度计算结果，四条重复线数据的内符合精度分别约为0.6×10^-5m·s^-2、0.5×10^-5m·s^-2、0.7×10^-5m·s^-2、0.6×10^-5m·s^-2，水平调整后内符合总精度约为0.6×10^-5m·s^-2。可见水平调整后内符合精度都有一定程度的提高。由于该系统标称的动态测量精度为0.6×10^-5m·s^-2（在3km的异常半波长空间分辨率，即对应小于220km/h飞行速度时，取100 s的全波长滤波窗口宽度，以及小于100km的DGPS基线长度情况下），因此根据重复线测试数据评估结果基本达到其性能指标，表明系统工作状态良好（郭志宏等，2007）。

图7-3.4 GT-1A重复线航空自空重力异常水平调整前内符合精度

图7-3-5 GT-1 A重复线航空自空重力异常水平调整后内符合精度

如有条件的话，选择一条已知地面重力数据的剖面，进行航空重力外符合精度重复线测量。将上延到飞行高度的地面重力数据与空中测量结果进行对比，获得航空重力测量的外符合精度，进一步评价航空重力测量系统的性能。

GT-1 A航空重力测量系统的外符合精度测试重复线位于测区上空，布设方位SE40°，往返飞行4次，获得690401～690404共4条测试重复线，测试剖面长度均为50km强，所用外符合标准场是高精度地面重力仪测量获得的地面自由空间重力异常场上延到平均450 m的重复线测量高度上的数据。图7-3-6是GT-1A航空重力重复线数据水平调整后与地面重力上延450 m场外符合精度计算结果，6条重复线数据水平调整后的外符合精度分别约为1.1×10^-5m·s^-2、1.2×10^-5m·s^-2、0.8×10^-5m·s^-2、1.0×10^-5m·s^-2，外符合总精度约为1.1×10^-5m·s^-2，其结果还是比较令人满意的（郭志宏等，2007）。

（2）质量检验基线重复线质量

对布设在航路上有一定重力异常幅值和梯度变化的质量检验基线重复线数据进行内符合精度计算，可有效监测重力仪工作状态和稳定性，便于及时发现问题，校准仪器。可以对单架次来回的质量检验基线重复数据进行计算，也可将多个架次的质量检验基线重复数据放在一起进行内符合精度计算（如图6-4-2）。

（3）测线重复线质量

对在测区中布置的一定工作量的测线重复线进行内符合精度计算，可评估重力仪工作状态和稳定性，检验仪器动态测量精度。图7-3-7为GT-1A系统测量的两条测线重复线数据计算的内符合精度对比图，测线长度大约180km，测量区域为海区，气流平稳。计算得到的水平调整后内符合精度为0.4×10^-5m·s^-2，优于设计指标，表明重力仪工作状态良好（周锡华等，2007）。

图7-3.6 GT-1A航空重力与地面重力上延450m场水平调整后外符合精度

图7-3-7 GT-1A系统测量的测线重复线内符合精度图

2.测量数据质量统计总表

由GT-1 AGravity航空重力数据处理软件完成每架次处理获得统计结果形成的航空重力测量数据质量统计总表能够全面反映各架次测量工作量，主要包括DGPS数据质量、惯导平台参数质量、重力测量数据质量等内容。

（1）DGPS数据质量

GPS高度的最大值、最小值、均值和均方差值；接收卫星数最大、最小值，通常要求卫星数不少于6颗，最少不低于5颗星；PDOP最大、最小值，通常要求PDOP值低于2.5;DGPS解算位置均方差最大、最小值，通常要求小于1.0 m;DGPS解算速度均方差最大、最小值，通常要求小于0.05m/s。

（2）惯导平台参数质量

传感器沿X、Y轴方向偏离铅垂线的角度α₁、α₂的最大、最小值，通常要求小于0.0005818 rad。

（3）重力测量状态数据质量

重力测量细道饱和数、粗道饱和数、粗道饱和所占比例，通常要求一个低通滤波周期内的粗道饱和数不超过3处。重力剩余残差的均方差值，通常要求小于1 000×10^-5m·s^-2·m。

重力基准参考点上每架次的前后校测量的重力仪零点漂移值通常要求不超过±1.0×10^-5m·s^-2,最大不超过±2.0×10^-5m·s^-2。图7-3-8为GT-1A系统某试验区测量架次（日）零漂统计图（周锡华等，2007）。

图7-3-8 GT-1A系统某试验区测量架次（日）零漂统计图