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申请/专利权人：中国地质大学(武汉)

摘要：本发明提供浅地表地质综合地球物理多参数遥感复合系统及采集方法，包括以下：无人机平台、无人机平台搭载的三分量静态地磁场传感器，三分量静态地磁场梯度传感器，三分量重力传感器、三分量感应磁场传感器，三分量姿态传感器，三分量电容式电场传感器，近热远热中子传感器，近伽马远伽马传感器，光学像机，多光谱相机，高光谱相机，近中热红外波段光电探测计，微波辐射计，合成孔径雷达和成像光谱仪。本发明提供的有益效果是：利用大型无人机系统快速高效采集小区域范围内的高分辨率综合航空地球物理数据和多参数遥感数据，并对数据进行分析，以低成本、高效的方式进行了测量区域的浅地表地质勘察和水文地质调查。

主权项：1.一种浅地表地质综合地球物理多参数遥感复合数据采集方法，应用于一种浅地表地质综合地球物理多参数遥感复合系统，系统包括：无人机平台（1）、三分量静态地磁场传感器（6）、三分量静态地磁场梯度传感器（7）、六面体吊舱（12）、三分量重力传感器（8）、三分量感应磁场传感器（9）、三分量姿态传感器（10）、三分量电容式电场传感器（14）、近热远热中子传感器（15），近伽马远伽马传感器（16）；所述三分量静态地磁场传感器（6）和所述三分量静态地磁场梯度传感器（7）安装于所述无人机平台（1）尾部；所述六面体吊舱（12）吊装于所述无人机平台（1）中部下方；所述三分量重力传感器（8）、所述三分量感应磁场传感器（9），三分量姿态传感器（10）安装在所述六面体吊舱（12）内部的传感器舱内；所述三分量电容式电场传感器（14）安装于所述六面体吊舱（12）表面；所述近热远热中子传感器（15）和所述近伽马远伽马传感器（16）安装于所述无人机平台（1）的后半部的下方；还包括：综合地球物理多参数遥感复合系统的工控机控制数据采集单元（2）、超低噪音多通道信号放大和32位模数转换单元（3）、海量数据快速存储单元或阵列式高速固态硬盘（4）、高速数据超高频无线传输单元（5）和光电影像系统；所述超低噪音多通道信号放大和32位模数转换单元（3）和海量数据快速存储单元或阵列式高速固态硬盘（4）安装于所述无人机平台（1）中部下方；所述高速数据超高频无线传输单元（5）安装于所述无人机平台（1）头部下方；所述光电影像系统，包括：超高分辨率航空摄影光学像机（20）、数字航空摄影系统（21）、多光谱相机（22）、高光谱相机（23）、近中热红外波段光电探测计（24）、微波辐射计（25）、机载多波段多极化多模式合成孔径雷达（26）和机载全成像带成像光谱仪（27），均安装于所述无人机平台（1）前半部的下方；所述三分量静态地磁场传感器（6）、三分量静态地磁场梯度传感器（7）、六面体吊舱（12）、三分量重力传感器（8）、三分量感应磁场传感器（9），三分量姿态传感器（10），三分量电容式电场传感器（14），近热远热中子传感器（15），近伽马远伽马传感器（16）与所述超低噪音多通道信号放大和32位模数转换单元（3）和所述综合地球物理多参数遥感复合系统的工控机控制数据采集单元（2）电性连接；所述超低噪音多通道信号放大和32位模数转换单元（3）与所述海量数据快速存储单元或阵列式高速固态硬盘（4）电性连接；所述海量数据快速存储单元或阵列式高速固态硬盘（4）与所述高速数据超高频无线传输单元（5）电性连接；所述高速数据超高频无线传输单元（5）与所述综合地球物理多参数遥感复合系统的工控机控制数据采集单元（2）电性连接；所述超低噪音多通道信号放大和32位模数转换单元（3）、所述海量数据快速存储单元或阵列式高速固态硬盘（4）也与所述综合地球物理多参数遥感复合系统的工控机控制数据采集单元（2）电性连接；所述光电影像系统与所述综合地球物理多参数遥感复合系统的工控机控制数据采集单元（2）电性连接；所述三分量静态地磁场传感器（6）和所述三分量静态地磁场梯度传感器（7）安装于所述无人机平台（1）尾部，具体为：所述无人机平台（1）尾部延伸安装有3根支架；3根支架之间两两互相垂直，形成空间三维坐标系的十字架结构；所述三分量静态地磁场传感器（6）安装于十字架结构中心；所述三分量静态地磁场梯度传感器（7）包括6个不同方向的静态地磁场梯度分量传感器，分别安装于3根支架的两端；所述三分量重力传感器（8）、所述三分量感应磁场传感器（9），三分量姿态传感器（10）安装在所述六面体吊舱（12）内部的传感器舱内；所述三分量电容式电场传感器（14）安装于所述六面体吊舱（12）表面，具体为：所述六面体吊舱（12）内部设置有传感器舱；传感器舱由一个椭球体形状的万象支架（11）构成；所述万象支架（11）被一层圆柱体状的减振超材料（13）包裹；所述的减振超材料（13）是具有超强减震和隔震特性的线性或非线性声学超材料；所述万象支架（11）的长轴与六面体吊舱（12）的竖直中心线平行；万象支架（11）的长轴顶端设置有所述三分量重力传感器（8）、万象支架（11）的中心设置有三分量姿态传感器（10）；万象支架（11）的长轴底端设置有三分量感应磁场传感器（9）；所述三分量电容式电场传感器（14）有三对，每对两个，总共6个，分别安装于所述六面体吊舱（12）的顶面、底面、左侧面、右侧面、前面和后面的中心表面，其特征在于：方法具体包括以下步骤：S101：所述无人机平台（1）按规划路线从地面控制站飞行至测量工区；S102：所述综合地球物理多参数遥感复合系统的工控机控制数据采集单元（2）启动超低噪音多通道信号放大和32位模数转换单元（3），海量数据快速存储单元或阵列式高速固态硬盘（4）、高速数据超高频无线传输单元（5）、三分量静态地磁场传感器（6）、三分量静态地磁场梯度传感器（7）、三分量重力传感器（8）、三分量感应磁场传感器（9）、三分量姿态传感器（10）、三分量电容式电场传感器（14）、近热远热中子传感器（15），近伽马远伽马传感器（16）和光电影像系统；各传感器、各单元、系统完成自检，若自检正常，则进入步骤S102，否则所述无人机平台（1）返航至地面控制站；S103：所述无人机平台（1）按规划路线在测量工区内飞行；所述超低噪音多通道信号放大和32位模数转换单元（3）通过各传感器连续采集综合航空地球物理数据和多参数遥感数据，并同步将所述综合航空地球物理数据和多参数遥感数据存储在所述海量数据快速存储单元或阵列式高速固态硬盘（4）中备份；S104：所述高速数据超高频无线传输单元（5）对所述综合航空地球物理数据和多参数遥感数据进行压缩，并高速下传至地面控制站；S105：所述地面控制站对压缩后的所述综合航空地球物理数据和多参数遥感数据进行高程校正，得到相同高程的综合航空地球物理数据和多参数遥感数据；S106：所述地面控制站内的数据处理计算机将所述无人机平台（1）搭载的三分量静态地磁场传感器（6）和三分量静态地磁场梯度传感器（7）采集的三分量静态地磁场数据和三分量静态地磁场梯度数据根据三分量姿态传感器（10）的数据按照测点位置逐点进行旋转处理，使垂直静态地磁场分量数据和垂直静态地磁场梯度数据垂直于地面，另将一个水平静态地磁场分量数据和水平静态地磁场梯度数据旋转到正东西方向或平行于测线方向，将另一个水平静态地磁场分量数据和水平静态地磁场梯度数据旋转到正南北方向或垂直于测线方向；S107：所述地面控制站内的数据处理计算机将无人机平台（1）中部正下方六面体吊舱（12）里的三分量重力传感器（8）采集的三分量重力数据根据三分量姿态传感器（10）的数据按照测点位置逐点进行旋转处理，使垂直重力分量数据垂直于地面，将一个水平重力分量数据旋转到正东西方向或平行于测线方向，将另一个水平地重力分量数据旋转到正南北方向或垂直于测线方向；S108：所述地面控制站内的数据处理计算机将无人机平台（1）中部正下方六面体吊舱（12）里的三分量感应磁场传感器（9）采集的三分量感应磁场数据根据三分量姿态传感器（10）的数据按照测点位置逐点进行旋转处理，使垂直感应磁场分量数据垂直于地面，将一个水平感应磁场分量数据旋转到正东西方向或平行于测线方向，将另一个水平感应磁场分量数据旋转到正南北方向或垂直于测线方向；S109：所述地面控制站内的数据处理计算机将无人机平台（1）中部正下方六面体吊舱（12）外表面的三分量电容式电场传感器（14）采集的三分量感应电场数据根据三分量姿态传感器（10）的数据按照测点位置逐点进行旋转处理，使垂直感应电场分量数据垂直于地面，将一个水平感应电场分量数据旋转到正东西方向或平行于测线方向，将另一个水平感应电场分量数据旋转到正南北方向或垂直于测线方向；S110：所述地面控制站内的数据处理计算机对经过旋转处理后的三分量静态地磁场数据、三分量地磁梯度场的数据、三分量重力数据、三分量感应磁场数据和三分量感应电场数据进行综合处理解释，包括约束反演和多参数联合反演；S111：所述地面控制站内的数据处理计算机对所述无人机平台（1）搭载的近热远热中子传感器（15）和近伽马远伽马传感器（16）采集的测量工区范围内的地面放射性数据进行综合处理解释；S112：所述地面控制站内的数据处理计算机对所述无人机平台（1）搭载的光电影像系统采集的遥感影像数据进行综合处理解释。

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