1、航空重力仪器、技术发展现状和趋势引语 测定地球重力场的传统方法是利用重力测量仪器进行绝对重力测量和相对重力测量。绝对重力测量虽然能够得到很高精度的绝对重力值，但由于仪器体积庞大、设备复杂、对外界环境条件要求高、观测时间长、成本高等因素，其不宜在地面上进行大规模的采用。近一百多年来，在地面进行重力测量的主要手段是采用相对重力测量，即通过测定未知点与重力已知点之间的重力值之差，从而得到未知点的绝对重力值。与绝对重力测量相比，相对重力测量具有仪器体积小、设备简单、对外界环境要求低、测量时间短、成本费用低等优点，适于进行地面大规模的测量。然而在一些条件恶劣、交通不便、无人居住以及陆海交界等区域进行地面
2、重力测量时，不仅效率低下并且很难达到精度要求，甚至有些地区根本无法进行测量。传统的地面重力测量无法进行测定占地球面积七成之多的海洋重力场，而船载重力测量技术的出现及逐步发展使开展大面积的海洋重力测量成为可能，然而其由于速度慢并且需要载体行驶在一个平均海面上，其仍是一种效率很低的重力测量手段。令人振奋的是，卫星测高技术的出现和逐渐成熟很好地解决了获取高精度海洋重力场的问题。一、航空重力测量基本原理 航空重力测量按其复杂程度,可依次分为航空标量重力测量、航空矢量重力测量和航空梯度重力测量。原理上它们均需解决两个基本问题:运动状态下,在空中如何稳定传感器的指向? 如何分离引力加速度和惯性加速度? 为
3、此,一个航空重力测量系统必须包括如下三部分,即用于测量比力的加速度计(或重力仪,称之为重力传感器分系统)、使加速度计保持水平的系统(或计算其姿态,称为平台分系统)和测量飞机惯性加速度的定位分系统。其中,第二分系统用于解决问题,第一、第三分系统用于解决问题。依据所使用的重力传感器和平台分系统的不同,航空标量重力测量系统又可分为平台式、捷联式和旋转不变式。平台式是将精密加速度计安装到稳定平台上,定向由稳定平台维持,如 UCoset 由于地球重力场与地球内部质量密切相关，因此海洋重力测量可为确定地球内部质量密度分布提供数据支持; 海洋重力异常既可应用于地球动力学板块构造理论研究，又可应用于海底地壳年
4、龄、地球内部质量迁移、板块冰后回跳等多种地球物理现象的解释; 海洋重力测量信息在海洋矿产资源开发、惯性导航、水下匹配辅助导航等工程应用领域也发挥着非常重要的作用。而航空重力测量技术用于测量海洋重力场性价比更高，效果也更明显。2.我国航空重力测量技术体系有待完善我国航空重力测量研究工作起步于 20 世纪 80 年代末，但直到 21 世纪初，这项测量新技术在我国才得以推广应用。经过十几年的发展和积累，我国也已经基本完成了航空重力测量技术体系的构建，各项研究工作一直保持着比较良好的发展态势。但必须指出的是，尽管经过多年的努力和投入，我国的航空重力测量技术已经取得了较大的发展和进步，但发展过程中存在的
5、问题和差距也是显而易见的。最为突出的问题是，我国目前使用的重力测量传感器仍然全部依赖进口。虽然这种核心技术受制于人的局面可望在近期得到一定程度的改善，但受工艺制造水平的限制，我国航空重力测量国产化装备的可靠性和稳定性指标，在短期内还难以达到国际一流水准。其次是，由于重力传感器长期依赖进口，对测量仪器工作原理和作用机制缺乏全面、深入的了解和掌握，因此，必然会带来一些设备使用上的难题和数据处理过程中的盲点，特别是作业流程更为复杂的航空重力测量领域，这方面存在的问题尤为突出。另外，最近十几年，针对海空重力测量数据处理中的关键技术难题，尽管已经有不少国内外学者开展了一系列的分析论证、技术攻关和实验验证工作，取得了一些有价值的研究成果。但我们也看到，由于航空重力测量技术涉及的专业领域相当广泛，无论是从研究角度还是从应用角度讲，已有的研究工作仍有许多需要改进、完善和拓展之处。一方面，航空重力测量动态效应精密改正问题还没有完全解决，需要继续开展测量环境效应建模和数据精细化处理技术研究;另一方面，随着航空重力测量装备国产化进程的推进，建立起与我国自主装备相适应的航空重力测量技术体系，是一种必然的选择，也是一种挑战。
