環世界地質儀器怎麼用

『壹』 金字塔幾個疑問

場面復難道棵突然課題內窩頭內哦制內外台，內外痛苦另外痛苦另外台庫雷蚊頭腦磕膝蓋內困難時光棵內碼溫暖，能否哦喀什安康，的人民麻豆腐擴大偶數，餓 而；人民；禮貌 兒童團身體勝利通脫木勝利明天 復名數；禮貌； 打埋伏對立面勞動他么多麼，繁榮！

『貳』 全球生態環境變化的地球動力學背景與遙感探索監測途徑

近來來溫室效應與全球變暖、臭氧層破壞和海面上升、森林銳減與物種滅絕、耕地草場退化、乾旱沙漠化和淡水資源乏缺、海洋開發與海域環境動盪、人口過速增殖和資源耗損、工業社會與現代農業污染加劇以及頻繁的地質、海洋、水文、氣象、生物災害等一系列重大環境問題困擾著人類社會的發展，甚至出現地球可居住性和地區能否持續發展等嚴峻的戰略性科學問題。聯合國國際科學聯合會組織各地區的科學家、科研機構正在開展宏偉的全球生態環境變化研究計劃(即國際地圈、生物圈計劃IGBP)。由於這一課題牽涉地球科學的很多專業學科，需要進行深入的綜合解析，甚至有待發展一系列邊緣交叉和滲透衍變的基礎理論學科，目前的單學科理論水平和地球科學結構都還不適應這種嚴重的局勢，有待有關學科聯合攻關，才能對人類生存、發展的奧秘和各圈層的內在聯系作深刻探討，更好地規劃開展全球變化與持續發展對策的研究，從而找出更符合客觀實際的規律。縱觀以往的研究工作，其中地質環境的研究顯得薄弱了些，其實自有人類以來的250萬年內，地球環境變遷留下了廣泛的跡象，內容很豐富，例如塔里木盆地中的羅布泊湖岸的萎縮過程在遙感圖像上表現為154個韻律條帶;第四紀以來的冰川、河流、湖泊變遷、地貌定量形態分析都可以找到很可貴的依據;海岸帶活動、古地震、古洪澇、古乾旱等也有待深入研究，總之從地質學范疇對地球環境變化的研究仍有很大的開發潛力。遙感技術的應用則更顯不足，急待加強。以往地質環境的研究多偏重於表淺、外生條件的分析，對於更重要的地球內部原因則很少討論，為了扭轉這種舍本求末的趨勢，尋求以地質學為「砧木」廣泛與其他學科的「嫁接」發展，我們需要從地球整體結構著眼，綜述地內熱動力為本的觀點，從而再構建新的地球科學大體系與技術監測系統。

目前由於學科體系發育尚處於初級階段，在理論綜合能力有限的情況下，只從現有學科出發注意到某幾個方面，忽略了整個太陽系、地球內部高能級自然本底的運動(變化)，過高地估計並誇大了人類社會的低能級可察覺影響，撫片舟而論滄海，推導出一些聳人聽聞的危機和警告，人雲亦雲，傳真導謬，很難說全是扎實可靠的科學結論，世界各國各地區的領導決策部門卻出於惜世憂民的良好願望，聞風而搏，推出這樣那樣的行動與承諾，蓋世之舉如因科學依據欠妥，必將勞民傷財，甚至人為地加劇環境惡化，自絕良好發展的路徑。追溯全球變化研究的歷史、教訓，評估科技現狀，只能說是全球變化的研究剛剛起步，而且是較低水平的開始，切不可作出過早、過偏的結論，更不可輕舉妄動，而要深思熟慮地將重點調整到認真深入發展地球科學大體系的基點上，探索理論、發展探測技術，以期盡快形成與擎天任務相適應的科學理論研究水平和技術測量能力，為確實改善地球生態環境、謀求更大持續發展作出更有效的科學貢獻。

為了思考全球變化地球內因、熱動力為主的觀點，不妨列述一下地球各圈層的一些基本參數(見表1)。

表1 地球各圈層的基本參數

續表

從表內數據可知，地球的質量、蓄能主要聚集在固體地球之中，而水圈、大氣圈和生物圈只是內熱外溫大球體表層的一層附著薄膜，從質量、能量分布看來作為生態環境(水圈、大氣圈)的下墊面的固體地球的主導地位就很明顯了，溫床上的薄被，我們能體察到的滄海桑田、風霜旱澇、生物興衰、環境變遷都離不開地球這個母體，依附於地球的熱動力場，大自然的綜合運動可以概括為低能級、長周期的緩慢演變和高能級、急劇明顯的災變，就其本質而言，強烈的災變事件是主要形式，而緩慢的演變則是主運動的低能級蘊成和事件後的平衡協調，無論從地球地質歷史和現態看來都是被大量遺痕和現實所證明，特別是近代人類觀測能力的提高，這種本底與環境、內因與外果、災變與演化的主從關系愈來愈清楚了。同時發現地球各圈層之間、各類事件之間存在系列的相關性，稱為輻向深源熱動力地質、環境、生態動力鏈 ，地球不同時期發生過若干點狀熱活躍中心，主要由地內放射性高熱能形成熱反應中心，大體上分布在上地幔到下地殼界面上下，岩漿體劇烈熱熔，成為熱根，或稱岩漿灶、岩漿房，即地球表面的災變點、敏感區，熱能-物質交換通道。一個岩漿中心的演化期可長達幾千萬年到1億年之久，在其發生、演化過程中存在比較獨立的熱動力體系，從弱到強，由強轉弱迭替興衰，形成強旋渦式的熱熔物質分異中心，自創通道向地球表淺部上涌、噴射熱動力-物質流(固塑態、固液氣混熔、氣液混合態)，在熱力-物質外散過程中形成礦床，導致地球表面的環境變化，深部形成岩漿岩的上涌侵入，形成潛火山、火山噴發、熱力-氣液噴射，岩石圈加溫，水圈和大氣圈升溫，海底局部加溫、噴涌熱的氣液，引起地震、海嘯和海水強烈渦流、強風場、強磁場變化，產生強粒子射束流、地內強熱爆炸、地面急劇增溫、強湍流，百慕大型海空災難點等現象。不斷改變著地殼表淺處的熱力、物質加註，導致發生一系列自然災變和環境突變。地球上分布著無數大大小小的環形地質結構和強旋渦氣液運動中心，它們多屬燕山-喜馬拉雅期岩漿活動的殘留繼續，即現實的地內熱活動中心，「活地球熱動力噴口」。這些埋藏在地殼中的「煙囪」時強時弱地向地球水圈、大氣圈噴射熱力-物質流，主要形成為氣液熱上涌。近年來在大洋深海溝、裂谷系中發現很多個高溫富含金屬的氣液泉，例如東太平洋南部海膨在520km²之內發現26個上涌熱通道，推動本地段每年隆升15cm以上，噴出物包括了高熱流、水汽、H₂S、CO₂、氯氣類、烴類和大量金屬元素。這樣的現象在紅海、太平洋東西火山帶都有大量的發現報道。實際上大陸內部也有很多的隱火山、氣火山、氣液高金屬湧泉、地震、陸內颶風、強高地熱點、奇異突變點的活動，不過並沒有引起人們重視和組織系統觀測而已。1908年舉世聞名的通古斯大爆炸事件，盡管對其成因揣測紛紜，但確屬地球上的一次大型自然熱動力試驗，估計中央地帶溫度在10⁵℃以上，總熱能為10³⁰J，噴出的可燃天然氣數億立方米，還有大量放射性粒子，鉑銥微粒自上地幔噴射出來。人類歷史階段地球內部向地表、水圈、大氣圈噴射的熱能總量約為5.6×10²⁰J/a，排放的固、液、氣熱物質總量為9.5×10⁹t/a，遠遠超過人類社會能耗和形成物質產品的總量，相當全球2000年總能耗量加儲備的核能總和。

再從地質歷史上追溯，這種事實就更明顯了，在8億年前，地球上並沒有大量水體，氣體也很稀薄，在8億～6億年前的兩億年期間固體地球向地表噴射了大量的水氣，才形成海洋，出現了生物，目前地內每年要向地表釋放30～50km³的水分和其他氣體，以彌補水分和氣體向地球外層空間的散失量，如果補給小於向外彌散量，地球的水圈、大氣圈就在幾億年前消失了。

晚古生代以來伴隨劇烈的全球地質運動帶來全球性的生物大絕滅災殃，如2.47億年前(晚二疊世)、1.63億年前(中侏羅世)、1.44億年前(晚侏羅世)、1.25億年前(早白堊世)、9100萬年前(晚白堊世)、6500萬年前(白堊紀末的恐龍絕滅事件)、3800萬年前(始新世)、1100萬年前(上新世)，每隔2600萬年就全球性地劇烈變動一次，期間當然也有局部地段和較低能態的變異。人類社會存在的250萬年期間盡管未出現過全球性的劇變，但也經歷過各種各樣的局部性古人類群落夭亡的慘劇，其生態效益急待重新評估。例如迄今各大地構造學派多隻限於表淺地殼的研究，對於更有活動意義的百十千米岩石圈幾千千米深的地幔、地核卻甚少考慮，就連最流行的板塊學說很多結論與地殼、岩石圈的結構運動並不相符。近年來古老結晶地塊、大陸火山學、遙感所發現的環形結構和旋渦狀運動、海洋與大氣層中的旋渦運動、類地行星、月球上發現的環形構造就很有助於岩石圈、殼幔交界、地幔與地核交界不同形式的流變運動，熱湍流等機理的探索，也具體發展了熱點和岩石圈、水圈、大氣圈的熱對流學說，使地球演化與太陽系演化研究相應深化，引出天體地質學、比較行星地質學的新概念。深部地球物理、地球化學和超深鑽探、衛星測地、大陸與海洋火山學、地震學、太古宙、元古宙早期岩系的研究，太陽系類地星體、特別是月球、火星的遙感資料，以及海底熱旋渦流的發現、強氣旋的多年遙感記錄，地球強烈的氣液迸發動搖了地質構造的傳統概念，進一步表明地球大系統的主導物質運動形式是比較急速的、強勁的熱旋渦流。固體地殼中表現為環形結構與強爆噴射，地幔的上涌熱柱(熱力物質筒狀噴射流)，岩石中的垂直熱力-物質流變上涌(包括流體和氣體析離)，海洋中的熱旋渦、大氣層中的強氣旋運動，由此導引出地球不同圈層的統一深源岩漿熱動力學理論，揭示出地球生態環境的熱動力鏈背景、垂直熱動力災害系列鏈(源、根、樹)的高層次概念。根據現代高技術觀測手段所提供的深部多層次、宏觀資料已初步展示新的理論趨勢，如岩石圈結構和動力的不均勻性、突變與蠕變、主動與隨動、固體與液態氣態共系、表淺與深源耦合等。從而為全球和區域性對比、時序分析、歷史跡象與現實地球運動對比提供了新的可能。如果有意識地開發現代化觀測技術的潛力，設計新的儀器，建立多源地學信息系統，就可能提供更齊備的新科學信息。逐步探索支配能源-資源形成和分布、環境變遷、自然災變的地內和天體熱動力機理，促進地球固態、液態、氣態各圈層的總體解析，建立地球大系統的熱動力學基礎理論，在新的理論指引下活化各分支學科的交流、滲透、融匯貫通，形成各組學科更深廣的理論綜合，諸如地球動力學、理論地質學、理論地理學、災害動力學等，從而綜合出地球科學的大理論體系，海洋學、氣象學、環境災害學、生態環境學方面也有很多新的發現表明熱動力現象是主導的物質-能量運動形式。

地球科學大體系將來可能有更高深的發展，僅從現階段認識到的縱向強熱動力理論出發，就可以帶來各分支學科的理論躍遷，提高解決實際問題的技術經濟效能。例如根據深源岩漿熱動力理論，礦產資源的聚集形成有很強的中心式時空規律性，礦產系列嚴格按溫壓條件呈垂直、水平分帶，有較固定的通道和容礦構造空間，金屬礦床、內生非金屬礦床、沉積礦產、煤炭、石油、天然氣、水資源均受控於統一的岩漿熱動力場，克服了僅限於表淺地質、地球化學環境的分析，因而就大大提高了礦產的探索預測能力，擴大了大型、特大型系列礦床的發現幾率，將低水平的描述性搜索提高到理論預測的新水平。如果投入系統試驗復原，有望取得多種礦產資源的重大突破。根據深源岩漿熱動力理論新創建的災害學則可以與生態等類台站結合，規劃一次全球性的三年大搜索行動，奠定基礎後台站可以大量歸並減少，以後可分年總結一次。集中一批與生態環境變化有關的科學家，從而建立適應生態環境變化的科學隊伍和科研數據網路。

全球生態環境變化與可持續發展問題已引起各國家、各地區領導人和公眾的高度重視，科研工作也取得了很大的進展。在新世紀到來之前，為了人類的生存與發展，為了未來環境科學的繁榮，遙感學界要充分利用遙感科技的優勢和信息儲備，不負時代的使命，調整好方向，發揮遙感等高科技的潛能，開拓遙感科技的揭示、綜合能力，全面介入全球生態環境變化的研究，開拓遙感技術應用的新前景。

———錄自:CNC-IGBP學術交流論文集，1984(10)

『叄』 加速度感測器怎麼連接電路就可以單獨使用放到運動物體上測量加速度然後在連接數據採集卡將數據傳輸到電腦

加速度感測器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可以是變數。加速度計有兩種：一種是角加速度計，是由陀螺儀（角速度感測器）的改進的。另一種就是線加速度計。壓電式壓電式加速度感測器又稱壓電加速度計。它也屬於慣性式感測器。壓電式加速度感測器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低於加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。壓阻式基於世界領先的MEMS硅微加工技術，壓阻式加速度感測器具有體積小、低功耗等特點，易於集成在各種模擬和數字電路中，廣泛應用於汽車碰撞實驗、測試儀器、設備振動監測等領域。加速度感測器網為客戶提供壓阻式加速度感測器/壓阻加速度計各品牌的型號、參數、原理、價格、接線圖等信息。電容式電容式加速度感測器是基於電容原理的極距變化型的電容感測器。電容式加速度感測器/電容式加速度計是對比較通用的加速度感測器。在某些領域無可替代，如安全氣囊，手機移動設備等。電容式加速度感測器/電容式加速度計採用了微機電系統（MEMS）工藝，在大量生產時變得經濟，從而保證了較低的成本。伺服式伺服式加速度感測器是一種閉環測試系統，具有動態性 能好、動態范圍大和線性度好等特點。其工作原理，感測器的振動系統由 "m-k」系統組成，與一般加速度計相同，但質量m上還接著一個電磁線圈，當基座上有 加速度輸入時，質量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移感測器檢測出來，經伺服放大器 放大後轉換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產生電磁恢復力，力圖使質量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度感測器在閉環狀態下工作。由於有反饋作用，增強了抗干擾的能力，提高測量精度，擴大了測量范圍，伺服加速度 測量技術廣泛地應用於慣性導航和慣性制導系統中，在高精度的振動測量和標定中也有應用。

• 加速度感測器應用於地震檢波器設計

地震檢波器是用於地質勘探和工程測量的專用感測器，是一種將地面振動轉變為電信號的感測器，能把地震波引起的地面震動轉換成電信號，經過模/數轉換器轉換成二進制數據、進行數據組織、存儲、運算處理。加速度感測器是一種能夠測量加速力的電子設備，典型應用在手機、筆記本電腦、步程計和運動檢測等。本設計採用Freescale公司的MMA7455L來實現地震檢波器測試儀的設計，其具有信號調理、溫度補償、自測，以及可配置到檢測0g或脈沖檢測快速運動等功能，產品具有功耗低、便於攜帶、精度高、速度快的特點。

• 加速度感測器技術應用於車禍報警

在汽車工業高速發展的現代，汽車成為了人們出行主要的交通工具之一，但是因交通事故的傷亡數量也十分巨大。在信息化的現代利用高科技去挽救人的生命將會是重大研究的主題之一，基於加速度的車禍報警系統正是懷著這種設計理念，相信這種系統的推廣，會給汽車行業帶來更多的安全。

• 加速度感測器應用於監測高壓導線舞動

目前國內對導線舞動監測多採用視頻圖像採集和運動加速度測量兩種主要技術方案。前者在野外高溫、高濕、嚴寒、濃霧、沙塵等天氣條件下，不僅對視頻設備的可靠性、穩定性要求很高，而且拍攝的視頻圖像的效果也會受到影響，在實際使用中只能作為輔助監測手段，無法定量分析導線運動參數；而採用加速度感測器監測導線舞動情況，雖可定量分析輸電導線某一點上下振動和左右擺動的情況，但只能測出導線直線運動的振幅和頻率，而對於復雜的圓周運動，則無法准確測量。所以我們必須加快加速度感測器的發展來適應諸如此類環境下進行應用。^[1]具體

• 汽車安全

加速度感測器主要用於汽車安全氣囊、防抱死系統、牽引控制系統等安全性能方面。在安全應用中，加速度計的快速反應非常重要。安全氣囊應在什麼時候彈出要迅速確定，所以加速度計必須在瞬間做出反應。通過採用可迅速達到穩定狀態而不是振動不止的感測器設計可以縮短器件的反應時間。其中，壓阻式加速度感測器由於在汽車工業中的廣泛應用而發展最快。

• 游戲控制

加速度感測器可以檢測上下左右的傾角的變化，因此通過前後傾斜手持設備來實現對游戲中物體的前後左右的方向控制，就變得很簡單。

• 圖像自動翻轉

用加速度感測器檢測手持設備的旋轉動作及方向，實現所要顯示圖像的轉正。

• 電子指南針傾斜校正

磁感測器是通過測量磁通量的大小來確定方向的。當磁感測器發生傾斜時，通過磁感測器的地磁通量將發生變化，從而使方向指向產生誤差。因此，如果不帶傾斜校正的電子指南針，需要用戶水平放置。而利用加速度感測器可以測量傾角的這一原理，可以對電子指南針的傾斜進行補償。

• GPS導航系統死角的補償

GPS系統是通過接收三顆呈120度分布的衛星信號來最終確定物體的方位的。在一些特殊的場合和地貌，如遂道、高樓林立、叢林地帶，GPS信號會變弱甚至完全失去，這也就是所謂的死角。而通過加裝加速度感測器及以前我們所通用的慣性導航，便可以進行系統死區的測量。對加速度感測器進行一次積分，就變成了單位時間里的速度變化量，從而測出在死區內物體的移動。

• 計步器功能

加速度感測器可以檢測交流信號以及物體的振動，人在走動的時候會產生一定規律性的振動，而加速度感測器可以檢測振動的過零點，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數，從而計算出人所移動的位移。並且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗。

• 防手抖功能

用加速度感測器檢測手持設備的振動/晃動幅度，當振動/晃動幅度過大時鎖住照相快門，使所拍攝的圖像永遠是清晰的。

• 閃信功能

通過揮動手持設備實現在空中顯示文字，用戶可以自己編寫顯示的文字。這個閃信功能是利用人們的視覺殘留現象，用加速度感測器檢測揮動的周期，實現所顯示文字的准確定位。

• 硬碟保護

利用加速度感測器檢測自由落體狀態，從而對迷你硬碟實施必要的保護。大家知道，硬碟在讀取數據時，磁頭與碟片之間的間距很小，因此，外界的輕微振動就會對硬碟產生很壞的後果，使數據丟失。而利用加速度感測器可以檢測自由落體狀態。當檢測到自由落體狀態時，讓磁頭復位，以減少硬碟的受損程度。

• 設備或終端姿態檢測

加速度感測器和陀螺儀通常稱為慣性感測器，常用於各種設備或終端中實現姿態檢測，運動檢測等，也就很適合玩體感游戲的人群。加速度感測器利用重力加速度，可以用於檢測設備的傾斜角度，但是它會受到運動加速度的影響，使傾角測量不夠准確，所以通常需利用陀螺儀和磁感測器補償。同時磁感測器測量方位角時，也是利用地磁場，當系統中電流變化或周圍有導磁材料時，以及當設備傾斜時，測量出的方位角也不準確，這時需要用加速度感測器（傾角感測器）和陀螺儀進行補償。^[2]

• 智能產品

加速度感測器在微信功能中的創新功能突破了電子產品的千遍一律，這個功能的實現來源感測器的方向、加速表、光線、磁場、臨近性、溫度等參數的特性。這個原理是手機裡面集成的加速度感測器，它能夠分別測量X、Y、Z三個方面的加速度值，X方向值的大小代表手機水平移動，Y方向值的大小代表手機垂直移動，Z方向值的大小代表手機的空間垂直方向，天空的方向為正，地球的方向為負，然後把相關的加速度值傳輸給操作系統，通過判斷其大小變化，就能知道同時玩微信的朋友。^{線加速度計的原理是慣性原理，也就是力的平衡，A(加速度)=F(慣性力)/M(質量) 我們只需要測量F就可以了。怎麼測量F？用電磁力去平衡這個力就可以了。就可以得到 F對應於電流的關系。只需要用實驗去標定這個比例系數就行了。當然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。多數加速度感測器是根據壓電效應的原理來工作的。所謂的壓電效應就是 "對於不存在對稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發生形變以外，還將改變晶體的極化狀態，在晶體內部建立電場，這種由於機械力作用使介質發生極化的現象稱為正壓電效應 "。一般加速度感測器就是利用了其內部的由於加速度造成的晶體變形這個特性。由於這個變形會產生電壓，只要計算出產生電壓和所施加的加速度之間的關系，就可以將加速度轉化成電壓輸出。當然，還有很多其它方法來製作加速度感測器，比如壓阻技術，電容效應，熱氣泡效應，光效應，但是其最基本的原理都是由於加速度產生某個介質產生變形，通過測量其變形量並用相關電路轉化成電壓輸出。每種技術都有各自的機會和問題。壓阻式加速度感測器由於在汽車工業中的廣泛應用而發展最快。由於安全性越來越成為汽車製造商的賣點，這種附加系統也越來越多。壓阻式加速度感測器2000年的市場規模約為4.2億美元，根據有關調查，預計其市值將按年平均4.1%速度增長，至2007年達到5.6億美元。這其中，歐洲市場的速度最快，因為歐洲是許多安全氣囊和汽車生產企業的所在地。壓電技術主要在工業上用來防止機器故障，使用這種感測器可以檢測機器潛在的故障以達到自保護，及避免對工人產生意外傷害，這種感測器具有用戶，尤其是質量行業的用戶所追求的可重復性、穩定性和自生性。但是在許多新的應用領域，很多用戶尚無使用這類感測器的意識，銷售商冒險進入這種尚待開發的市場會麻煩多多，因為終端用戶對由於使用這種感測器而帶來的問題和解決方法都認識不多。如果這些問題能夠得到解決，將會促進壓電感測器得到更快的發展。2002年壓電感測器市值為3億美元，預計其年增長率將達到4.9%，到2007年達到4.2億美元。使用加速度感測器有時會碰到低頻場合測量時輸出信號出現失真的情況，用多種測量判斷方法一時找不出故障出現的原因，經過分析總結，導致測量結果失真的因素主要是：系統低頻響應差，系統低頻信噪比差，外界環境對測量信號的影響。 所以，只要出現加速度感測器低頻測量信號失真情況，對比以上三點看看是哪個因素造成的，有針對性的進行解決.1、靈敏度方面的技術指標：對於一個儀器來說，一般都是靈敏度越高越好的，因為越靈敏，對周圍環境發生的加速度的變化就越容易感受到，加速度變化大，很自然地，輸出的電壓的變化相應地也變大，這樣測量就比較容易方便，而測量出來的數據也會比較精確的。2、帶寬方面的技術指標：帶寬指的的是感測器可以測量的有效的頻帶，比如，一個感測器有上百HZ帶寬的就可以測量振動了；一個具有五十HZ帶寬的感測器就可以有效測量傾角了。3、量程方面的技術指標：測量不一樣的事物的運動所需要的量程都是不一樣的，要根據實際情況來衡量。解析手機上的感測器加速度感測器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可以是變數。因此其的范圍比重力感應器要大，但是一般在手機被提到的加速度感應器時，其實就是指重力感應器，因此兩者可以看做是等價的。方向感應器手機方向感測器是指，安裝在手機上用以檢測手機本身處於何種方向狀態的部件，而不是通常理解的指南針的功能。手機方向檢測功能可以檢測手機處於正豎、倒豎、左橫、右橫，仰、俯狀態。具有方向檢測功能的手機具有使用更方便、更具人性化的特點。例如，手機旋轉後，屏幕圖像可以自動跟著旋轉並切換長寬比例，文字或菜單也可以同時旋轉，使你閱讀方便;聽MP3時。可能會有人說：這個跟那個重力感應器是一樣的？這個兩者是不一樣的，方向感應器或者叫應用角速度感測器比較合適，一般手機的上的方向感應器是感應水平面上的方位角、旋轉角和傾斜角的。這個如果你可能覺得有點理論的話，舉個例子吧。有方向感應器的能很好的玩都市賽車游戲。而只有重力感應器也能玩，但是，結果很令人糾結。為了得到高度真實的試驗數據，使用者應當全面地了解所用儀器的工作特性，這些特性是怎樣互相影響的，整個環境對這些特性是如何影響的，以及加速度計對被測運動是如何影響的。加速度計是關鍵的測量元件，有多種設計型式供選用。每種設計型式都為某些特定用處設計的，目的是為獲得高保真的測量數據。工程師們應認真地分析測量的要求，選用最合適的加速度計，通常要在靈敏度，重量和頻響范圍三者之間比較，做出最合適的選擇。感測器主要工作特性分為有效響應與亂真響應兩類。●有效響應 effective response在感測器靈敏軸方向上，由輸入的機械振動或沖擊所引起的感測器的響應。這種響應是正確使用感測器進行測量，取得可靠數據所期望的。●亂真響應 spurious response在使用感測器測量機械振動或沖擊時，由同時存在的其他物理因素所引起的感測器的響應。這種響應是干擾正確測量的，是不期望的。（見國家標准 GB/T 13823.1-93）有效響應主要有：靈敏度；幅頻響應和相頻響應；非線性度。亂真響應主要有：溫度響應；瞬變溫度靈敏度；橫向靈敏度；旋轉運動靈敏度；基座應變靈敏度；磁靈敏度；安裝力矩靈敏度；對特殊環境的響應。（見國家標准 GB/T 13823.1-93）●靈敏度：（Sensitivity）指定的輸出量與指定的輸入量之比。●參考靈敏度：（Reference Sensitivity）在給定的參考頻率和參考幅值下感測器的靈敏度值。感測器靈敏度越高，測量系統的信噪比就越大，系統就不易受靜電干擾或電磁場的影響。對某種具體的加速度計設計型式來說，靈敏度越高，則感測器越重，共振頻率也越低。因此選用多大靈敏度受其重量和頻率響應的制約。一般情況下，感測器的靈敏度包括幅值與相位兩個信息，是隨頻率變化的復數量。●幅頻響應和相頻響應在輸入的機械振動量值不變的情況下，感測器輸出電量的幅值隨振動頻率的變化，稱為幅頻響應。而輸出電量的相位隨振動頻率的變化，稱為相頻響應。在工作頻段內連續地改變振動頻率，且維持輸入的機械振動量幅值不變，同時觀測感測器的輸出，便可測定幅頻響應。若同時測量感測器輸出電量與輸入機械振動量間的相位差，則又可測定相頻響應。一般情況下，只要求知道幅頻響應。在接近感測器上、下限頻率處使用感測器，或有要求時，則必須知道相頻響應。●非線性度在給定的頻率和幅值范圍內，輸出量與輸入量成正比，稱為線性變化。實際感測器的校準結果與線性變化偏離的程度，稱為該感測器的非線性度。在由最小值到最大值的感測器動態范圍內，逐漸增大輸入的機械振動量，同時測量感測器輸出幅值的變化，便可測定感測器的輸出值與線性輸出值的偏差量。在使用正弦振動發生器進行測定時，可在感測器的工作頻率范圍內選定幾個頻率進行，以覆蓋感測器整個動態范圍。一般在感測器動態范圍的上限附近感測器的輸出值與線性值的偏差量最大。所允許的偏差量取決於具體測量的要求。對壓電加速度計，一般用在一定的加速度范圍內，其靈敏度增加的百分數來表示非線性度。壓阻式，變電容式加速度計在其動態范圍內線性度較好，它代表了非線性、滯後和非重復性的綜合值。●質量負載的影響如果加速度計的動態質量接近被測結構物的動態質量，則會使振動產生明顯的衰減。為此在諸如印刷電路板等又薄又輕的片狀構件上測振時，為了得到准確的數據必須採用重量輕的加速度計。如果被測物件呈現單自由度的響應，則加速度計將使其共振頻率下降。在所有的模態試驗中必須使用微型加速度計。●低頻響應使用壓電加速度計時，所用放大器低頻截止頻率多為2－5Hz，目的是以此來剔除許多壓電感測器的熱釋電輸出。像隔離剪切式設計等隔離性好的設計型式可用在較低的頻率。壓阻式和變電容式加速度計則具有零頻響應。●高頻響應加速度計的高頻響應隨加速度計的機械性能和安裝方法而變。在安裝牢固時，大多數加速度計呈現無阻尼單自由度系統的頻響特性。以±5%為要求的話，其頻率響應約平整到安裝共振頻率的五分之一。如果加適當的修正因數，則可在更高的頻率上得到有用的數據。●溫度響應感測器靈敏度隨溫度的變化，稱為感測器的溫度響應。用測試溫度下的靈敏度與室溫下的靈敏度之差相對於室溫靈敏度的百分數來表示。常用壓電加速度計的溫度范圍為零度以下至+177°C 或 +260°C。某些特定型號，低溫可達絕對零度，高溫可達760°C。很多種壓電加速度計設計型式在很寬的溫度范圍內的溫度響應很平。壓阻式、變電容式加速度計的典型溫度范圍為－18°C～+93°C。●壓電感測器的瞬變溫度靈敏度具有熱釋電效應的感測器在瞬變溫度作用下將產生電輸出，該輸出的最大值與感測器靈敏度和溫度改變數乘積的比值稱為瞬變溫度靈敏度。在溫度產生變化時，壓電元件會產生輸出信號，這稱之為熱釋電效應。試件或氣流溫度的突變會引起這種溫度變化。大多數情況下這種效應是很低頻的，只有信號適調儀的響應在1赫以下，才能檢測到。如果信號適調儀有級間高通濾波器，則應特別注意，熱釋電信號可能會使放大器飽和，使它短時間不工作。基座隔離式，剪切式，隔離剪切式設計的熱釋電效應較小。壓阻式，變電容式的這種效應是可以忽略的。●橫向靈敏度對於單向測量來說，要求加速度計不得對被測物體的橫向運動產生任何響應是十分必要的。但加速度計不可能是完美無缺的，總是有一定的橫向靈敏度，它與橫向振動的方向有關，其橫向靈敏度一般為軸向靈敏度的1～5%。恩德福克對每個加速度計進行橫向靈敏度校準並給出其最大值。●橫向靈敏度比在與感測器靈敏軸垂直的方向上受到激勵時感測器的靈敏度，稱為橫向靈敏度。橫向靈敏度與沿靈敏軸方向上的靈敏度之比，稱為橫向靈敏度比。●旋轉運動靈敏度某些直線振動感測器對旋轉運動是敏感的。在進行試驗時必須小心。以免造成測量誤差。●基座應變靈敏度在感測器基座產生應變時會引起不應有的信號輸出，該輸出值與感測器靈敏度和應變值乘積的比值，稱為基座應變靈敏度。在某些試驗中，加速度計安裝處可能會存在動態彎曲、扭轉、拉伸等。由於與應變區緊密接觸，加速度計底座也會發生應變。部分應變會傳給敏感元件，從而產生與振動運動無關的輸出信號。剪切式設計的加速度計要比壓縮式的對基座應變的敏感程度小一個數量級。應用絕緣安裝螺釘或粘貼式轉接件可以減小這種影響。●磁靈敏度感測器被置於磁場中會產生的不應有的信號輸出，該輸出值與感測器靈敏度和磁場的磁感應強度乘積的比值，稱為感測器的磁靈敏度。●安裝力矩靈敏度採用螺紋安裝的感測器，安裝力矩的變化會引起靈敏度發生變化。施加1/2倍規定安裝力矩或施加2倍規定安裝力矩時的靈敏度與施加規定安裝力矩時的靈敏度之最大差值，相對於施加規定安裝力矩時靈敏度的比值的百分數，稱為安裝力矩靈敏度。●特殊環境的響應在強靜電場、交變磁場、射頻場、聲場、電纜影響、核輻射等的特殊環境下，某些感測器會受到嚴重的影響，這些物理因素將引起感測器產生亂真響應。輸出型式這個是最先需要考慮的。這個取決於你系統中和加速度感測器之間的介面。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的，比如2.5V對應0g的加速度，2.6V對應於0.5g的加速度。數字輸出一般使用脈寬調制（PWM）信號。如果你使用的微控制器只有數字輸入，比如BASIC Stamp，那你就只能選擇數字輸出的加速度感測器了，但是問題是你必須佔用額外的一個時鍾單元用來處理PWM信號，同時對處理器也是一個不小的負擔。如果你使用的微控制器有模擬輸入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常簡單的使用模擬介面的加速度感測器，所需要的就是在程序里加入一句類似"acceleration=read_adc()"的指令，而且處理此指令的速度只要幾微秒。測量軸數量對於多數項目來說，兩軸的加速度感測器已經能滿足多數應用了。對於某些特殊的應用，比如UAV，ROV控制，三軸的加速度感測器可能會適合一點。最大測量值如果你只要測量機器人相對於地面的傾角，那一個±1.5g加速度感測器就足夠了。但是如果你需要測量機器人的動態性能，±2g也應該足夠了。要是你的機器人會有比如突然啟動或者停止的情況出現，那你需要一個±5g的感測器。靈敏度一般來說，越靈敏越好。越靈敏的感測器對一定范圍內的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較容易測量，從而獲得更精確的測量值。最小加速度測量值也稱最小解析度，考慮到後級放大電路雜訊問題，應盡量遠離最小可用值，以確保最佳信噪比。最大測量極限要考慮加速度計自身的非線性影響和後續儀器的最大輸出電壓，估算方法：最大被測加速度×感測器的電荷 / 電壓靈敏度，以上數值是否超過配套儀器的最大輸入電荷 / 電壓值，建議如已知被測加速度范圍可在感測器指標中的「參考量程范圍」中選擇（兼顧頻響、重量），同時，在頻響、重量允許的情況下，靈敏度可考慮高些，以提高後續儀器輸入信號，提高信噪比。這里的帶寬實際上指的是刷新率。也就是說每秒鍾，感測器會產生多少次讀數。對於一般只要測量傾角的應用，50HZ的帶寬應該足夠了，但是對於需要進行動態性能，比如振動，你會需要一個具有上百HZ帶寬的感測器。電阻/緩存機制對於有些微控制器來說，要進行A/D轉化，其連接的感測器阻值必須小於10kΩ。比如加速度感測器的阻值為32kΩ，在PIC和AVR控制板上無法正常工作，所以建議在購買感測器前，仔細閱讀控制器手冊，確保感測器能夠正常工作。累積誤差加速度感測器通過在一個時間段內測量一次加速度，然後根據以前累積下來的速度（包括速率和方向）和位置，計算前一段時間的總位移和終點速度。如此反復計算就可以得到結果。很明顯，取樣時間縮短，精度會提高。但這會受到一些技術限制，比如計算機運算速度跟不上；加速度感測器本身存在響應時間等等。此外，由於速度和位置總是累加的，這就存在累積誤差，時間長了，總的精度就下降得很大。}

『肆』 全球定位導航系統（GPS）在航空物探中的應用

董繼國

（地質礦產部航空物探遙感中心，北京100083）

全球定位系統（GPS）是美國歷時20餘年開發成功的一種無線電導航系統。它將被用來逐步取代目前使用的其它無線電導航系統，並使全球導航真正得以實現。GPS系統現已正式投入使用，可向全球用戶提供高精度的三維位置、速度和時間信息，被譽為20世紀的重大技術突破之一。GPS技術推廣應用，使航空物探測量獲益匪淺。1987年地礦部航遙中心引進GPS接收機，GPS導航定位系統的應用不僅簡化了航空物探測量設備，提高了導航定位精度和測量總精度，擴展了航空物探調查領域，也極大地提高了航空物探測量生產效率，已成為航空物探之首選導航定位手段。

一、不同導航定位方法比較

導航定位在航空物探測量中的重要性是眾所周知的。航空物探測量開始是以地形圖目視導航，逐步發展到地形圖目視－照相、儀器導航定位，如雙曲線、多普勒（輔以照相或錄像）、應答導航定位系統等，有力地促進了航空物探事業的發展。地形圖目視、照相及錄像定位精度取決於地形圖和領航、判圖的精度。無線電導航定位系統主要使用電磁波頻譜中的中頻、低頻和甚低頻帶，頻率低、作用距離遠而精度低，頻率高、作用距離近而精度高。該系統與GPS相比，受地形和控制區域限制，設備龐大笨重，需要人員較多，無線電信號接收、發射受環境影響較大，儀器故障較多，導航定位精度一般不高。表1列出了不同導航定位方法定位精度對比。它說明，隨著導航定位技術進步，定位精度在不斷提高。

表1不同導航定位方法定位精度對比

二、全球衛星定位系統

全球定位系統（Global Positioning System，簡稱GPS），是美國對海上、陸地和空中設施進行高精度導航定位要求而建立的。GPS作為新一代衛星導航定位系統，不僅具有全球性、全天候、連續的精密三維導航定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。全球衛星導航定位系統的迅速發展，引起了各國普遍關注。特別是近十年來，GPS技術在應用基礎的研究、新的應用領域的開拓、軟體和硬體的開發方面都取得了迅速發展。

原蘇聯也有類似的系統，稱為全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，簡稱GLONASS），現由俄羅斯接管。GLONASS與GPS的一個主要區別是GLONASS採用頻分多址技術區分衛星信號，而GPS則採用碼分多址技術。GLONASS不存在SA（Selective Availability——選擇可用性）干擾，能為民用用戶提供精確的定位。GPS有SA干擾，向民用用戶提供100m的精度。目前，已有雙星座單頻接收機，可充分利用上述的空間技術，提高單頻C/A碼接收機的導航定位精度，組合星座的定位精度可達16m左右。

三、GPS在航空物探測量中的應用

GPS系統向民用用戶只提供標準定位服務（SPS），利用粗碼（C/A碼）定位，精度可達14m。由於美國採取了SA政策，降低民用GPS的定位精度，規定水平定位精度為100m，垂直測量精度為157m。

在航空物探勘查中，GPS導航定位系統顯著提高了航跡定位精度、改善了測線疏密度和測量總精度。與其它導航定位系統相比，精簡了設備和人員，提高了生產效率。利用這些技術，航遙中心第一次完成了塔里木盆地東部地區高精度航磁勘查。表2列舉了在SA干擾下野外工區實測GPS靜態數據，對於1:5萬及其它中小比例尺航空物探調查，該精度可以滿足航磁規范要求。

表2野外工區TANS-11型GPS靜態觀測數據

四、事後差分GPS在航空物探中的應用

事後差分GPS系統的定位精度可以滿足任何比例尺航空物探測量的定位要求，且經濟易行，但不能保證其實時導航精度。

在山東棗庄工區進行的以尋找金伯利岩岩管為目的的航磁測量，局部地區要加密至線距為100m的大比例尺飛行。經過對測區的地形和差分GPS調研情況綜合分析，由於無法建立地面數據通訊鏈，不能採用實時差分GPS方法，所以，決定採用事後差分GPS，其定位精度可以滿足大比例尺勘查要求，保證大比例尺的測網疏密度；而且，事後差分設備簡單，安置方便，與實時差分相比，生產成本較低。1995年7月至11月，利用事後差分GPS方法為磁測作業動力滑翔機導航定位，共飛行32架次，完成17000測線公里。航磁測量總精度在1:2.5萬測區為±1.75nT,1:1萬測區為±1.49nT。投入生產之前，對事後差分GPS做了近距、遠距靜態測試，驗證其定位精度和控制范圍（表3和表4），並在生產期間進行了差分GPS與單GPS的靜態對比試驗（表5）和簡單的差分GPS與單GPS動態測試（圖1）。受技術條件限制，測試方法比較簡單。飛機在機場上空沿水泥跑道邊做航高為30m的超低空直線往返飛行，在飛行中測試人員觀察飛機的偏航。試驗表明，與單GPS比較，差分後的航跡與實際飛行相符，收斂較好，定位精度有明顯改善，飛機保持在指定航向上飛行，左右偏差不超過5m。

表3近距離已知點上差分GPS測試

表4遠距離（115.8km）已知點上差分GPS測試

表5單GPS與差分GPS靜態對比測試

圖1差分GPS與單GPS動態飛行試驗航跡對比

五、雙星座GPS在航空物探中的應用

GLONASS星座在三個軌道面上布置24顆衛星，已投入運行。同時，新型的雙星座接收機（GPS+GLONASS）亦已投入使用。「中心」組織有關技術人員對新產品做了詳細的調研、分析和測試，認為雙星座GPS+GLONASS接收機可以滿足大比例尺航空物探測量導航定位的要求，而無須差分。在選購前，我們對3S公司GNSS300型和阿斯泰克公司GG24型組合接收機進行了性能和技術指標對比試驗，包括長時間靜態測試、車載動態測試和飛機上的電磁干擾測試（圖2、圖3和圖4）。經測試數據分析和觀察，決定選用阿斯泰克公司的GG24型組合接收機，並首次用於大比例尺航空物探勘查，順利地實現了測線間距為150m的高精度航磁勘查。磁測總精度為1.84nT，測網疏密度為150m±18.2m，導航定位精度達到設計要求，取得了高質量的基礎資料，受到了業主的高度評價，認為達到世界一流水平。

圖2GG24單GPS衛星靜態數據離散分布

圖3GG24單GLONASS衛星靜態數據離散分布

圖4GG24組合衛星靜態數據離散分布

六、結論和建議

全球衛星導航定位系統GPS在航空物探勘查中已使用十餘年了，在不同地區、不同線距和不同任務的測量中，均取得了顯著效果。

1.GPS技術的應用和普及，提高了航空物探技術在沙漠、海洋等地區開展調查的能力，加快了國土調查的進程。

2.雙星座GPS接收機的引入使用，彌補了單GPS導航精度較低、無法用於大比例尺飛行作業的不足，達到了線距為100m的航空物探勘查導航定位要求，從而實現了真正的大比例尺高精度航空物探勘查，並為替代地面工作準備了技術條件。

3.航空物探調查中GPS的應用，應視具體要求而定。總結多年來的經驗，提出如下建議供參考。對於500m以上線距的測量，使用單台GPS（TANS-Ⅱ型）；100～250m線距測量，使用雙星座導航定位系統（GG-24型），它提供的水平精度優於20m，高度精度可達30m。在今後的航空物探勘查中，盡量使用雙星座導航定位系統，可以減少由於定位產生的誤差，便於以後在同一區域再做工作時，可在已飛的線距中加密測量，降低飛行成本。要求高精度的定位測量時，可以採用事後差分。對要求高精度導航定位測量時，可以採用差分信標台或同步通訊衛星實現實時導航定位，但費用較高。

全球導航定位技術，在我國航空物探領域的成功應用，凝聚了廣大技術人員的智慧和心血。本文中GPS靜態數據由李標芳教授提供，野外各工區的靜態數據據有關報告，在此表示衷心感謝！

THE APPLICATION OF GLOBAL POSITIONING SYSTEM TO THE AEROGEOPHYSICAL SURVEY

Dong Jiguo

（Aerogeophysical Survey and Remote-Sensing Center,Beijing 100083）

Abstract

Since the introction of the satellite navigation global positioning system（GPS）,single GPS,post difference GPS and double constellation combined GPS techniques have been successively employed, whose application and dissemination have raised the accuracy of navigation positioning and the general precision of the survey,helped the overall improvement of the aerogeophysical technique,extended the field of the aerogeophysical investigation, and considerably raised the efficiency of aerogeophysical survey.

『伍』 北京地質重力磁力電法儀器

北京地質儀器廠北京奧地探測儀器公司

重力儀器

Z400型重力儀

Z400型重力儀是測量重力加速度值相對變化的一種儀器。該儀器的感測器用石英製成，採用零點讀數，並設有精密的溫度補償裝置。Z400型重力儀可廣泛用於地質構造和礦產的重力勘探（包括重力普查、重力詳查和區域重力測量）。

主要特點

具有精度高、重量輕、體積小、操作簡單、攜帶方便等特點。

主要技術指標

地球物理儀器匯編及專論

地球物理儀器匯編及專論

磁法儀器

CZM–4型質子磁力儀

CZM–4型質子磁力儀是利用氫質子磁矩在地磁場中自由旋進的原理研製成的高靈敏度弱磁測量裝置，其磁場測量精度為±1nT，解析度高達0.1nT，完全符合原地礦部發布的《地面高精度磁測工作規程》要求。其具有的大存儲容量、高解析度和靈活性使它得以成為攜帶型、移動式、基站式磁力儀,可以以0.1nT的解析度進行地磁總場的測量。

主要特點

地磁場總場絕對值測量范圍達20000nT～100000nT，可用於全球任一地域；既可全量程自動配諧，也可人工配諧；自動測量地磁場值，對於不清楚當地正常地磁場值的用戶，尤為方便。中文操作界面，數據自動記錄和存儲，並可實時顯示磁測剖面曲線，操作簡單；隨機所配專用軟體可對野外實測數據進行平滑去噪、日變改正、繪制剖面曲線等相關預處理，方便用戶對當天工作效果進行室內評估；USB2.0通訊介面，使儀器向電腦傳輸數據更快捷；可用於磁性標本參數測定；可選配1GB或2GB數據存貯器及一組備份電池，實現長時間磁測工作需求；可應用戶要求外接GPS接收機，存儲測點坐標值；可為用戶選配專業磁法數據處理軟體繪制等值線圖、平面剖面圖、作正反演解釋等。

主要技術指標

·測程范圍：20000nT～100000nT；

·解析度：0.1nT；

·測程精度：總場絕對強度50000nT時±1nT；

·梯度容限：≤5000nT/m；

·液晶點陣：192×64；

·數據存儲量：不小於8000個測點數據（選配大容量存貯器時存貯量超過500萬讀數）；

·工作環境溫度：－15℃～50℃；

·工作環境濕度：≤95%（25℃）；

·電源：鋰離子電池：12.8V～16.8V/5Ah，連續工作不少於17h（日變方式下，典型讀數間隔為10s時）；

·主機外形尺寸：長×寬×高：220mm×90mm×200mm；

·主機重量：2kg；

·探頭外形尺寸：φ74mm×150mm；

·探頭重量：0.8kg。

地球物理儀器匯編及專論

CCM–4型磁力儀

CCM–4型磁力儀是測量地磁場垂直分量的磁通門磁力儀。主要用於尋找磁鐵礦、地質普查，同時還可用於尋找地下鐵管線，尤其能探測出一般電磁類管線探測儀無法探出的電連通性不佳的鑄鐵管線和含鋼筋的水泥管線。

主要特點

·探頭帶有自動垂直平衡系統,測量速度快，測量精度高，轉向差小；

·可探測磁鐵礦及鐵磁性地下埋設物；

·觀測磁場的垂直分量；

· 液晶數字顯示；

·測量精度高。

·主要技術指標

·量程：±19999nT；

·解析度：1nT±1個字；

·磁場補償范圍：35000～55000nT

·粗調：①35000～40000nT

②40000～45000nT

③45000～50000nT

④50000～55000nT

微調：5000nT,10圈連續可調；

·轉向差：<10nT；

·工作環境溫度：－10℃～50℃；

·電源：AA型鎳氫可充電電池；

·主機尺寸：190mm×65mm×230mm；

·主機重量：2.0kg；

·感測器尺寸：Φ70mm×160mm；

·感測器重量：0.45kg。

·CCM–5型磁力儀

CCM–5型磁力儀是當代新型的數字化磁通門磁力儀，測量的是地磁場垂直分量，主要用於尋找磁鐵礦。地質普查同時還可用於尋找地下管線，尤其能探測出一般電磁類管線探測儀無法探出的電連通性不佳的鑄鐵管線和含鋼筋的水泥管線。

地球物理儀器匯編及專論

主要特點

·靈敏度高；

·探頭帶有自動垂直平衡系統，測量速度快，測量精度高；

·隨時觀測磁場的垂直分量；

·智能化程度高，可將所測數據自動存儲；

·可實時顯示測量曲線並可隨時查看任一條測線的測量曲線；

·裝有先進的GPS定位系統；

·全中文提示菜單；

·串口輸出和計算機聯機後回放數據和曲線；

·圖形式點陣液晶屏，液晶屏有背光，方便夜間觀測。

主要技術指標

·量程：高檔±2000nT低檔±20000nT；

·解析度：0.1nT（高檔）；

·磁場補償范圍：35000～55000nT；

·轉向差：<40nT；

·定位：裝有先進的GPS定位系統；

·工作環境溫度：－10℃～50℃；

·電源：機內裝專用鋰電池組，連續工作時間不少於10h。

CGM–02D型高靈敏度磁通門磁力儀

CGM–02D型高靈敏度磁通門磁力儀可以測量任意方向上的磁場值。三個CGM-02D探頭可以組成一台三分量磁力儀，用於測量各種設備及其零部件的磁性。

主要特點

·測量數據由RS485埠實時輸出；

·多台儀器的數據輸出埠可以連接在一起使用，每台具有唯一的編碼；

·多檔位測量。

主要技術指標

·量程：①±1KnT，

②±10KnT，

③±100KnT；

·解析度：0.1nT；

地球物理儀器匯編及專論

·噪音水平：－0.1～0.1nT；

·工作環境溫度：－20℃～50℃；

·電源：220V±10％；

·探頭電纜長度：5m；

·機箱尺寸：300mm×135mm×380mm。

CZJ–1型井中質子磁力儀

CZJ–1型質子磁力儀是在地面質子磁力儀的基礎上研製的一種井中磁測儀器。主要用於深部找礦，特別是用於尋找有色金屬礦或貴金屬礦等磁異常10～1000nT弱磁性礦體。在找礦過程中，井中質子磁力儀探測結合地面勘探將能發揮重要作用。

主要特點

·解析度高；

·全自動調諧；

·中文或英文菜單；

·現場實時顯示觀測曲線；

·RS485實現地面儀器與井下儀器通信；

·數據自動記錄和存儲；

·與電腦連接實現數據後處理和日變自動校正；

·具有點測功能；

·體積小，重量輕。

主要技術指標

·解析度：0.1nT；

·測量精度：－5～5nT；

·測量范圍：32000～70000nT；

·測區地磁場梯度要求：垂直梯度≤2000nT/m水平梯度≤1500nT/m；

·最大下井深度：1500m；

·井下儀器的工作環境溫度：0℃～50℃；

·地面儀器的工作環境溫度：－10℃～50℃；

·探管尺寸：Ф45mm×145mm；

·主機尺寸：290mm×200mm×240mm。

地球物理儀器匯編及專論

CTSD–1型攜帶型三分量磁通門磁力儀

CTSD–1型攜帶型三分量磁通門磁力儀可測空間任一點磁感應強度的互相垂直的X、Y、Z三個分量。適用於地磁場的監測、各種運動物體（如車輛等）磁性的研究以及磁性物體或磁性礦體的探測。

主要特點

·三分量探頭尺寸小巧，便於埋設在地下等特殊場合；

·探頭電纜最長可達30m；

·三個分量同時顯示，便於觀測；

·高解析度模擬輸出，易於連接數據採集裝置；

·高能鋰電池組供電，可長時間在野外工作。

主要技術指標

·測量范圍：－100～100，000nT；

·最高解析度：1nT（模擬輸出端）；

·顯示解析度：10nT/字；

·滿量程輸出：±10V±0.5%；

·頻率響應:0～20Hz@±10，000nTp-p；

·剩磁:－1～1nT@±100，000nT；

·三軸正交度:－1°～1°；

·電纜長度:5～30m任選；

·連續工作時間:≥8h；

·尺寸:探頭104mm×83mm×75mm；主機372mm×266mm×135mm；

·重量:不大於7.5kg(含探頭、30m電纜及主機)。

地球物理儀器匯編及專論

CTM–DI型磁力儀

CTM–DI型磁力儀是一種具有世界先進水平的地磁測量儀器。它可以精確地測定地磁偏角D和地磁傾角I，並可在地磁台站和野外兼用。CTM–DI型磁力儀是當前世界上D、I觀測精度最高的儀器之一。該儀器具有性能穩定、操作簡便、用途廣泛、易於攜帶等特點。CTM–DI型磁力儀與質子磁力儀（觀測地磁總強度F）配合使用將會是很理想的地磁矢量觀測組合。

主要特點

CTM–DI磁力儀是由無磁經緯儀和磁通門檢測系統兩大部分構成。無磁經緯儀是高度「無磁」的，足以保證D和I的觀測精度，這是它與普通經緯儀的本質區別。磁通門檢測系統是具有高靈敏度和高穩定度的電子檢測系統，其感測器安置在無磁經緯儀的望遠鏡之上。通過無磁經緯儀高精度的測角系統，按照一定的觀測程序就可以精確地測定磁偏角D和地磁傾角I。

主要技術指標

·基線值觀測標准偏差：σ_DB≤｜±0.10′｜，σ_IB≤｜±0.10′｜；

·觀測准確度：ΔD≤0.20′，ΔI≤0.20′；

·轉向差：ΔD、ΔI^lt;10′；

·三方位基線值與平均值的最大差值：ΔD、ΔI≤0.20′；

·無磁經緯儀一測回水平方向標准偏差（室內）：－4″～4″；

·整機磁化率顯示（安裝探頭前）；≤2×10^–6；

·零場偏移：±1nT；

·零場偏移的溫度系數：0.01nT/℃；

·系統雜訊：≤0.2nT（pp）；

·最大解析度：0.1nT；

·動態范圍：兩檔×10±1999nT

×1±199.9nT；

·工作溫度范圍：－10℃～40℃；

·電源：交直流兩用，直流12V或交流220V；

·顯示器至感測器最小安全距離：2.0m。

CTM/BS–1攜帶型數字磁通門磁力儀

攜帶型數字磁通門磁力儀探頭由三個相互垂直的磁通門感測器（D、H、Z）組成，其中H、Z兩個感測器外加磁補償線圈，可大范圍補償H、Z方向的磁場，三個磁通門感測器測量的是地磁場以及干擾磁場在其軸線上投影的「向量」值，整套系統用於測量空間任一點磁場強度的變化量。

磁場強度測量值的輸出方式有兩種，指針式表頭指示和數據採集系統采樣、貯存、傳輸。

地球物理儀器匯編及專論

主要特點

·靈敏度高；

·數據存儲量大；

·工作時間長。

主要技術指標

·感測器：D、H、Z三分量；

·三分量正交度：≤0′（感測器安裝正交度）；

·測量動態范圍：±2500nT，±2.5%；

·讀數分辨力：0.1nT；

·雜訊水平：≤0.1nTp-p；

·溫度系數：≤1nT/℃；

·頻率響應：DC～20Hz；

·工作溫度：－10℃～40℃；

·地磁場補償范圍：Z：0～50000nT；

·采樣間隔時間：0.1s、1s、10s、60s，可編程式控制制；

·最大存儲量：可存儲連續一個月的數據（按1s采樣間隔時間）；

·電池連續工作時間：不少於1個月；

·時間服務精度：實時鍾，能使用USB通訊校時；

·防水要求：主機和感測器均全密封；

·傳輸電纜：屏蔽式電纜，長度25m；

·通訊介面：USB介面，用於采樣時間間隔設置、自校、數據輸出等操作；

·整機重量：35k（g包括電池、包裝箱）；

·包裝箱尺寸：435mm×260mm×300mm。

CTM–DT06型多通道磁通門磁力儀

CTM–DT06型多通道磁通門磁力儀主要用於測量磁場的垂直分量或三分量值。該儀器有12個測量通道（最多可以增加到512個通道陣列），可用於測量大型設備如船用發動機、船模等的磁性或消磁後的剩磁測量，也可用於水下移動目標（如潛艇）的監測，是一種在實驗室或台站、船塢、海底等場所使用的大型專用磁測量設備。

主要特點

·多通道同時測量；

·寬量程；

·寬地磁補償范圍；

·高解析度；

地球物理儀器匯編及專論

·高穩定性；

·長探頭電纜；

·探頭可在水下工作；

·可配備通用的數據採集設備。

主要技術指標

·感測器：帶阻尼的自動調平系統（±1°范圍內）轉向差（旋轉360°）－10～10nT；

·量程：①±100nT，②±1000nT，③±10000nT，④±100000nT；

·解析度：0.1nT；

·輸出滿度值：±10V；

·探頭電纜：50m（按用戶要求設計，最長可達500m）；

·地磁補償范圍：－100000～100000nT；

·地磁補償細度：0.001%(0～100000nT范圍內任意一點的調節解析度不劣於1nT)；

·探頭水下工作深度：30m；

·工作環境溫度：0℃～35℃；

·電源：～220V±10％；

·基準電壓源的溫度穩定性達：1ppm/℃；

·單分量探頭尺寸：Φ78mm×115mm；

·三分量探頭尺寸：Φ92mm×213mm；

·機箱尺寸：600mm×1400mm×550mm（根據通道數量設計）。

電法儀器

DCX–1多功能高密度電法儀（電法層析成像數據採集系統）

北京地質儀器廠生產的DCX–1型電阻率層析成像數據採集系統，既可以做電阻率層析成像探測，亦可做極化率層析成像探測。可用於找礦、找水、工程及水文地質勘探、地下建築體（古墓、防空洞）以及地下溶洞、地裂縫等勘探。此產品突破傳統設計方式，獲得多項國家專利。

地球物理儀器匯編及專論

DCX–1型集中式電阻率層析成像數據採集系統的主要特點

·由工控機做主控器，採用大屏幕LCD顯示器並附有觸摸屏，數據處理能力強，存儲數據量大，界面友好，易於操作；

·LCD彩顯可實時顯示測量數據，如：電流、電壓、電阻率、極化率等，工作狀態，當前測量層位，A、B、M、N各電極工作位置，電位曲線顯示，視電阻率彩色剖面圖像，顯示內容豐富，測量進程直觀；

·集中式多路電極轉換器採用復合控制技術，精簡了硬體規模，使控制電極道數增多。本系統以120道為基本組態，可以方便地做長剖面的「滾動」測量。為滿足特殊用戶需求，可以接受240道測量系統的訂貨；

·採用雙向覆蓋電纜，使現場布線與分布式儀器的布線速度相當，與以往普通式連接電纜相比，施工簡化，降低了勞動強度，提高了工作效率。電纜接頭均有防水功能，可在水中作業；

·本系統測量通道數量多，而且易於擴大測量通道數，使之探測有效空間增大，便於增加勘探深度和提高探測解析度。

主要技術指標

·電壓測量范圍：±4V；精度優於±0.5%；解析度1μV；

·電流測量范圍：±4A；精度優於±0.5%；解析度1μA；

·供電電壓：最高700V；

·工頻抑制：優於80dB；

·輸入阻抗：≥20M；

·自電補償方式及范圍：全量程跟蹤

·式自動補償；

·工作環境溫度：－10℃～50℃；

·工作環境濕度：90%RH；

·測量裝置模式：溫納、偶極–偶極、微分、復合對稱四極、三極滾動、二極測深、二極剖面等，可根據用戶需求增加各種特殊裝置；

·測量參數：供電電流、一次場電位、二次場電位；

·視電阻率、視極化率數據可以同時採集；

·計算參數：電阻率、極化率、裝置系數等。

地球物理儀器匯編及專論

DWJ–3B型微機激電儀

DWJ–3B型微機激電儀是時間域激發極化測量系統中的接收機。可使用DXF–1激電發送機（1.5kW）、DZF-3激電發送機（2kW）、DJF-6激電發送機（5kW）或DJF–10激電發送機（10kW）供電，多台接收機同時接收。能直接測量自電、一次電位、極化率。廣泛用於金屬與非金屬礦產資源勘探、尋找地下水及工程地質等領域。

本儀器既可進行地面所有裝置的激電測量、電阻率測量，也可進行井中的連續激電測井和井中激電測量。

主要特點

·採用信號增強技術和數字濾波，抗干擾能力強，測量精度高；

·自動進行自然電位、飄移及電極極化補償；

·接收部分有瞬間過壓輸入保護能力；

·大屏幕彩色液晶顯示：漢字對話，不但能一次顯示所有的測量參數，而且可顯示觀測曲線，使得測量結果直觀明了；

·多參數測量：可測量並存儲自然電位、一次電位和供電電流（在同步方式下）、視電阻率、視極化率、半衰時、衰減度、偏離度和綜合參數等；

·掉電保護：具有掉電數據不掉功能，能存儲1MB數據並長期保存；

·全密封結構：具有防水、防塵、壽命長等優點。

主要技術指標

·測量一次電位解析度為1μV，最大可測20V；

·測量極化率解析度為0.001%；

·測量電流解析度為1mA，最大可測20A；

·電壓、電流、視極化率測量精度：±1%±1個字；

·輸入阻抗：>100MΩ；

·對50Hz工頻干擾壓制優於80dB；

·工作環境溫度：－10℃～50℃；

·工作環境濕度：95%RH；

·尺寸：255mm×120mm×230mm；

·重量：3kg。

DWD–4A微機電阻率儀

該儀器是在多年研製和生產先進電法儀器的基礎上，集24位A/D、ARM等當今最新電子技術研製的新一代數字直流電法儀器。儀器的體積和重量顯著縮小，主要技術指標及性能相當於當前國外同類儀器，在各種野外復雜環境下能更好地工作。廣泛應用於金屬與非金屬礦產資源勘探、工程地質勘探、環境地質勘探、水文地質勘探、能源勘探，還能用於地熱勘探等方面。

地球物理儀器匯編及專論

主要特點

·整機體積小、功耗低；

·採用24位AD轉換器及信號增強技術和數字濾波,抗干擾能力強,測量精度高；

·自動進行自然電位、漂移及電極極化補償；

·不測量時，通道入口短路，防止長時間開路；

·供電電壓高（1000V)、電流大（7A）；

·接收部分有瞬間過壓輸入保護能力；

·彩色大屏幕顯示：漢字對話，不但能一次顯示所有的測量參數，而且可顯示觀測曲線，使得測量結果直觀明了；

·多參數測量：可測量並存儲自然電位、一次電位和電流、視電阻率、視極化率、半衰時、衰減度、偏離度和綜合參數等；

·具有掉電數據不丟功能，能存儲1MB數據並長期保存；

·用單片ARM進行控制與數據處理；

·除RS232介面、網口與計算機通訊傳輸數據外，增加USB介面可以用U盤拷貝數據文件；

·極距常數表──對所有裝置，可預先存儲多組不同極距常數，從而避免相同極距常數反復輸入可能帶來的輸入錯誤。

接收部分技術指標

·電壓通道：±5V（24位A/D）；

·測量精度：當V_p≥5mV時，±0.2%； 當0.1mV≤V_p<5mV時，±1%±1個字；

·輸入阻抗：>20MΩ；

·視極化率測量精度：±1％±1個字；

·S_p補償范圍：±4V；

·電流通道：7A（24位A/D）；

·測量精度：當I_p≥5mA時，±0.2%； 當0.1mA≤I_p<5mA時，±1%±1個字；

·對50Hz工頻干擾壓制優於80dB。

發射部分技術指標

·最大供電電壓：±1000V；

·最大供電電流：±7A；

·供電脈沖寬度：1～60（s秒），占空比為1:1。

其他指標

·工作溫度：－10℃～50℃，95％RH；

·儲存溫度：－20℃～60℃；

·儀器電源：內置7.4V4Ah（或外接12V電源），可連續工作>30h；

·重量：4.2kg；

·體積：270mm×150mm×240mm。

其他探測儀器

GTL115型金屬探測器

GTL115型金屬探測器是一種利用電磁感應原理製造的儀器，可根據不同的探測環境和探測對象選配三種不同型號的探頭。JTC115由單人操作，可採用卧姿、跪姿或立姿。主要用於探測各類復雜地形下含微量金屬的物體，亦可用於其他小型金屬物體的探測。該儀器已被編入「聯合國日內瓦國際人道主義掃雷中心」編輯的采購與宣傳目錄冊。

主要特點

靈敏度高，採用自動歸零技術，能自動欠壓報警，對磁性土壤干擾有一定的抑制能力。此外，它重量輕、結構簡單、攜帶方便、操作簡捷、耗電量低、性能穩定可靠，作前沿陣地偵察使用時，極為靈活、方便。

地球物理儀器匯編及專論

地球物理儀器匯編及專論

主要技術指標

·探頭類型：Ⅰ型，Ⅱ型，Ⅲ型；

·對各種目標的探測距離見下如表；

對各種目標的探測距離

·工作環境溫度：－40℃～50℃；

·全套器材使用重量：配Ⅰ、Ⅲ型探頭<1.5kg；配Ⅱ型探頭<2.0kg；

電源：普通5號電池（共8節），連續工作時間≥20h。

CCT–3型磁探儀

CCT–3型磁探儀是專門用於探測水下和井中鐵磁性物體的探測儀器，可以用於探測沉船、橋墩及建築物的樁基等。

主要特點

攜帶方便；

主機與探頭之間的連接電纜長達40m；

探測結果由3數字表頭和耳機音響兩種方式顯示。

技術指標

適用地磁場范圍：±60000nT(±5%)；

磁場梯度量程：高靈敏度檔±200.0nT；低靈敏度檔±2000nT；

解析度：高靈敏度檔0.1nT，低靈敏度檔1nT；

剩磁：≤1nT(±105nT)；

溫度漂移：≤1nT/℃；

長時間漂移：≤5nT/H；

轉向誤差：≤10nT；

平行誤差：≤10nT；

工作環境溫度：－10℃～50℃；

電源:主機內裝16節鎳氫充電電池。

GJX–1型袖珍羅盤

GJX–1型袖珍羅盤可在地面及礦山作業中作為視准儀、地質羅盤、手持水準儀及傾斜儀等使用。

地球物理儀器匯編及專論

地球物理儀器匯編及專論

主要特點

精度高、磁針轉動靈敏、刻度清晰、合葉力矩適中無滑轉。

主要技術指標

磁針磁矩：≥40Gaussc.c.；

阻尼時間：30～40s；

·讀數誤差：磁針擺動後讀數差<0.5°；銷制前後讀數差<1°，磁針在0°～180°位置和90°～270°位置之間的偏心差<0.5°，傾斜誤差<1°；

·靈敏度：長水準器靈敏度12′±3′/2mm

圓水準器靈敏度25′±3′/2mm（20℃時）；

·合葉壽命：≥100000次；

·支撐軸尖及瑪瑙座的壽命：≥500000次；

·尺寸：85mm×73mm×33mm；

·重量：260g。

『陸』 有沒有懂玉石的人幫我解答幾個問題

但何謂玉石：古人曰：「玉，石之美。」在自然界中凡是質地細膩，堅韌，光澤強，顏色美觀，由單礦物或多礦物組成的岩石，均可作為玉石。隨著歷史的發展，對玉料的使用優勝劣汰，於是品種不斷增減，至今已有玉和玉石之分。目前國際上統稱的玉專指翡翠和軟玉，其它玉雕石料統稱為玉石。

1.玉石的分類：
目前世界上最受歡迎的優質玉石品種為緬甸的翡翠和中國的軟玉。優質的翠綠色翡翠價值可以與鑽石相比。此外，伊朗，中國的綠松石，阿富汗的青金石久盛不衰。還有近期大量應用的俄羅斯產的薔薇輝石，鈣鋁榴石岩，澳大利亞綠玉髓，巴西的芙蓉石，虎睛石，瑪瑙，中國的岫玉，獨山玉，肯亞的查沃石（水鈣鋁榴石），加拿大和紐西蘭的軟玉均是受歡迎的品種。

2.ABC貨
翡翠按成品狀態分為:
天然翡翠-A
優化翡翠-AB
處理翡翠-B,C,B+C
翡翠贗品

A貨：自然界產出的未經任何人工加工，處理的天然翡翠。

B貨：充填翡翠。《經化學處理去雜質後填入樹脂，改善了凈度和美觀程度，但破壞了天然結構和耐久性。科學定名：翡翠（充填處理）》

C貨：染色翡翠。《經物理化學處理，人工緻色的翡翠，人為的美化翡翠。科學定名：翡翠（染色處理）》

B+C貨：充填染色翡翠。《經物理化學處理，去除雜質後改善了凈度充填染色，激光致色等，破壞了原有的天然結構和耐久性，人為的使翡翠美化，科學定名：翡翠（充填染色）》
*處理翡翠的實質是對劣質翡翠的改造，目的是改造翡翠得美觀程度。但在經營活動中如果不加以說明，表明真況，便是一種欺詐行為。

AB貨：酸洗翡翠。《輕度或中度酸洗漂白，未作充填處理，改善翡翠的凈度和美觀程度，但改變了原有的結構，也降低了翡翠的耐用性（強度）。科學定名：翡翠（漂洗）》

玉石並不是越透越好，而且大部分玉石是不透明的，你說的是翡翠。
*翡翠：紅色為翡，綠色為翠。
翡翠最有價值的是整個玉石帶綠色調，且水頭（透明度）好的。
常見的翡翠質地品種有：
玻璃地：結構細膩（斑晶細小），呈半透明狀的翡翠。用「水頭」表示，一分水是3mm厚的翡翠呈半透明狀。二分水是6mm厚的翡翠呈半透明狀。一般達到二分水的翡翠就是很好的玻璃地了。

蛋清地：是一種較渾濁的玻璃地品種，透明度稍差。

油青地：是老坑翡翠的主要地子色，質地細膩，色較暗。顏色有油青色，豆青色，灰青色，藍青色等。

乾地：質地粗糙，不透明。
*玻璃地水頭好，光澤強，是翡翠中的上品，深受人們的喜愛。而乾地顏色暗淡，作品呆板，不受人們的歡迎。

別玉石的真假和好壞
因為太多了，只告訴你翡翠的堅定特徵
1.石花：翡翠中均有細小團體塊，透明度微差的白色纖維狀晶體交織在一起的石花。它與斑晶的區別在於斑晶透明，而石花微透明之不透明。
2.顏色：翡翠的顏色是不均勻的，在白，藕粉，油青，豆綠色的底子上伴有濃淡不同的綠色或黑色，就是在綠色的底子上都有濃淡之分。
3.油脂玻璃光澤:翡翠光澤明亮，拋光度好，呈明亮，柔和的強玻璃光澤。
4.親水性強：在翡翠成品上滴上一滴水，水珠突起較高。
*其他的還有「變斑晶交織結構，包裹體，密度和折光率」這些是需要儀器和地質基礎的人才會懂得，外行看的花會越來越亂的，所以不寫了。
*另外軟玉類仿冒品多，盡是拿阿富汗白玉仿冒新疆和田玉，拿岫玉仿冒羊脂玉。（尤其是新疆的和田玉礦層幾乎沒有了，價值連城，現在都吵到了上千萬了。）
相似玉石的區別，最好買本珠寶玉石鑒定方面的書看看，太多了，一是半會兒寫不完。
*好書：《寶石鑒定法》 李兆聰著 地質大學出版 48元
《翡翠品種與鑒賞》 戴鑄明著 雲南科技出版社 39元
《中國玩石鑒賞叢書-寶玉石》 鍾公佩著 浙江大學出版社 20元
*這是高等學校教材《岩石學》武漢地質學院 樂昌碩著 地質出社12元

『柒』 輕便型多道γ能譜儀

多道γ能譜儀，也可以利用上述組成四道γ能譜儀的方法，將許多相鄰道址的單道脈沖幅度分析器組合在一起，構成多道分析器。如果道數很多，不僅構造復雜，而且很難保證性能穩定。為此多道脈沖幅度分析器採用了和單道脈沖幅度分析器完全不同的原理和電路。

多道脈沖幅度分析器是多道γ能譜儀的核心部分。現代的多道脈沖幅度分析器，主要由模數轉換器(ADC)、地址編碼器和存儲器構成。探測器將不同能量的γ射線換成與能量成正比的不同幅度的脈沖信號，輸入到ADC(Analog Digital converter)；經過內部變換，將輸出的脈沖幅度按幅度大小轉換成用數字表示；並對每個數字編碼變換成標記性的地址碼(稱標碼)接入一組編有地址的存儲器，被分析的不同幅度的脈沖按標碼選址進入相應的相鄰的存儲器中，實現按脈沖幅度分類記錄。每個地址存儲器為一道，設有一個計數器，每存一次使該道讀數加一。多道分析器有2ⁿ個地址存儲器，並將輸入脈沖幅度分成2ⁿ個數字編碼，即構成2ⁿ道脈沖幅度分析器。如圖4-5-5所示。如取n=8即為256道；取n=12，即為4096道。

圖4-5-5多道脈沖幅度分樣器原理圖

一台完整的多道γ能譜儀，還需要有探測器、線性放大器，以及數據記錄處理器、控制和顯示系統等。

(一)攜帶型微機多道γ能譜儀

目前這類儀器品種很多，基本結構也大同小異。主要由探測器，線性放大器、ADC模數轉換器、變換控制器和單片(或筆記本)微機系統組成。如圖4-5-6所示。探測器可以是NaI(Tl)閃爍探測器，也可以是高能量解析度的半導體探測器。放大器一般使用低功耗(CMOS)高速線性運算放大器，ADC多數使用高分辨能力的線性放電工作的16位模數轉換器，通過介面/控制使微機系統能夠順利讀取ADC輸出數據，並處理顯示其結果。

一台性能優良的輕便多道γ能譜儀，還要增加一些輔助設備。首先在放大器之後要接入甄別器消除雜訊信號(圖4-5-6)。其次是探測器採集脈沖信號時，為了不漏計，還要對脈沖尖峰適當展寬，又增加了脈沖峰值保持電路。第三，ADC給出的道寬並不均勻，引起非線性誤差較大，因此增設了滑尺電路，保持道寬均勻。

類似以上原理近年製造的輕便多道γ能譜儀，列於表4-5-3供參考。

圖4-5-6 輕便多道γ能譜儀結構原理圖

表4-5-3 幾種輕便多道γ能譜儀(20世紀90年以後產品)

(二)輕便多道X射線熒光儀

原子核外電子躍遷產生的X射線，能量均小於140keV。其探測原理與γ射線基本相似。由於能量較低，一般採用薄窗戶的薄片狀(1～5mm厚)NaI(Tl)或CsI(Tl)閃爍體，正比計數器以及鋰漂移硅探測器和高純鍺半導體探測器。近年研製成功，推出應用的電致冷高能量解析度的半導體探測器有：Si-PIN和鎘鋅碲(CZT)。其主要性能指標列於表4-5-4。

表4-5-4 半導體X射線探測器性能

(據葛雲全、賴萬昌，2002)

①對5.9keV的X射線；②對低能X射線的能量解析度較差；③可進行短時間(幾天)的室溫保存；但必須在液態氮冷卻下工作。

Si-PIN結半導體探測器和鎘鋅碲(CZT)半導體探測器，都是常溫下保存，電致冷(-30℃)工作。它具有體積小能量分辨高，適合於現場測量的攜帶型儀器使用的特點。Si-PIN適合於低能量X射線能譜測量，CZT適合於高能量X射線測量。

X射線是放射源激發產生的。因此，X射線探測器附帶有激發源。攜帶型X射線熒光光儀使用的激發源主要是專用的放射性同位素源，如²⁴¹Am(鎇)和²³⁸Pu(環)等。

使用的多道X射線能譜儀，其結構原理與γ射線能譜儀基本一致，這里不再贅述。

世界第一次提出使用放射性同位源激發產生X 射線熒光的是法國學者(1956年)。我國1974年研製出第一台攜帶式放射性同位素X射線熒光儀。幾十年來不斷更新，近10年來主要使用的多道X射線能譜儀，有重慶地質儀器廠生產的HYX-6微機X射線熒光儀(2000年)；2002年成都理工大學研製出使用Si-PIN半導體探測器的多道輕便X射線熒光儀，提高了探測靈敏度，一次探測多元素成為現實，拓寬了應用領域。

『捌』 「火星探路者」怎樣對火星的探測

在太陽系的八大行星中，火星和地球在許多地方十分相似：火星自轉一周是24?66小時，晝夜只比地球上的一天多40分鍾；火星自轉傾斜角也和地球相近，所以火星上也有春夏秋冬四季的氣候變化；火星上還有大氣層。

1877年，義大利天文學家斯基帕雷用望遠鏡發現火星上有許多細長的暗線和暗區，他把暗線稱為「水道」。有人乾脆把「水道」翻譯成英語的「運河」，暗區就成了「湖泊」。有運河就有智慧生命的大規模活動。於是，一個世紀以來，有關這顆紅色星球上的火星人和火星生命的傳說、猜測和探測不斷出現。眼見為實，只有對火星進行逼近觀測，才能徹底解開這些謎。20世紀50年代後，人類就開始了利用航天技術探測火星的努力。

1957年，前蘇聯發射了第一顆人造地球衛星，使人們看到了擺脫地球引力和大氣束縛登陸火星的希望。

1965年7月14日，美國人發射的「水手4」號從離火星不到1萬千米的地方掠過，第一次對它進行了近距離考察，並拍攝了21張照片。「水手4」號的考察結果表明，火星的大氣密度不足地球的1％。火星生命如果存在的話，生存環境看來要比地球上的艱難許多。

1969年2、3月間，「水手6」號和「水手7」號向火星進發，從距火星3200千米處傳回了200幀照片。照片的清晰度大大增加，但運河仍然不見蹤影。為了徹底弄清火星的全貌，1971年11月13日，「水手9」號駛入了環火星軌道，成為第一顆環繞另一顆行星的人造天體。

然而就在「水手9」號駛向火星的過程中，火星上發生了大規模的塵暴，這場持續了幾個月的塵暴扼殺了隨後趕到的兩顆前蘇聯火星探測器「火星2」號和「火星3」號。它們在1971年11月27日和12月2日投下的裝置在工作了20秒之後就音信全無，僅僅傳回了半張灰濛蒙的照片。

「水手9」號躲過了火星塵暴的災難。1971年12月，它傳回來的第一幅火星照片就給持「運河說」的人以致命的一擊：火星上根本不存在什麼運河，人們看到的——如果他們真的看到了的話，只是火星風形成的沙粒帶狀條紋，就如同我們在沙漠里看到的一樣。

令那些支持「火星生命說」的人鬆了一口氣的是，「水手9」號在火星上發現了許多乾涸的河床，其中有的長達1500千米，寬2130千米，這證明在火星上可能曾經存在過液態的水。只要有液態水，火星上的生命就有希望。

1976年7月和9月，「海盜1」號和「海盜2」號的探測器先後在火星著陸。在那裡，它們確定了火星的大氣成分，分析了火星土壤的樣品，發布了火星上第一份氣象報告，並探測到了火星的「地震」。「海盜」號著重研究了火星上的生命痕跡，得出的結論卻並不清晰。最後美國國家科學院用標準的科學語言總結了這些實驗：它減小了火星上存在生命的可能性。

1996年8月6日，美國宇航局宣稱，科學家們從一塊來自火星的隕石上發現了可證明火星上曾經存在生命的化學物質。部分專家認為，在這塊來自火星、年齡40億～45億年的隕石ALH84001上，含有某些與生命現象有關的特殊化學物質。此舉在全球引起了軒然大波，各國學者議論紛紛，各抒己見，連諾貝爾獎金獲得者德迪韋也參加了這一世界性大辯論，他說：「僅僅是從一塊被認為可能來自火星的隕石中發現有機物並不能證明火星上曾存在生命。」英國天文學家希爾甚至懷疑這塊石頭是否真的來自火星，他說：「只有當飛船在火星上著陸取回試樣並發現生命的蹤跡後，才能得出正確的結論。」我國科學家也參加了這一大討論，並且意見不一。

火星上尼克爾森隕石坑中央峰的透視圖

1996年11月，美國發射「火星全球勘探者」飛船。「火星全球勘探者」在1997年9月進入火星軌道，這是人類成功地送入火星的第一個軌道器。

「火星全球勘探者」探測器將在環繞火星的軌道上飛行時勘探其地質特徵，這也許能幫助人們找到ALH84001隕石的地理淵源。它需經過10個月的旅行抵達繞火星飛行的軌道，將繪制火星地形圖、分析火星大氣成分和記錄火星大氣變化的情況，完成1992年升空的「火星觀察者」探測器未完成的任務。「火星觀察者」探測器原定1993年8月24自到達火星軌道，但1993年8月21日突然與地面失去聯系。

從「海盜」號登上火星之後，人類的火星探測已經不是去尋找「火星人」之類的高等生物了。

1996年12月，美國發射「火星探路者」探測器。「探路者」號的4個主要目的是：了解地形特徵，選好人類登臨的「火星探路者」著陸點，觀測火星上的各種變遷，仔細探尋生命的痕跡。

1997年7月4日，「火星探路者」經過7個月的旅行，行程4?94億千米，終於來到火星，並成功地在火星上的阿瑞斯平原著陸。這是自「海盜」號以後，人類再次把航天器送入火星表面，也是美國宇航局跨世紀的一連串火星軌道和著陸探測計劃的開始。

「探路者」號登陸的場面非常熱鬧，而且從那樣高的地方投下去，探測器受到的沖擊力僅為50克，的確令人嘆服。但大家應更多地關注火星車。這個60厘米×45厘米×30厘米的小傢伙里包括1台計算機、70個感測器、5個激光測距儀和由3套攝像機組成的立體視鏡系統，帶有自動導航和前後輪獨立轉向系統，同時還有發動機、X射線儀和其他分析儀器，其精巧程度可見一斑。它要邁上一定的坡度，跨過岩石和深溝，還要屏蔽火星土壤的強磁性干擾。在背向地球時，它必須有能力獨立使用X光分析儀和測距儀。這一切的難度都非常高。而為達到這些要求所做的工作，都是在航天器預算削減了近1／4的情況下完成的。

「火星探路者」

攜帶了一輛六輪小跑車，稱為「漫遊者」。「漫遊者」在著陸器著陸後的第二天走下著陸器，開始對選定的目標進行研究。在以後的90天里，「火星探路者」共向人類發回了1?6萬張照片。

從「火星探路者」發回的1?6萬張照片中科學家發現，幾十億年前，火星的阿瑞斯平原曾發生過大洪水，而現在的火星可能與地球一樣有晨霧，說明火星上有水，有水就可能有生命。而「漫遊者」的研究結果，證實地球上的一塊編號為「ALH84001」的隕星，可能來自火星，而美國航天局的科學家宣布，他們在這塊隕星中發現了可能存在原始生命的證據。

1998年春天，美國宇航局又提出一種載人火星飛行方案。首先要研製出一種能發射89?5噸有效載荷的運載火箭。用這種火箭將載人火星飛船和其他設備發射到地球低軌道上，從低軌道又上升到高軌道，然後再從高軌道飛往火星。從地球到低軌道的發射要進行三次。計劃在2011年發射。載人火星飛船能乘坐4人，飛往火星時間200天，在火星上停留580天，返回地球時間190天，總飛行時間970天。

1999年，美國火星學會與加州理工學院合作，提出一種更加安全的載人火星飛行方案。按照該方案，除了載人火星飛船以外，還要設計一種火星上升飛行器（MAV），用於將人員從火星表面發射到火星軌道上；一種返回地球飛行器（ERV），用於將人員從火星軌道送回地球；一個火星表面居住艙，供火星探險隊在火星表面生活和工作。火星飛船能乘坐5人，飛往火星時間134天，在火星表面停留時間570天，返回地球時間146天，總飛行時間850天。計劃於2011年開始實施。

2000年12月，俄羅斯提出「火星載人軌道站」計劃。所謂「火星載人軌道站」實際上就是一艘巨型載人火星飛船，重400噸，用俄羅斯的重型火箭將結構件發射到地球低軌道上，一共發射4次，在低軌道上組裝起來。飛船乘坐6人，長600米，最大直徑6米，到達火星表面的重量僅有35噸。飛船飛往火星時間415天，在火星表面停留時間30天，返回地球時間285天，總飛行時間730天。計劃於2017年發射。

火星探測是我國首次開展的地外行星空間環境探測活動，2007年4月，中、俄兩國總理舉行會晤，簽署了火星探測項目合作相關文件。按照任務分工，中國火星探測器由上海航天局負責總研製。

知識點

火星的大氣層

與地球外層籠罩著大氣層一樣，在火星的周圍也籠罩著大氣層。火星大氣層的主要成分是二氧化碳，其次是氮、氬，此外還有少量的氧和水蒸氣。火星大氣的密度很低，還不到地球大氣密度的百分之一，表面大氣壓約500～700毫帕。最近研究人員發現，在火星大氣層中存在甲烷氣體，研究人員懷疑甲烷是來自火星上的微生物，由此開始了火星上有無生命存在的考證。

『玖』 為什麼科學家們要挖那麼深的洞下面有什麼秘密

很多人都會這樣回答，地球內部分為三個同心球層：地核、地幔和地殼。中心層是地核；中間是地幔；外層是地殼。地殼與地幔之間由莫霍面界開，地幔與地核之間由古登堡面界開。地震一般發生在地殼之中。

『拾』 城市地質

本次大會的交流形式主要有5個方面：

第一為以展館的形式集中展示地質成果，多以國家的形式出現比如中國館、美國館、俄羅斯館等，另外一些大型國際地質組織、大型石油公司、地質儀器公司、軟體公司、出版社等也以展館的形式集中展示成果，在展館中展示城市地質成果的主要為中國館和挪威館。中國國家館主要以地質專業的角度展示近幾年來取得的豐碩成果，其中在工程地質專業下重點介紹了中國城市地質試點工作情況，包括上海城市地質及北京城市地質等內容。挪威國家館中城市地質專題主要簡單介紹了城市地質的主要研究內容，挪威國家地質調查局在奧斯陸地區開展城市地質調查項目，項目從2004年到2008年，主要研究內容包括地質資源、地質災害等10個方面的內容。

第二、第三為以大會發言和展板的形式介紹城市地質。

由於沒有專門的城市地質專題討論會，因此直接以城市地質為命名的大會發言或者展板內容相對較少。其中大會發言中中國地質調查局的「中國城市地質」在「地質科學管理在可持續發展與人類安全中的作用」專題中發言。展板中「上海城市地質」在環境地質專題中展示。但是從單項的城市地質調查來看，與城市地質有關的內容非常多，本文將在後面重點介紹。

第四為專門交流會，時間上大多在休息時間為主，比如在8月10日（星期天）就安排了20場左右的交流會，內容方面多是專門、專題及綜合討論會的延續和深入，主要以參會的某專業領軍人物召集本專業的相關人員對某個問題進行更廣泛深入的交流。其中城市地球化學方法在城市環境研究中的應用專題邀請來自世界各地的專家一起討論，內容主要包括地球化學本底、城市地區的系統地球化學成圖、采樣深度確定、樣品選擇、如何處理有機及礦業土壤、分析方法選擇，有機污染物多環芳烴、多氯聯苯、二惡英、鄰苯二甲酸酯、溴化阻燃劑等的評價。

第五為野外地質考察，大會組委會在會前曾計劃安排「瑞典與芬蘭城市地質中工程地質」的地質考察，主要針對的地質問題有，福斯馬克核電廠及核廢料處置場，隧道工程、電廠、地下水問題，岩石應力測量，岩石穩定性監測等。赫爾辛基在建的隧道開挖與地下建築工程，軟土地基穩定性問題，地下水問題等。後來由於其他原因該計劃取消。另外還安排了「奧斯陸城市地質化學」，即在8月6日下午城市地球化學成圖專題討論會後，由挪威、瑞典與芬蘭地調局召集安排野外實地調查，主要現場了解已經成功進行了3年的試點項目即奧斯陸城市地球化學項目，關於地球化學調查方法與城市污染土的管理系統。

由於大會議題中涉及的專業非常多，一般都是有近30個左右的會議在同時進行，而每個發言者的時間一般在15～30分鍾左右，因此只能選擇與專業有關部分專題到現場聽取較詳細的匯報。在中午休會以及會後則抽時間對展板的內容進行學習和交流。其他內容只能通過大會交流材料摘要合集來了解和學習。

一、城市地質綜述

（一）城市地質綜合調查

1.國內城市地質綜合調查

在「地質科學管理與可持續發展」專門討論會中中國地質調查局做了中國城市地質調查工作的發言介紹，主要從中國城市地質的主要特點、主要任務、主要方法、主要成果及將來的工作方向等方面逐一闡述，其中主要任務有5個方面，分別是：三維地質調查及地下空間適宜性評價、地質資源調查及可持續發展評價、主要地質災害調查及風險評價、環境地球化學調查及土壤與地下水環境評價、三維可視化信息系統的構建與管理等。另外上海地質調查研究院以展板的形式介紹了上海城市地質調查的主要內容和主要成果以及關於城市地質工作機制的探討。

2.國外城市地質綜合調查相關介紹

為更好地使地質科學滿足社會經濟的發展需要，挪威國家地質調查局在奧斯陸地區開展城市地質調查項目，項目主要研究內容有10個方面：氡災害、地面沉降、城市土壤污染、地熱、砂礦資源、地下水、礦產地質、基底穩定性與監測、流粘土災害、地質教育。

東京城市可持續發展過程中面臨的主要地質問題有地震、洪水、風暴潮、地面沉降等，這就要求地質學家和相關的政府部門必須致力於東京大都市城市地質狀況的工作，自從1959年出版了東京相關地質成果圖以來，又進行了多次的修訂。另外，還建立了一個關於地下水利用和地面沉降的監測系統，另外地質信息系統，從1970年以來，形成了關於70000個鑽孔的柱狀剖面圖的資料庫。這些系統對政府還有科研者提供了很大幫助，比如建設地鐵、高速公路、污水排放系統的重建等，還有地震災害分析，研究隱形斷層，地下空間開發等。

（二）城市水資源與環境

美國東南密歇根州城市化地區利用地理信息系統評估潛在的區域地下水污染，研究了多環芳烴、多氯聯苯及鉛等污染物在不同介質中對地下水的影響程度。英國對地下水進行戰略性管理和治理，把最先進的知識和技術運用其中以維持高品質的地下水資源，滿足經濟和生態系統的需求。莫斯科地區城市地下水監測網路在20世紀已經開始建設，現已形成280口監測井，用於地下水動態監測。另外還對莫斯科地區人類活動對地下水環境的動態影響進行了研究，尤其是對地下水流場、水化學、水位及水溫的影響，通過與背景區的對比發現；城市地區地下水的許多運動機制已經發生改變。葡萄牙介紹了基於GIS技術的地質圖在城市地下水資源管理和評估方面的應用，利用此系統可獲得大量的水文地質資料，可以建立含水層參數系統，對比岩性、含水層深度、地下水化學參數和土地使用情況等信息進行對下水脆弱性評價研究。瑞典則對基岩埋藏較淺地區的地下水的水質進行了評價。義大利就水文地質風險及其緩解措施進行了研究，1998年Sarno地區泥石流災害發生後，義大利政府在全境內加強了對水文地質災害的預防措施。 Re NDi S項目由義大利地質調查局實施，旨在確定災害風險的類型及其特性，研究如何緩解地質風險的措施，提高對災害的綜合認識。另外還對義大利Friuli Venezia Giulia地區地下水水文地質進行了調查，結果表明此地區淺層地下水的主要補給來源是地表水滲入和冬季降水，這種補給方式使得淺層地下水很容易受到城市地區和工業排水的污染。

墨西哥Irapuato和Salamanca兩個城市城市用水大多靠地下水，受污染水通過斷層將污染帶到深部含水層，通過對地下構造及水文地質的調查，使用SINTACS評估方法，並結合使用GIS技術，制定地下水保護計劃。挪威卑爾根有許多世界建築遺產，通過對古建築附近地下水化學性質、地下水壓力及土壤濕度等指標的長期監測，研究地下水環境對古建築保存的影響。南非貝南地區研究城市和農村地下水遭污染的一些特徵，依據已完善了的地下水流的數值模型，通過研究可調節的管理策略來維持貝南地區的高品質地下水的供應。摩洛哥繪制了丹吉爾地區含水層的污染風險地圖，採用DRASTIC方法研究水文地質條件，研究地下水環境的脆弱性，結合城市規劃對地下水污染風險進行分區和分等，研究表明東部工業區使含水層的脆弱程度增高，具有中度的污染風險。印度西北有幾個城市在地表水和地下水的相互作用，地表水的不合理規劃與利用導致地下水位上升造成建築物地基、橋梁、隧道、管道等其他公共設施的損壞，其次地表水的污染物大量回落到地下水，污染了地下水。另一方面，過量開采地下水又使承壓水位下降，擴大岩石孔隙，減少岩石強度，造成建築物倒塌，如果合理管理和規劃城市地區地下水和地表水的綜合利用將可以避免以上災難。另外還對印度普納市東南部由固體廢棄物處置引起的地下水污染進行了調查研究，普納市附近的垃圾站已經使周圍的12口井和兩條溪流污染，並且距離堆放場越遠的地方地下水受污染的狀況越輕，那些遠離堆放場的地下水沒有受到污染，而且即使進『行地下水回灌修復，堆填場附近的地區地下水仍然污染嚴重。韓國對地下水中砷污染的自然成因進行深入調查，研究了地下水p H值、沉積作用、變質作用對地下水中砷含量的影響。

（三）城市地質災害綜合調查與評價

1.城市地質災害綜合調查

俄羅斯地調局在莫斯科地區進行了地質災害與地質環境綜合評價項目，通過GIS信息技術對不同種類的地質災害進行綜合性的分析與評價方面進行了嘗試研究。根據其滑坡、喀斯特岩溶、地下水位上升等災害及其地質環境特徵，結合城市發展對生態以及經濟社會的要求，繪制了莫斯科地區1∶50000地質環境地圖，結合城市的功能區劃分地質環境分區，提出了一些關於安全城市發展的建議。另外還對2014年冬奧會舉辦地索契的地質災害與環境風險進行了評估，主要包括地震構造、水文地質、工程地質和其他環境勘探研究災害預測等。

在加拿大城市地區自然與人為環境災害的調查與風險評價論文中，提出建立跨學科、跨地域、長期性的災害風險綜合研究是十分必要的，其目標是研究災害的特徵、破壞性和風險性，在復雜多變的條件下確定災害風險性，通過監測研究等較少災害對人類的危害。近年羅馬城市化程度不斷提高，羅馬是一座歷史名城，評價其地質災害相對較難，復雜的全新世沉積物、較厚的人類活動造成的回填土以及大量的受保護的古建築都給研究工作帶來了一定難度，羅馬主要的地質災害有地面沉降、岩溶、滑坡、地震以及固體廢料。基於GIS信息平台整合歷史時期的相關地質信息，建立了3D地質模型，以半定量的方法評估地質災害，所獲得的方法體系適用於歷史背景悠久的城市，更有利於城市的可持續發展與管理。巴西貝洛奧里藏特市未來地質資源與地質災害研究項目已經在城市規劃中得到了應用，通過對土地資源和洪水以及河流侵蝕等資源與災害的分析，結合將來千萬級大城市的定位，為城市規劃提出城市發展的重點應從南部向北部轉移。

2.城市地質災害專項調查

1）地震與火山

在城市地質地震與火山災害研究中，義大利有多項研究成果做了大會發言和展覽。通過歷史文獻記載以及野外的調查，對1908年發生在義大利南部的墨西拿市地震的地質效應進行了評價，主要次生災害有海嘯、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷等。義大利Campi Flegrei活火山的城市化應急管理系統中，用高、中、低三種指數來定義火山爆發情景，應急規劃區和人們可以緊急集合和疏散的區域與鐵路系統的主要節點接近度。另外的研究還建立了火山碎屑流的動力學模型，為城市規劃與災害管理服務，在地震的監測與防治方面制定了相對成熟的預防方案。義大利在評價活動斷層災害如何更好地為土地利用規劃服務方面也做了嘗試研究。印度對新德里、孟買、班加羅爾等城市進行地震危險性分析，這些城市人口密度逐漸增大，一旦遭受地震將產生嚴重災害，在城市規劃中如何降低地震風險進行了初步研究。在孟加拉國吉大港地區地震危險性評估論文中，介紹了通過航空遙感與地球物理的方法尋找不同類型地質條件對地震波的反映情況，並將研究成果應用於在城市規劃的地震災害防治中。

隨著城市化進程的不斷持續，到21世紀中期將有一半人居住在城市，城市化使大城市越來越多，以至於有許多城市會處於地震多發區，美國、加拿大、日本還有一些其他國家的地震防治工程取得了很大成就，可以將地震對人的傷害降低到較低的水平。1989年和1994年加利福尼亞大地震造成不到70人死亡，但是在發展中國家對抗擊地震災害風險的研究還相對滯後。相關介紹還有日本在對地震災害模擬方面的研究，北非阿爾及利亞、埃及、利比亞、摩洛哥、突尼西亞等國家在城市規劃中加強對地震災害的合作研究與預防。

2）滑坡

韓國繪制了漢城方圓1500平方千米的滑坡預報地圖，利用包括兩個地形學和岩石學的因子，4個土壤屬性因子建立logistic回歸方程，預測潛在滑坡。義大利安科納市滑坡預警預報系統主要包括7個表面污染監測系統和33個GPS大地測量，同時也建立了三維立體的鑽孔控制系統，監測數據實時傳遞給監測中心，以便及時進行滑坡的預警預報。另外運用不同年份的土地利用類型圖與滑坡分布圖進行疊加分析，研究大城市地區滑坡的風險性。相關的研究工作還有莫斯科對滑坡和泥石流的建模與監測，孟加拉國吉大港城市的無序發展導致滑坡災害，巴西、印度、義大利等一些城市對滑坡防治的研究。

3）城市環境地球化學

在美國克羅多州丹佛大城市地區開展了1972年和2005年的土壤地球化學環境變化對比研究工作，2005年美國地質調查局採集表層土壤497個樣品，涉及市區1165平方千米的區域，測定44種元素。然後將測得成果與1972年的樣品數據進行對比後發現鋅、砷、汞、鎘、銅和銻的變化規律非常復雜，而鉛則有非常明顯的范圍擴大的趨勢。在土壤和地下水潛在污染的分析評估模型方面美國密歇根州作了研究，對比不同地區土壤及地下水各種污染特徵，對地下水來說含有氯的揮發性有機化合物和六價鉻具有最高的危險性，而土壤中多氯聯苯、汞、多環芳烴具有最高的危險性。

英國開展了倫敦、貝爾法斯特、格拉斯哥等22個城市的地球化學基線調查，測定46種元素或參數，採集近16000個樣品，提供了獨一無二的英國城市土壤地球化學圖。另外還對內分泌干擾物質（環境激素）對人類健康的影響方面做了深入的研究，近50年來，內分泌干擾物在環境中的含量有了很大的增加，包括農葯、阻燃劑、防腐劑、表面活性劑等產品，以及化妝品、洗滌劑、食品包裝和其他化學物質。許多內分泌干擾物，包括多氯聯苯、二惡英和滴滴涕的代謝產物，在環境中有廣泛存在，並且由於其親酯性，可通過生物鏈進入人體，並通過女性傳遞給後代。此外，人們的飲食中也含有越來越多的動物激素。通過研發發現，這些越來越多的內分泌干擾物會誘發癌症特別是乳腺癌和前列腺癌。

俄羅斯許多城市表層土壤可能對人體健康存在威脅，在政府管理及決策時應以生態安全為目的有機考慮生態、經濟、社會等因素，AHP評價方法的研究可為決策者提供更具體的研究成果，保證表層土壤的安全利用，另外還介紹了不同的污染城市土壤修復技術。

1998年瑞典開始了城市地球化學填圖計劃，其目的是能夠給社會提供可靠的環境背景數據信息，已經有4個城市獲得多種樣品包括土壤（表層，深層）、苔蘚植物等的45種元素的背景值，如銀、砷、金、鋇、鈹、鉍、鎘、鈷、鉻、銅、鐵、鑭、鋰、鎂、錳、鉬、鎳、磷、銻、硒、錫、鉭、釷、鈦、鉈、鈾、釩、鎢、釔和鋅等，另外也對如何在地球化學統計計算方面避免一些失誤作了簡單介紹。

在城市區域的污染范圍確定方面，挪威地調局在奧斯陸地區進行了試點，布置穿越市區的南北方向長120千米的剖面，沿著剖面的橫截面收集土壤和植物樣本，研究的主要目的是研究反映在土壤和植物化學中城市污染的影響和范圍。檢測指標為銀，鋁，砷，金，硼，鋇，鉍，鈣，鎘，鈷，鉻，銅，鐵，鎵，汞，鉀，鑭，鎂，錳，鉬，鈉，鎳，磷，鉛，鈀，鉑，硫，銻，鈧，硒，鍶，碲，釷，鈦，鉈，鈾，釩，釔和鋅等。在挪威的三個主要城市的表層土壤有機污染物調查已經完成，在奧斯陸、卑爾根和特隆赫姆分別採集719、309和75個樣品，分析了樣品中多環芳烴（PAHs）含量情況。結果表明，內城顯示高濃度的PAHs，城郊土壤含量相對較低，PAHs的來源主要為燃燒源。另外還介紹了城市中有毒污染物及其分散機理的研究成果，人類過多的活動導致城市環境中介入了大量的有毒污染物，市中心已被證實含有大量的重金屬如鉛、鎘，還有其他有機有毒物，如二惡英、多環芳烴、多氯聯苯等，在挪威的城市土壤里檢測到了很高濃度的這些有毒物。另外在31座港口和海邊城市的海底沉積物中也有較高的檢出率，總的說來海底沉積物也被嚴重污染。城市地球化學的研究表明很多污染物是通過雨水傳播的，目前正在研究城市土壤環境對海水環境的影響。

葡萄牙介紹了北部城市的氡危機情況，開展調查的目的是評估葡萄牙北部城市的氡濃度和控制各種氡的最重要的地理因素，研究表明葡萄牙北部城市區域在土壤和地表水出現中等偏高的氡危機。另外通過對1987～1992年室內氡輻射的測定，獲得了大量數據並進行了統計學分析，對氡輻射風險進行了預測，為規劃和建設提供支持。

地理信息系統（GIS）和多元統計方法被用來評估追蹤香港城市郊區及鄉村公園的重金屬污染，和鄉村公園相比，銅、鉛、鋅在城市和郊區的土壤中含量較高。元素的主成分分析與聚類分析結果顯示主要元素和痕量元素在城市、郊區、鄉村公園的聚類特徵都不相同。運用地球化學與地球物理相結合的方法，研究波蘭南部西里西亞工業區土壤中的地球化學污染異常，來精確繪制污染地區和綠色生態評估區域，該種方法經濟有效，降低樣品數量和化學分析，實地樣品只局限於那些污染嚴重的地區。芬蘭根據兩個樣品深度研究城市土壤地質化學基線，已經初步繪制了地質化學圖。巴西聖保羅市在城鎮體系中用鉛同位素作為大氣污染物示蹤來研究鉛污染的來源，鉛的主要來源為工業廢氣、城市廢氣和汽車尾氣。丹麥在土壤原位分析測試評價以及污染土壤原位修復方面介紹了最新研究成果。

3.其他

菲律賓在地質和地質災害評估納入環境影響評估和全國土地利用規劃系統並成為一種制度方面，進行了有益的探索。另外俄羅斯、義大利、芬蘭等城市的工程地質研究，義大利城市地區地面沉降的控制研究，以及地質信息系統與地質建模等方面由於篇幅限制不在詳細介紹。

二、城市地質的幾點思考

1.城市地質的核心部分仍是地質學

隨著科技與社會的進步，城市地質學的概念不斷在變化和拓展。城市地質學的核心部分仍是地質學，研究區域多為人口稠密、工業發達及城市化水平高的地區，這就要求在城市地區地質學研究的精度要大大提高。世界上每個城市所面臨的主要地質問題不盡相同，城市地質學幾乎會碰到地質學領域的所有問題和難題。城市地質學的單項研究比如城市工程地質、城市水文地質、城市地球化學等均為地質學的延伸或互相滲透，其內容可以延伸為城市的資源、環境、工程及安全等的可持續利用與發展方面提供保障。

2.城市地質的最大特點是綜合性

本次33屆國際地質大會由英國地質調查局提出「One Geology」的概念，目前翻譯成中文比較多的提法是「大地質」，主要強調全球的統一成圖，所有國家的聯合合作成圖，不同專業地質圖的相互疊加與高效利用。城市地質其實可以理解成某城市的「One Geology」，這里不僅有整個城市地區的統一成圖，更重要的還有眾多地質問題的綜合調查與研究，而不單單是某項地質工作的調查與評價。

城市地質學的性質，註定了其多參數、多目標、多學科綜合的特性。城市地質學的綜合屬性，註定要組織跨學科、跨行業、跨部門的艱苦探索和攻關創新，註定了從事調查、研究的專家必須具備多元的知識結構和現代的管理理念。城市地質學知識系統的復雜性，註定了這門學科必須具備當代新學科、新技術、新方法的側向分工和優勢集成。城市地質學的用戶眾多，註定了其操作層面和服務平台必須具有多參數、立體化的「數字城市」的現代結構。

3.城市地質的生命力在於它的應用性

城市地質的特點決定了其成果必須具有很強的應用性和實用性，即如何使地質成果更好地應用到城市的規劃、建設與管理中。在服務於城市規劃方面，如何更好得為城市總體規劃、區域性規劃提供基礎地質資料、為專業性規劃提供相關的專項研究成果、為城市重大工程的規劃選址提供綜合性成果；在服務於城市建設方面，如何為地下空間的開發利用、重大市政工程所面臨的地質問題、建築工程的建設等方面發揮作用；在服務於城市安全方面，可為城市生命線（地鐵、高架、防汛牆、天然氣管網等）的安全運營、城市用水安全與應急水源地建設、防治地質災害研究以及地質災害應急搶險等方面服務；在服務於土地資源管理方面，可為土地利用總體規劃修編與實施評價、基本農田的劃定與保護、後備土地資源的利用、土地復墾與土壤修復、土地利用績效評估等方面服務；在服務於生態環境保護方面，可為水土體的環境質量監測、垃圾處置場環境風險評估、生態住宅等方面服務。

4.城市地質的活力在於方法技術的革新

城市地質學作為一門學科，其自身理論體系的構建相對較復雜。從城市地質研究的內容來看，每一項都有各自的理論體系，從專業上來分比如基岩地質、第四紀地質、水文地質、工程地質及地球化學等，從研究領域來分比如資源、環境及工程等。另外不同的城市其所開展的有針對性的研究課題也不盡相同，但歸根結底還是與該城市所面臨的主要地質災害與地質問題有關，針對每種地質災害的研究都有相互獨立的理論體系，比如地面沉降、滑坡、泥石流、活動斷層等。如何將不同的理論體系提高升華到城市地質的理論體系是一個非常復雜的難題。城市地質研究中的方法技術的革新將有助於城市地質理論體系的完善和構建。在進一步完善城市地質調查技術和工作流程規范基礎上，編制《城市地質調查工作指南》，提高城市地質調查工作的效率。藉助相關領域的新技術、新方法，尤其是GPS、GIS、RS等新技術，在調查的方法手段、不同專業領域的集成綜合評價方法技術、地質災害的動態監測與預警預報、地質成果或結論的從定性到定量判別、地質環境的數學模型與經濟學分析、城市地質工作在城市經濟發展中的貢獻度等方面不斷有新的突破和認識，不斷提升城市地質的活力。

5.城市地質發展的動力要依託新的機制

我國城市地質試點工作已經開展了4年，每個試點城市都取得了豐碩的成果。新的工作機制探索將有助於城市地質工作快速的發展。今後城市地質工作中將加快建立健全長效管理機制，切實增強城市地質工作對經濟社會發展的持續保障能力。完善深化調查成果和建立城市地質工作長效機制相結合，進一步加強城市地質調查成果應用示範，推進調查成果的深化和轉化。深化完善地質信息動態更新、社會共享機制和建立城市地質工作長效機制相結合。深化完善調查成果轉化工作與建立城市地質工作長效機制相結合。新的工作機制探索的目的主要還是使城市地質工作更好的納入到城市規劃與建設體系當中，以便更好的發揮城市地質工作的經濟社會效益，提高在城市經濟社會發展中的貢獻度。

由於時間緊迫，城市地質涉及的專業眾多，關於本次大會中城市地質研究內容的介紹難免會有些遺漏，另外文中的其他差錯，敬請批評指正。在城市地質論文摘要編寫、展板製作過程中得到了中國地質調查局庄育勛主任、翟剛毅處長、程光華教授，以及上海市地質調查研究院魏子新院長、嚴學新總工、王寒梅副總工、史玉金主任工程師等領導專家的悉心指導，特此感謝。在參加第33屆國際地質大會期間以及本文的編寫過程中，得到了與會的中國地質調查局代表團諸位團友的大力支持和幫助，在此一並表示衷心感謝。

（何中發執筆）