1 引言

航空电磁(AEM)是利用飞机平台搭载电磁勘探设备的地球物理勘查技术.由于该方法采用飞行平台作为搭载装置，无需地面人员接近勘查作业区，特别适合高山、沙漠、湖泊沼泽、森林覆盖等地形复杂地区.国外航空电磁勘查自20世纪五六十年代开始发展，目前已形成时间域和频率域，主动源和被动源，固定翼和直升机吊舱平台的系列航空电磁勘查系统.应用领域由传统的金属矿产和油气资源勘查，发展到包括环境工程、地下水和地热资源、海洋地形调查、极地研究等应用领域.国内七八十年代曾发展过航空电磁系统，曾研制出了固定翼频率域和时间域航空电磁系统.90年代由于地质行业萧条航空电磁系统的开发基本处于停滞状态.近年，随着国家经济高速发展，对矿产资源的需求急剧增加，而国内地形地质条件良好地区的矿产资源已基本勘查完毕.矿产勘查的目标相应地转向占我国国土面积近三分之二的广大西部地形条件复杂地区(高山、沙漠)和东部大面积森林覆盖、湖泊沼泽地区.这些地区由于地面人员无法接近，地球物理观测程度较低.人们把眼光逐渐转向航空地球物理勘查，特别是航空电磁勘查技术.然而，由于国外的高技术封锁和垄断，航空电磁关键技术(比如超大功率发射、大动态范围多分量采集、吊舱动态监测和控制技术、飞行平台背景场去除等)无法取得突破性进展，使得国内航空电磁技术发展一直停留在地面原理样机阶段，无法实现生产飞行.本文通过对航空电磁勘查技术及国内外发展现状、航空电磁理论、数据处理和反演解释等做出系统介绍，并结合应用实例，对航空电磁勘查原理与应用进行分析，以期为我国航空电磁勘查关键技术的突破指明方向，从而推动我国航空电磁勘查向实用化方向发展，早日实现我国地形复杂地区矿产资源勘查.本文在第2节对航空电磁勘查技术进行总体介绍；第3节介绍国内外航空电磁勘查技术发展现状；第4节介绍航空电磁正反演理论；第5节介绍航空电磁勘查技术应用；最后，对我国航空电磁技术发展做出展望.

航空电磁勘查技术涉及到的基本概念较多，阐述这些概念是了解这种勘探方法的前提.下面我们对这些方法技术涉及到的基本概念做出介绍.

航空电磁采用发射线圈发射电磁信号，通过接收线圈接收经空气传播的一次场信号和经地下介质感应产生的二次场信号.当地下不存在电性不均匀体时，接收线圈接收到的二次场信号为地下半空间的感应信号(图 1a)；当地下存在电性异常体时，异常体也参与了电磁感应，导致二次场信号与不含异常体时出现了差异(图 1b).通过分析由地下介质产生的电磁场，可以得到地下电性结构分布信息.航空电磁通常分为频率域和时间域两种方法.频率域航空电磁法利用发射线圈发射谐变电磁信号，接收线圈接收相同频率的电磁信号；而时间域航空电磁法则利用发射线圈发射脉冲信号，接收线圈接收随时间变化的瞬变信号.频率域航空电磁根据发射和接收机的关系分为：水平共面(HCP)，直立共轴(VCA)，直立共面(VCP)和交叉装置；而时间域航空电磁通常采用共中心或分离装置.

图1

Fig. 1

图 1 航空电磁勘查技术原理 (a)不存在异常体；(b)存在异常体(Greg Hodges， 2011，个人通讯). Fig.1 Airborne electromagnetic technology (a)Without abnormal body;(b)With abnormal body(Greg Hodges， 2011，Personal communication).

时间域航空电磁采用的发射波形种类很多，可大致分为阶跃、脉冲、方波、半正弦波、三角波和梯形波，不同发射波形的激励响应强度有所不同.根据Liu(1998)，对断电(off-time)电磁响应来说，在发射信号宽度和强度相同的情况下，方波电磁响应强于其他发射波形的电磁响应且方波越宽，电磁响应强度越大；多数波形存在最优波形宽度(对应最大响应幅值的波形宽度)，半正弦波的最优波形宽度为目标体时间常数的2.5倍.陈曙东等(2012)对自由空间中导电回线电磁响应研究发现，当目标体时间常数较大时，不同发射波形的目标体电磁响应幅值之比近似等于波形与时间坐标轴所构成区域的面积之比.对供电(on-time)电磁响应，当目标体时间常数较小时，方波电磁响应强于其他发射波形；方波电磁响应随目标体时间常数的减小而增加，而其他波形随目标体时间常数的减小趋于稳定值；梯形波电磁响应比方波小，但大于三角波和半正弦波.随着时间常数的增加，方波激励响应持续减小，而半正弦波和三角波的激励响应先减小，而后趋于不变，并在时间常数较大时强度超过方波.因此，利用三角波和半正弦波的on-time信号易于探测地下低阻目标体(陈曙东等，2012).

从关于趋肤深度的讨论我们知道，通过发射不同频率的电磁信号，我们可以勘探不同深度的目标体，实现航空电磁的测深目标.同样，对于时间域航空电磁系统，由于早期道信号高频成分丰富，主要反映浅层信息；而晚期道信号中低频成分丰富，主要反映深部地电信息.通过观测全时时间域电磁信号，我们可以研究地下介质从浅到深的电性分布特征.

如前文所述，时间域航空电磁发射脉冲信号，通过接收线圈接收瞬变电磁信号.发射装置供电和断电期间分别称为on-time(供电)和off-time(断电)，对应接收线圈采集的数据称为on-time和off-time数据.on-time数据包含了一次场和二次场信号，且一次场比二次场大得多；off-time数据是在发射线 圈断电情况下采集的，因此只含有地下介质感应的二次场.目前航空电磁实际解释中，off-time数据应用较多.随着航空电磁数据处理技术发展，人们对on-time数据的重视程度逐渐增加(殷长春等，2015).必须指出的是飞机作为一个飞行平台是一个大的良导体，在电磁信号中由飞机产生的背景场必须予以去除.

航空电磁数据采样间隔通常为0.1 s，称之为一个Fiducial(简称Fid).由于频率域航空电磁一次场和二次场同时存在，且一次场比二次场信号强得多，通常系统通过bucking技术分离出一次场和二次场，同时将二次场和一次场作比值，并乘以10⁶，称为ppm.然而，对于时间域航空电磁，由于主要应用off-time数据，或者在on-time数据中剔除一次场，所以观测信号直接使用磁感应信号的单位(T/s，pT/s，fT/s等).航空电磁接收线圈接收到的信号中，能够反映地下介质信息的仅二次场信号，因此在对采集数据进行处理之前必须去除一次场.频率域航空电磁采用bucking技术，而在时间域中通常采用互相关技术予以去除.

视电阻率是地下电性特征的综合反映.它定义为可以替换地下不均匀介质的均匀半空间电阻率，如果该均匀半空间对于相同的发射接收条件，在接收机处产生相同的电磁信号.电磁勘查中传统的早期和晚期视电阻率难以给出连续而且准确的电性参数，为此人们提出了全区视电阻率的概念，即全时段/全区域视电阻率.殷长春和朴华荣(1991)研究了电偶源地面电磁全区视电阻率定义.他们发现由于磁场是均匀半空间电阻率的单值函数，使用磁场定义全区视电阻率优于磁场时间导数，并利用多项式拟合电阻率关于磁场的反函数定义了全区视电阻率.强建科等(2010)研究了适用于航空电磁多分量观测全时域电阻率计算方法，张莹莹(2013)使用牛顿迭代方法进行电偶源地空系统全域视电阻率定义，戚志鹏等(2014)对大定源瞬变电磁三分量全域视电阻率进行了定义.他们的视电阻率定义同样是基于航空电磁响应对于半空间电阻率的单值性，并通过对磁场关于半空间电阻率函数进行泰勒展开和线性近似，由假设的初始视电阻率值利用迭代方法计算全区视电阻率.

航空电磁勘探数据量庞大，导致航空电磁数据处理解释耗时惊人.幸运的是，航空电磁测量系统是紧凑系统，对于单个测点来说“敏感区域”远小于整个测区.这个“敏感区域”就是航空电磁系统的“footprint”.航空电磁中footprint的第一个明确定义由Liu和Becker(1990)给出，此后很多学者对footprint进行了研究(Kovacs et al., 1995；Reid and Vrbancich， 2004; Reid et al., 2006；Beamish，2003). Yin等(2014)将footprint定义为均匀导电半空间中的最小区域，该区域边界上感应电流在接收机处产生相同的二次场，同时该区域中地下感应电流在接收机处产生的二次场占整个半空间产生的二次场的90%.研究发现，航空电磁系统footprint主要取决于飞行高度.通常情况下，footprint为飞行高度的3~4倍.利用footprint的概念，我们在从事航空电磁数据反演时，可先基于footprint大小对测区进行单元划分，在完成各测区单元的电磁数据反演后，集成得到测区总的电性分布.这为复杂二、三维模型反演节省大量计算成本.

导电介质中频率域电磁信号在小感应数(对应于高阻或低频)时，电磁信号的实部比虚部小；随着感应数的增大，电磁信号的实部逐渐增大直至达到饱和，而虚分量经过极大值后逐渐衰减为零.在感应数很大时(对应于低阻或高频)，电磁信号的实分量比虚分量大得多.相比之下，时间域电磁信号对于高阻体在断电早期很强，然而随时间衰减很快；而对于良导体，断电早期电磁信号幅值相对较小，但随时间衰减缓慢.因此，良导体对应的晚期道信号较强.利用时域/频域电磁信号的变化特征，我们能从航空电磁观测数据中有效识别地下高阻和良导体.

图 2给出了频域和时域航空电磁信号特征及对高阻和低阻体识别的应用实例.图中A处地下存在高阻体，而C处为良导体.从图可以看出，高阻介质(A处)的时间域电磁信号在早期较强，晚期电磁响应衰减较快，表现为各时间道信号非常稀疏.相应地，频率域信号在各频段虚部均大于实部；良导体(C处)的时间域电磁信号在早期相对较弱，在晚期衰减较慢，表现为晚期各时间道信号比较密集.通过分析时域和频域航空电磁数据的特征，可以定性识别地下高阻和低阻体.

图2

Fig. 2

图 2 良导体C和高阻体A航空电磁响应特征(Greg Hodges， 2011，人通讯) Fig. 2 AEM responses for conductive body C and resistive body A (Greg Hodges， 2011，Personal communication)

Huang和Fraser(2001)讨论地下介质磁性和介电常数对航空电磁响应的影响特征，提出了利用 航空电磁数据求解地下介质的电磁特征和介电参数.利用低频电磁信号求解地下介质的磁化率，利用高频电磁信号求解地下介质的介电常数，而电阻率则可利用所有频点的电磁信号进行求解.

航空电磁勘探信号对地下介质各向异性也相当敏感.Yin和Fraser(2004a)研究一维各向异性介质对航空电磁响应的影响特征，得出如下结论：对电磁信号实分量，介质各向异性的影响随频率的增加而变大，各向异性影响的最大值出现在高频段；对信号虚分量，各向异性影响随频率增大先增加，到达某一频率后开始变小，各向异性影响的最大值出现在中间频段.对于VCA装置，当飞行方向改变时，各向异性对电磁响应的影响特征发生明显变化；而对于HCP装置，各向异性对电磁信号的影响不受飞行方向的影响.利用VCA装置电磁响应随飞行方向的变化特征，我们可以有效地识别地下各向异性的主电导率方向.

航空电磁勘查技术已经有大约70年的发展历史，经历了从简单的单频系统逐步发展成为多频电磁系统、时间域系统、直升机和固定翼系统等.本节首先介绍航空电磁在国外的发展现状，特别对目前具有国际领先水平的航空电磁系统和相关技术进行介绍，然后再回顾国内航空电磁的发展历史和现状.

1948年，固定翼航空电磁系统Stanmac-McPhar 在加拿大试飞成功，这标志着第一个航空电磁勘探系统的诞生(Fountain，1998).1954年，航空电磁勘探方法在加拿大New Braunswick省发现了Health Steele 矿床，这一发现极大地促进了航空电磁勘查技术和系统的发展.1955年，第一个吊舱式硬支架直升机航电系统诞生.此后，Tony Barringer开发了第一个时间域固定翼INPUT系统.该系统后经历不断更新，一直沿用至今. Slichter(1955)阐明使用天然场代替人工场源可以大幅度提高航空电磁系统的探测深度.基于这一理论，第一个被动源航空电磁系统AFMAG于1958年在加拿大研制成功.

在随后的几十年里，航空电磁系统得到不断的优化和改进.1965年，INPUT系统升级成为Mark V INPUT系统，增大了发射磁矩，进而大幅度增加了系统的有效探测深度.1967年，一个新的多频吊舱式航空电磁系统F-400被成功研发.与之前的系统相比，该系统采用水平偶极作为发射源，这种装置对飞机的改造最小，便于在不同飞行装置上移植.1969年，人们通过改造地面Turam系统研发出Turair半航空系统.该系统通过利用地面大线圈发射增大了有效勘探深度.1970年，单频多分量接收DIGHEM I型航空电磁系统研发成功.该系统采用X轴方向发射，接收X、Y、Z三分量.此外，Questor对Mark VI INPUT系统进行升级，由此生产了两个新的勘探平台——Skyvan(1971)和Trislander(1973)系统.同时，1970年前后印度开发了可以接收B和dB/dt的固定翼时间域航空电磁系统，然而该系统只做了试验飞行.此后，McPhar对F-400做出进一步改进，将其升级为多频电磁系统并安装在 固定翼和直升机飞行平台上.1976年，固定翼COTRAN和Smelting EM-30系统研发成功.COTRAN 系统采用了INPUT系统的基本结构，发射波形为方波，接收X和Z两个分量，然而该系统没有实现商业飞行.Smelting EM-30系统通过采用大收发距的共轴装置达到较大的勘探深度.70年代末期，大收发距频率域固定翼航空电磁系统基本被淘汰，固定翼航空电磁以时间域系统为主.直升机系统则朝着多频发射、多分量接收方向发展.1976年，在DIGHEM I的基础上，DIGHEM II成功研发，并通过系统改进实现双频发射(900 Hz和3600 Hz)和多分量接收.

20世纪80年代中期，由于各大公司削减矿产勘查预算，航空电磁勘查技术走向萧条.然而，航空电磁系统的研发并未因此停滞不前.1983年，Geoterrex引进了一个新的INPUT航空电磁勘探平台CASA 212，并于1985年研发成功针对这一平台，且与INPUT系统具有相似结构的GEOTEM系统.相比于固定翼航空电磁系统受到的冲击，基于直升机平台的航空电磁系统得到迅速发展，很多新的直升机航空电磁系统研发成功.1982年，Questor公司成功研发直升机INPUT系统，以期在地形复杂地区获得好的飞行数据；加州大学伯克利分校成功研发UNICOIL直升机系统(UNICOIL cryogenic helicopter system).该系统采用超导UNICOIL作为发射和接收线圈，工作频率为40 Hz，具有较大的探测深度.然而，该系统由于需要大量液氦而飞机存储空间有限，缺乏实用价值.到20世纪90年代，航空电磁系统主要发展方向为：1)多频、高分辨率的直升机吊舱系统；2)低频固定翼时间域系统.

经历了航空电磁勘查技术的萧条，20世纪90年代矿产资源勘探开始回暖，给航空电磁带来了新活力.固定翼时间域航空电磁系统基本实现了三分量接收、可选择发射波形宽度和频率、接收B和dB/dt信号等功能；而直升机吊舱式频率域系统基本实现了多频发射和接收，且发射和接收线圈多安装在6~9 m的吊舱中.其中，90年代早期，World Geoscience开发了SALTMAP系统.该系统是第一个专门为近地表电阻率成像而设计的固定翼时间域航电系统.同时，Geotech公司引入HUMMING BIRD 直升机航电系统.该系统发射和接收线圈安装在4.5 m的吊舱中，以增加系统的灵活性；而Elliott Geophysics International 公司研发出一种新 型半航空系统FLAIRTEM.该系统本质上是TURAIR 系统的时间域版本.90年代晚期，航空电磁系统研发如雨后春笋般蓬勃兴起.其中，直升机系统包括 1997年研发成功的Anglo ExplorHEM、 AERODAT HELITEM和HELI QUESTEM等，1998年研发成功的THEM和DIGHEM RES BIRD，1999年研发成功的AeroTEM、 NewTEM和SIAL PHOENIX 等；固定翼系统包括1997年研发成功的GEOTEM，1998年研发成功的MEGATEM和QUESTEM，1999年研发成功的GEOTECH HAWK系统(Thomson et al., 2007).

进入21世纪，人们对航空电磁系统和勘查技术提出了更高要求.固定翼系统主要朝着具有更大发射功率和勘探深度的方向发展，而直升机系统主要朝着多线圈、宽频带、高分辨率和高精度方向发展.在此期间研发的航空电磁系统是目前各航空地球物理公司应用的主力军(表 1)，主要有Fugro公司2001年研发的时间域固定翼MEGATEM II系统和2002年的频率域直升机吊舱系统RESOLVE，2005年研发的时间域直升机吊舱系统HeliGEOTEM和2008年研发的HeliTEM系统； Geotech公司2004年研发的时间域直升机吊舱系统VTEM； Aeroquest公司2003年研发的时间域直升机吊舱系统AeroTEM，SkyTEM Surveys公司2003年研 发的系列时间域直升机吊舱系统SkyTEM(Thomson et al., 2007). 这些系统各具特色，承担了全球超过90%航空地球物理勘查任务.

表1(Table 1)

表 1 直升机和固定翼航空电磁系统研发历史(参考Thomson et al., 2007) Table 1 Development history of helicopter and fixed wing AEM system(After Thomson et al., 2007)

表 1 直升机和固定翼航空电磁系统研发历史(参考Thomson et al., 2007) Table 1 Development history of helicopter and fixed wing AEM system(After Thomson et al., 2007)

目前，国际上规模较大的航空电磁勘探公司有：加拿大Fugro(现为CGG)、Geotech、Aeroquest(现 已被Geotech收购)和丹麦SkyTEM Surveys公司. 这些公司拥有强大的技术实力和先进的勘探设备，占领了全球航空地球物理勘查市场.

1)CGG公司

CGG公司成立于1931年，现已发展成为世界领先的地球物理勘探公司之一.2013年，CGG Veritas收购了Fugro的地球科学部.航空地球物理勘探是CGG提供的全球技术服务之一.该公司拥有的航空电磁系统包括DIGHEM、RESOLVE、 GEOTEM、MEGATEM、HeliGEOTEM、HeliTEM、 MULTIIMPULSE等.这些系统涵盖了直升机和固定翼、时间域和频率域等，使CGG公司能够出色地完成各种地质条件和目标的勘探任务.

DIGHEM和RESOLVE是全数字频率域直升机系统，能够提供先进的校准技术、较小的零漂、较低噪声水平以及实时信号处理技术.DIGHEM系统拥有三对水平共面和两对直立共轴线圈、频率覆盖范围大(900~56 kHz)，确保了该系统对地质体有很大的灵敏度，适用于较浅目标体勘查(<120 m)，主要用于勘探浅部矿产资源、环境工程、地下水、海侵和极地研究等.RESOLVE系统包含五对水平共面(频率400~140 kHz)和一对直立共轴线圈(频率3300 Hz).该系统凭借着较大的频率覆盖范围、较高水平和垂向分辨率、高采样率和实时信号处理技术，广泛应用于构造填图、矿产、地热和地下水资源勘查.GEOTEM和MAGTEM系统是固定翼时间域航空电磁系统.GEOTEM是装载于双引擎固定翼飞机CASA212上的时间域电磁勘查系统，发射磁矩可达1百万Am²，发射基频可调，可进行宽频带on-和off-time多分量观测(Annan and Lockwood， 1991).目前，该系统主要用于金属矿、金 刚石、铀矿、油气、地下水和其他地质填图.MEGATEM 是基于GEOTEM系统研发的，采用四引擎固定翼飞机Dash-7作为飞行平台(Smith et al., 2003).其发射磁矩超过2百万Am²，是目前世界上发射功率和勘探深度最大的固定翼航空电磁系统.它可进行宽频带on-和off-time多分量观测.目前主要用于大测区深部目标勘查.HeliGEOTEM和HeliTEM系统是在GEOTEM基础上发展起来的直升机吊舱式时间域航电系统.HeliGEOTEM汇集了GeoTEM和MEGATEM系统的先进技术，具有更好的灵活 性和更高的分辨率(Fountain et al., 2005).HeliTEM 系统在HeliGEOTEM基础上进行了较大改进.首先，由于采用铜线代替铝管作为发射线圈，减轻发射线 圈重量，增加发射磁矩，已达2百万Am²；其次，由 于将多分量接收机直接置于发射线圈上方(HeliGEOTEM 系统采用独立吊舱)，增加了系统对地下导电介质的灵敏度；最后，HeliTEM系统可进行宽频带on-和off-time多分量观测.由于结合直升机系统的高横向分辨率和时间域系统大发射功率和大勘探深度的优点，目前该系统广泛应用于矿产、油气、地下水资源勘查和构造填图.由于所有CGG时间域航空电磁系统均采用三分量接收，采集到的二次场数据具有很低的噪声水平，使得这些系统具有很高的探测灵敏度和很大的勘探深度.MULTIPULSE时间域航空电磁系统是由CGG现有的时间域电磁系统改进而成，可以使用直升机或固定翼两种飞行平台.该系统通过在前端先发射一个高能量的半正弦波，在末端再发射一个快速关断的方波或梯形波，实现系统既能有很大的勘探深度，有利于深部目标体探测，又 具有较高的近地表分辨率的特点(Chen et al., 2014).

基于众多优良的航空电磁勘探系统，CGG在全球范围内出色完成了各种航空电磁勘探任务.在非洲南部，CGG公司使用DIGHTEM对煤田进行了勘查.2012年CGG公司使用HeliTEM在加拿大的Lalor湖对火山成因的硫化物矿床进行了勘探(Yang and Oldenburg， 2013).在加拿大，该公司使用MULTIPULSE系统对Athabasca油砂进行了勘探.在Texas州西部，MEGATEM II系统被用于调查地下水盐化度(Paine and Collins， 2003). 在德国北部海岸，RESOLVE系统对海侵情况进行了调查(Wiederhold et al., 2010).在澳大利亚西部，GEOTEM DEEP 系统被用于镍矿勘查(Wolfgram and Golden， 2001).此外，CGG公司的航空电磁系统在寻找金矿、铀矿及环境和工程勘探方面都取得较好的应用效果.

2)Geotech公司

Geotech公司已有超过三十年的发展历史.过去三十年中，Geotech在不断完善已有的系统基础上，积极开发新系统以提高服务质量.1982年，Geotech开发了四频直升机航电系统，并在加拿大内陆水域进行勘探飞行；1983年，Geotech开发了第一个海水探测系统，并完成了NORDA水深勘查项目；1985年，Geotech开发了直升机航电系统，并于1987年为CRREL在阿拉斯加完成了冰层厚度勘查；1992年，Geotech开发了轻量级多频数字式直升机航电系统；1998年，Geotech开发了可现场编程多频固定翼航电系统；2000年，Geotech开发了全数字被动源电磁勘探系统；2002年，Geotech开发了全数字时间域航空电磁系统VTEM(Witherly et al., 2004)；2006年，Geotech使用ZTEM系统进行首次地球物理勘查飞行；2007年，Geotech第一次使用ZTEM系统进行商业性矿产勘查(Witherly and Sattel， 2013)；2010年，该公司研发了固定翼ZTEM系统——FWZTEM.

Geotech公司提供的航空电磁勘查服务主要基于他们的VTEM系统(多功能时域电磁系统)和ZTEM系统.VTEM系统采用共中心、垂直偶极收发装置以产生对称的系统响应(Witherly et al., 2004).这种收发装置确保任何不对称电磁响应都是由地下异常体产生的，而非系统倾斜或是飞行方向导致的，从而使辨别异常体位置和分析电磁数据更加容易.此外，VTEM系统采用了低噪声接收线圈和大功率发射线圈，使得该系统具有很低的噪声水平.由于具有以上优点，VTEM系统深受顾客的青睐，到目前为止该系统已经飞行超过200万测线公里.ZTEM系统是在AFMAG系统基础上研发的频率域电磁勘查系统.该系统可以搭载在直升机或固定翼两种飞行平台上.与其他商业电磁系统不同，该系统使用电离层电流或自然界产生的25~720 Hz的雷电信号作为激发场源(Witherly and Sattel， 2012).由于采用了特制的接收装置和先进的信号处理技术，该系统拥有较低的噪声、较高的分辨率和较大的勘探深度.ZTEM在过去四年时间里完成了超过25万公里的勘探任务.

利用VTEM和ZTEM系统，Geotech公司在全球完成了很多勘查任务(Witherly et al., 2004; Witherly and Sattel， 2012，2013; Kaminski and Oldenburg， 2012). 在坦桑尼亚Victoria地区，Geotech公司使用VTEM系统对金矿进行了勘查；在North Arizona，该系统被用于对老铀矿区勘查；在加拿大Québec省，该系统被用于对Caber矿床进行勘查.在加拿大的Saskatchewan，Geotech公司使用ZTEM对铀矿进行了勘查；在Nevada东南部，该系统被用于对金银矿床进行勘查；2007年在加拿大安大略省，该系统被应用于PGM-Cu-Ni矿藏勘探.

3)Aeroquest公司

Aeroquest航空地球物理公司曾经拥有包括十架固定翼飞机和超过十套时间域航电系统.凭借其全球业务能力，Aeroquest在世界各地寻找矿产和油气资源，提供准确的近地表成像结果.Aeroquest公司的时间域航空电磁勘探主要基于他们的直升机AeroTEM系统，该系统在全球范围内完成超过50 万测线公里的飞行观测.通过不断完善自己的系统，Aeroquest已经开发了三代AeroTEM航电系统(AeroTEM II，AeroTEM IV，AeroTEM HD). AeroTEM系统具有以下特色：采用了聚焦footprint技术，可以提供地下导体的电性特征信息，圈定异常体范围；能够采集on-time和早期off-time数据，满足弱导电地质体勘探和电导率成像的需求；拥有大功率发射(在30 Hz时可达到1百万Am²)，接收信号具有较高的信噪比，保证了较大的勘探深度(勘探深度可以达到500 m)；同时记录X和Z分量数据，对垂直地质体十分敏感.基于以上优势，AeroTEM时间域航空电磁系统被广泛应用于金属矿和金刚石勘查、油砂、地下水调查等方面(Balch et al., 2003).

Aeroquest公司的频率域航空电磁系统包括Impulse和GEM2A.系统具有如下特色：发射信号频带较宽(330~96 kHz)，具有很好的电导率成像功能，对弱导电性地质体具有很高的探测灵敏度，勘探深度可达100 m.Aeroquest公司频率域航空电磁勘探系统可提供视电阻率和视深度计算、离散电磁异常体筛选与分级、电磁异常体的数值模拟及系列成像产品、频率域响应谱分析等.Aeroquest频率域航空电磁系统被成功应用于金属矿和金刚石勘探、覆盖层厚度、地下管网、地质填图和工程勘察等.Aeroquest公司于2012年被Geotech公司收购.

4)SkyTEM Surveys公司

SkyTEM Surveys是国际领先的航空地球物理公司之一.该公司可以采集时间域电磁、磁和放射性数据(radiometric)，并提供先进的数据处理技术.SkyTEM能够为客户提供不同的系统选择.每一个系统都具有不同的特点，可以满足不同勘查需求. SkyTEM的勘查系统主要有SkyTEM101、SkyTEM302、SkyTEM304、SkyTEM508、SkyTEM512.SkyTEM101 系统专为近地表(50~120 m)电阻率精确成像设计.该系统采用了符合空气动力学的框架作为载体，降低了系统的振动噪声，可以采集off-time的超早期无偏差(bias-free data)数据(断电后3 μs)，从而得到近地表高分辨率解释结果. SkyTEM302系统是针对埋深150~200 m的地质体成像设计的.由于具有快速的关断时间(4 μs)、较低的噪声水平及超早期时间道数据记录，SkyTEM302是解决近地表问题、高阻地层问题的理想选择.SkyTEM304从2004年已成功应用于地下水、矿产资源、油气勘探以及岩土工程等领域.该系统最初配置了X和Z分量电磁接收线圈.2007年，系统进行了更新升级，添加了与发射机同步的总磁场观测技术.该系统把所有的传感器安置在承载框架上，使得这些传感器与地表距离较近，从而确保了采集的数据具有较高的精度.SkyTEM508系统的开发旨在获得具有较高信噪比的晚期道数据.该系统与SkyTEM304在传感器安置方面采取了相同措施，确保了采集的数据具有较高精度.该系统可以在飞行过程中进行远程设置，在35 ms的时间道仍然可以采集高质量off-time数据.SkyTEM512是SkyTEM开发的深部航空电磁探测系统.由于拥有750000 Am²的发射磁矩，该系统的勘探深度可达500 m.此外，该系统采用独特的安置在刚性框架上的零耦合接收线圈，使其具有较高的信噪比，从而进一步提高了系统的勘探深度和分辨率.

我国航空电磁系统的发展起步较早，然而由于历史原因目前技术还极不成熟.从20世纪50年代末开始，原地矿部物化探所开始研制长导线半航空电磁探测仪器，后转入硬支架频率域航电系统.1970—1974年，国土资源部航空物探遥感中心(原航空物探大队)开展过天电系统的研制，因空难事故中止；1976—1983年原长春地质学院开展过固定翼时域(M-1)系统的研制和试飞，并在黑龙江物探队和湖北航空物探队应用于生产飞行；1976年北京地质仪器厂开展直升机时间域航电系统研制；1974—1980年，桂林冶金地质研究所开展直升机时间域系统研制；1981—1983年原长春地质学院在对M-1系统改进基础上研制M-2型固定翼时间域系统，由于缺少经费中途停止.20世纪90年代，由于地质行业经历了转型和不景气，航空地球物理，特别是航空电磁勘查系统和技术研发处于停滞状态.进入21世纪，随着国家经济高速发展和对能源和矿产资源的需求激增，地质行业迎来春天！航空地球物理电磁勘查技术和仪器系统研发再度受到相关部门的高度重视.目前国内自主研发的系统主要包括中国地质科学院地球物理地球化学勘查所研发的固定翼三频航空电磁系统HDY-402和国土资源航空物探遥感中心研发的CHTEM时间域直升机航空电磁勘查系统.HDY-402系统采用直立共面发射和接收装置，收发 距为19.2 m，工作频率为463 Hz、1563 Hz和8333 Hz，最大采样率8次/秒，噪声水平<20 ppm，零漂小于100 ppm/小时，勘探深度为100 m.由于受飞行高度影响，信号较弱，该系统应用受到限制，主要用于浅部矿产和水资源勘查.相比之下，我国自主研发的时间域航空电磁系统由于技术原因，发射功率较小(~28万Am²)，目前未能在我国矿产资源勘查中获得应用.近年，国内相关单位从国外引进航电系统，主要有中国冶金地质局从加拿大引进的TS150系统和中国科学院电子所从俄罗斯引进的Impulse_A5系统.TS150时间域直升机系统最高发射偶极矩为155000 Am²，可以记录全波形B和dB/dt，基频25~150 Hz，可多分量数据采集.Impulse_ A5时间域直升机系统最大发射磁矩1.6×10⁵ Am²，发射基频为25 Hz和75 Hz，悬挂装置距离地表高度30~50 m，最大勘探深度可达400 m.另外，航遥中心还曾于2010—2011年间从加拿大Aeroquest公司引进AeroTEM-IV时间域航电系统，然而由于该系统发射磁矩小(<40万Am²)，勘探深度浅，至今未能在我国矿产资源勘查中发挥作用.

我国航空电磁勘探的另一个途径是利用国外地球物理公司提供的飞行观测服务.这种途径由于造价过于昂贵使用不多.国内有少数单位目前从事半航空电磁勘查技术和系统研发，然而，由于该技术发射源与接收机距离较远，存在严重的体积效应，丧失了常规航空电磁勘查系统的紧凑性(compact)和高目标分辨率的特点，可以预计该系统在我国矿产资源勘查中将不会发挥太大作用.

航空电磁具有很长的发展历史，国际上的航空电磁勘查系统相当完善，技术已经十分成熟.然而，我国的航空电磁勘查系统的研发还处于起步阶段，尚未成功研发出能够用于地形复杂地区和深部矿产资源勘查的航空电磁探测系统.为了满足我国深部和广大地形复杂地区找矿的需求，迫切需要研发适合我国地形地质条件的航空电磁系统.

频率域航空电磁法中常用的观测装置包括水平共面(HCP)和垂直共轴(VCA).根据Yin和Hodges(2007)及Yin 等(2014)，HCP装置的磁场垂直分量为

为计算时间域航空电磁响应，通常采用将频率域航空电磁响应转换到时间域的方法.根据牛之琏(2007)，利用傅里叶变换可以得到时间域响应

航空电磁二、三维正演方法主要包括有限元法、有限差分法、积分方程法.有限差分法由于方法简单 易于实现，在电磁正演计算中应用较为广泛(Newman and Alumbaugh， 1995; Streich，2009；Liu and Yin， 2013，2014)，但该方法目前只能采用规则矩形/六面体网格对计算区域进行剖分，无法精确拟合地形和复杂异常体边界(Sasaki and Nakazato， 2003).有限元法既可使用规则矩形/六面体网格对计算区域进行剖分(Sugeng，1998；王若等，2006)，又可使用不规则的三角形/四面体网格对计算区域进行剖分(Key and Weiss， 2006; Ren et al., 2013)，因此可以更好地适用于复杂模型的模拟.随着计算机技术的发展，有限单元法在电磁正演模拟中得到了广泛的应用，正逐渐成为一种高效、通用的正演模拟手段.积分方程法也是一种常用的电磁响应模拟手段(Farquharson and Oldenburg， 2002；Abubakar et al., 2006；Kamm and Pedersen， 2014).然而，该方法最终形成的求解矩阵是密实的，占用内存过大，只可用于简单模型电磁响应的正演模拟.航空电磁系统具有多源性特征，计算每一个测点的正演响应都需要求解一次方程.传统的迭代求解大型线性方程组方法对每个测点需要单独求解，计算效率很低.多波前分解算法只需进行一次分解即可通过改变右端源项求解出所有测点的响应，大幅度提高正演计算效率，能够满足航空电磁正演模拟的需求.

航空电磁在野外实际勘探时，由于受到大气流、雷电、飞机自身振动及速度不稳定等因素的影响，测量数据包含大量噪声.而对数据成像和反演有意义的是强度较弱的二次场信号，很小的噪声对反演结果会产生很大影响.此外，随着仪器科学的发展，航空电磁系统实现了多通道密集采样，这在提高航空电磁勘探精度的同时，也使航空电磁数据量变得非常庞大，数据解释成本极大提高.因此，通过数据预处理及处理技术，提高信噪比、改善数据质量、同时适当精简数据量，对航空电磁成像与反演解释有重要意义.通常航空电磁数据预处理包括天电和运动噪声去除、叠加和抽道等，而数据处理包括姿态校正、滤波和调平等.

天电是指在大气层中存在大量的带电电荷，由于雷电作用，这些电荷通过放电产生电磁辐射，然后经过空气和地面进行传播.天电噪声具有频率高、幅值大的特点，在测量数据上表现出数据发生突跳.天电去除可采用Alpha-trim滤波实现.

运动噪声是飞机在飞行过程中，由于机身振动、飞机速度不均匀、以及大气气流变化等原因引起发射与接收线圈振动而产生的噪声.去除系统运动噪声主要采用陷波法及拉格朗日最优化算法.

航空电磁系统在飞行过程中数据采集非常密集.如果在后续数据处理时对全部数据进行处理会花费很多时间.通过叠加和抽道，可以大幅度降低数据量，同时提高数据的信噪比.叠加通常是通过对设定窗口内数据加权平均获得，而数据在叠加后可按一定的时间完成抽道.

航空电磁数据采集过程中，发射和接收线圈由于受到气候环境和飞行条件等因素的影响会发生摆动(Roll)、俯仰(Pitch)和旋转(Yaw).这种线圈姿态的变化会对采集数据产生强烈的影响(Fitterman and Yin， 2004).为此，人们在采集数据时通常也记录航空电磁系统的姿态.Yin和Fraser(2004b)对姿态效应的研究发现：根据系统姿态特征可计算出姿态校正因子，姿态效应校正量可利用观测值与校正因子的比值求得.王琦等(2013)、曲昕馨等(2014)在Yin和Fraser(2004b)研究的基础上，进一步研究了航空电磁系统姿态效应和位移效应的综合校正算法.

航空数据调平的主要目的是消除由于物理环境变化造成的系统误差.在成像图中零漂偏移表现为块状或者条带状分布，通过调平可以校正这些数据误差.常用的调平方法包括条件滤波法、自动调平法、二维移动平均滤波自动调平方法以及基于线与 线的航空频率域测量数据相关性的调平方法(Huang and Fraser， 1999；李文杰，2007；Huang，2008).

航空电磁反演和成像可从航空电磁数据中获得地下电性分布信息.航空电磁数据成像本质上不是反演，它是把电磁观测数据转换为某些中间参数，如视电导率和视深度等.这些参数表征地下介质主要电性分布特征.由于没有数据拟合，无需传统反演算法的最优化过程.成像算法速度快，能从海量航空电磁数据中提取出地下主要电性信息，适用于现场快速数据处理；同时它也可为复杂的航空电磁反演提供初始模型.频率域常用的成像算法包括Sengpiel Section(Sengpiel，1988)和微分电阻率法(Huang and Fraser， 1996)；而时间域成像算法包括查表法、 CDI/CDT、EMFlow(Wolfgram and Karlik， 1995; Macnae et al., 1998)等.

航空电磁数据反演是采用非线性最优化算法实现数据拟合.其计算速度比成像慢，但能够提供更为准确的地电结构信息.航空电磁数据反演是通过不断改变地下模型参数来减小模型响应与实测数据的拟合差，当拟合差足够小时，得到的模型即可认为是反映地下介质电性分布的最佳模型.航空电磁数据反演分为一维反演和多维反演，一维反演速度快、技术成熟，在实际生产中被广泛应用；多维反演虽然能够提供更为精细的地下介质分布信息，但由于计算速度慢等原因，目前还处于理论研究阶段，在实际生产中应用较少.从搜索方法上说，航空电磁数据反演分为下降搜索和全球最小搜索法.下降搜索法主要是通过假设初始模型，在下降方向搜索新模型，以实现理论模型和实测数据的最优拟合.由于采用下降搜索，反演迭代过程和反演结果与初始模型关系密切.当初始模型选择合适时(离真实模型较近)，则反演很快收敛，反之当初始模型离真实模型较远时，反演迭代容易陷于局部极小值.下降搜索法包括Marquardt(范翠松，2013)方法，LCI(Auken et al., 2000；Siemon，2009；蔡晶等，2014)，非线性共轭梯 度(Rodi and Mackie， 2001; Kelbert et al., 2008)，高斯-牛顿(Daniel，1973; Jin，2008)等方法.全球最小搜索法通常先假设初始模型，并按一定规则搜索新模型，当模型结果和数据的拟合差下降时，则该模型被无条件接受，反之则附加一定条件(比如概率)予以接受.因此，反演迭代过程既可下降搜索，又容许一定程度的上升搜索.如此，反演模型在迭代过程中可以跳出局部极小值，达到全球极小值.全球极小搜索法与初始模型关系很小.该方法包括模拟金属淬火Simulated Annealing(Yin and Hodges， 2007)，Bayesian等算法(殷长春等，2014).

目前处理航空电磁二、三维反演问题常用的方法包括高斯牛顿方法(GN)、拟牛顿方法(QN)和非线性共轭梯度方法(NLCG).GN算法通常利用预处理的共轭梯度算法求解反演方程，每次的共轭梯度迭代中需要两次额外的伴随正演来计算灵敏度矩阵与向量的乘积.L-BFGS(标准的QN方法)和NLCG每次迭代都只需要计算一次梯度，即只需一次正演和一次伴随正演.与GN方法相比，L-BFGS和NLCG每次迭代需要的计算量小，但收敛速度较慢(刘云鹤和殷长春，2013).GN方法由于需要精确计算海森矩阵，且在进行伴随正演过程中需要存储每个源的全域解向量，因此不适合多源发射的电磁反演.相比之下，L-BFGS和NLCG方法可利用近似方法计算海森矩阵，在确定搜索方向后仅需计算搜索步长即可得到模型更新量，在航空电磁二、三维反演中得到了广泛的应用.

航空电磁数据具有多源性和紧凑性的特点，为加快反演速度，直接分解求解方程和footprint等技术被应用于航空电磁反演中.直接分解求解方程算法在模型不变而仅右端源项变化的情况下能一次性求解多个源对应的响应，大幅度提高多源问题的正演和伴随正演速度，进而提高反演效率.由于航空电磁系统的影响范围(footprint)较小，我们在对航空电磁数据进行反演时可以将一个大的区域划分成很多个小的区域分别进行反演，从而减小反演模型的规模，加快反演速度.

航空电磁数据反演应遵循由简单到复杂的过程，通过利用成像技术获得地下电性主要分布特征，并确定初始模型进行一维反演获得地下电性分布的大致信息，最后根据一维反演结果确定复杂模型用于航空电磁数据二、三维反演.Yin等(2015)对航空电磁数据反演进行了详细的介绍和评述，并给出了大量的模型算例.

航空电磁勘查技术应用十分广泛，主要包括矿产资源、油气、环境与工程、地下水及地热资源勘查等.近年来在考古、核废料处理和垃圾填埋、海洋地形调查、极地研究及军事等方面也逐渐获得应用. 航空电磁勘查技术分为频率域和时间域，机载平台包括直升机和固定翼系统.从20世纪70年代末，频率域固定翼航电系统被逐渐淘汰，目前常用的系统主要为时间域固定翼系统和频率域/时间域直升机系统.时间域固定翼航电系统工作效率高、探测深度大，适合寻找埋藏较深、体积较大的目标体，但其分辨率较直升机系统低.直升机航电系统分辨率高，但飞行效率低，适合寻找勘探区较小的目标体.

矿产资源勘查是航空电磁技术最为广泛的应用领域.早在1954年，人们使用航空电磁勘查技术找到了锌-铅-银-铜多金属矿.1974年，人们使用Mark VI INPUT时间域航空电磁系统在加拿大魁北克省 找到了锌-铜-银矿床(Reed，1981).使用的发射波形 为半正弦波，发射时间为1.05 ms，接收时间为2.42 ms，垂直发射线圈距离地表 400 ft，接收线圈拖曳在发射线圈后320 ft，垂直距离为220 ft.在澳大利亚西 部和坦桑尼亚人们使用航空电磁系统发现Harmony、 Maggie Hays North和Kabanga等三处硫化镍矿床(Wolfgram and Golden， 2001). 其中，Maggie Hays North矿床勘查使用了三个系统(GEOTEM Deep、QUESTEM 450和TEMPEST)进行勘探，系统操作频率均为25 Hz.QUESTEM数据由于气候原因导致噪声过大未能参与解释，但GEOTEM Deep和TEMPEST系统采集的数据给出的结果基本一致(Peters and Buck， 2000).Harmony和Kabanga矿床的勘查均使用了GEOTEM系统，但Harmony使用的是25 Hz和4 ms发射信号，而Kabanga使用的是75 Hz和1 ms发射信号.除以上应用实例，航空电磁勘查技术在寻找金矿、铀矿及金伯利岩(金刚石)等方面都获得广泛的应用.2000年，Fugro公司使用MEGATEM系统对Matagami地区进行了飞行观测.这次观测直接发现了Perseverance矿床，并 于一个月后在该矿床附近发现了Perseverance West和Equinox两处新矿床.2005年，Geotech公司在Zambia Lusaka 铜金矿利用VTEM系统进行航空电磁勘查，数据解释将目标矿体沿走向方向延长了4倍. 2008年，Geotech公司在加拿大安省Northern Empire 金矿进行时间域航空电磁勘查，揭示出位于金矿下部存在的良导体.2007和2010年Geotech公司利用VTEM和ZTEM系统在加拿大安省East Bull Lake矿区进行航空电磁观测，其中VTEM成功查明位于两个成矿带交叉部位的目标体，并经钻探验证；而ZTEM观测数据解释揭示了矿区800 m深的构造特征.2012年，CGG公司使用HeliTEM在加拿大的Lalor湖对火山成因的硫化物矿床进行了勘探(Yang and Oldenburg， 2013).虽然本次勘探目标 深度超出了传统航空电磁系统勘探范围，但HeliTEM由于勘探深度大很好地确定了矿体的异常位置.

地震方法通过圈定构造实现油气勘查.然而，地震方法难以确定构造中的含油、含水特征，容易导致油气开发中的干井问题，浪费资金.航空电磁勘探数据可以获得地下介质电阻率信息，在确定构造前提下能够进一步判断构造中是否储藏油气，降低干井率.2008年，Aeroquest公司使用AeroTEM IV平台在莫桑比克进行了天然气勘探(Pfaffhuber et al., 2009)，发射波形为75 Hz的三角波，通电时间和断电时间分别为2.06和6 ms，发射线圈直径为12 m，共五匝，接收线圈分别接收水平和垂直磁感应分量.该航空电磁勘查项目为解译测区构造，识别天然气运移通道提供了重要依据.2004年，Fugro公司使用RESOLVE 直升机系统在美国蒙大拿州东北部的East Poplar油田进行了数据采集和成像(Smith et al., 2006).该系统的吊舱内安置了六对线圈(五对为水平共面，一对为直立共轴)，发射接收频 率范围为400~14 kHz，传感器距离地面高度为30 m. 该项目数据解释结果为East Poplar油田区域地下盐水分布的精细刻画提供了有利技术参数.

航空电磁在环境工程方面的应用主要包括坝基勘测、永冻层和极地冰层研究、地下管网调查、山体滑坡、海侵及浅海海底地形调查等.1999年，奥地利Vorarberg州发生严重的山体滑坡后，管理部门使用Geotech系统对该地区进行了地球物理勘查(Supper et al., 2008).该系统采用发射频率为3200 Hz(共轴装置)和7190 Hz(共面装置)，系统同时还配有一个激光测高和两个GPS装置.此次勘查为该地区的山体滑坡风险评估和制定有效的防治措施提供 了重要的依据.2003年，人们对Finl and 湾和Bothnia 湾进行了海冰厚度探测(Haas，2004)，使用的装置为Alfred Wegener研究所开发的直升机吊舱系 统.吊舱长3.5 m，重100 kg，悬挂在直升机下20 m，距离海面约15 m，系统采用3.6 kHz和112 kHz两个操作频率.数据处理结果表明，本次海冰厚度测量具有较高精度，测量的海冰厚度比已有资料给出的海冰厚度大很多，对资料更新和分析海冰变化情况具有重要的意义.2006年，SkyTEM公司在Jutl and ，Denmark西南部海岸进行了勘查，其目标是了解该地区海水污染对民众生活的影响.该公司使用的SkyTEM系统发射线圈面积314 m²，最大发射磁矩120000 Am²，同时接收X和Z分量数据.此次勘查通过反演得到了测区的电阻率剖面，揭示了该区的海水及地下水的运移特征.2008年至2009年，德国莱布尼兹研究所和联邦地球科学与自然资源研究所(BGR)联合对德国北部海岸的沿海含水地层和海侵情况进行调查(Wiederhold et al., 2010).本次调查采用BGR的频率域系统RESOLVE和SkyTEM Aps的时间域系统SkyTEM，勘查结果揭示了这一 区域淡水和海水的分布特征信息，为了解该地区海 侵情况提供了依据.2010年，Fugro公司使用RESOLVE 系统对阿拉斯加附近Yukon平原的永冻层进行了勘查(Minsley et al., 2012).系统的操作频率400~129 kHz，飞行的平均速度为30 m·s^-1，飞行高度 为30 m，测线长度共计900 km，覆盖面积达300 km². 勘探数据及处理结果不仅提供了该地区永冻层的详细信息，还揭示了该测区地下水分布信息.

地下水通常埋藏较浅，且其电阻率与围岩有显著差异.航空电磁法由于对浅层目标体具有很高的分辨率，是地下水资源勘查的理想选择之一.目前用于地下水勘查的航空电磁系统主要有Fugro的频域直升机RESOLVE系统、SkyTEM公司的时间域直升机系统等.1998年，SkyTEM Aps使用时间域电磁系统在马来西亚Selangor州进行了地下水勘探.发射线圈面积为341 m²，最大发射偶极矩为150000 Am²，接收线圈接收X和Z分量数据.此次勘查目的是在该地区寻找水源并确定打井位置，并为Kuala Lumpur、Putrajaya和Selangor三个地区寻找可持续的水源.2001年，Fugro公司在美国Texas州西部的EI Paso和Sterling地区分别进行了162和372 km²的地下水盐化度勘查(Paine and Collins， 2003).本次勘查使用的装置为MEGATEM II系统，飞行高度为120 m，三分量电磁接收器拖曳在发射线圈后131 m处，距离地面高度75 m，发射线圈发射频率为30 Hz，发射电流为1330 A的正弦波，发射偶极矩为2100000 Am². 此次勘探通过将航空电磁数据与地面电磁和井数据进行综合分析，摸清Sterling地区地下水盐碱化情况，并在EI Paso找到了良好的淡水水源.2005年，Fugro公司使用RESOLVE频率域航空电磁系统对Chowilla河漫滩进行了地下水矿化调查(Tan et al., 2009).吊舱 距离地表30 m，使用五对水平共面(操作频率为 390~132 kHz)和一对直立共轴线圈对(操作频率为3242 Hz). 对该地区采集数据进行电导率成像和反演，揭示地下水盐化情况和分布信息.2009年，SkyTEM在意大利Venice泻湖对地表水、地下水转换情况进行了调查(Viezzoli et al., 2010).使用装置的发射偶极矩 为200000 Am²，基频为12.5 Hz，吊舱距离地表30~40 m. 这次勘查在陆地和水交界位置采集的航电数据为确定地下水盐化度提供了宝贵的信息，并为了 解地表水和地下水之间的转换关系提供了技术参数.

航空电磁法因其工作效率高、对恶劣工作条件适应性强，因此获得更广泛应用.其领域已拓宽到农业普查、核电站选址、寻找沉船、古墓探测等.1980年，航空电磁勘探在法国被应用于核电站选址(Deletie and Lakshmanan， 1986).他们使用的直升机系统的吊舱长9 m，内部含有三个线圈对(垂直共面、水平共面、垂直共轴)，工作时吊舱距离地面高度30 m，工作频率为375、900、3600和8000 Hz.这次勘查最终在法国找到了7处可供选择的核电站建造地址.2001年，中国地质科学院地球物理地球化学研究所研制的HDY-402三频航空电磁系统在吉林省乾安地区开展水资源普查，对该地区农业生态地质进行评价.该系统收发装置采用垂直共面线圈对，收发距为19.2 m，工作频率分别为463、1563和8333 Hz，最高采样频率为8次/秒，噪声水平小于20 ppm.本次调查查明了吉林省乾安地区土壤盐渍化，为该区农业生态的发展提供技术参数.

我国现处于经济转型和快速发展时期，对矿产资源的需求已经成为制约国家经济发展的重要因素之一.国家近年不断加大对矿产资源勘探开发力度，然而，我国地质条件良好地区的矿产资源勘查工作已基本完成，勘查目标已转移到地球深部和广大西部无人区.航空电磁勘查技术由于采用飞行平台无需地面人员接近，勘查效率高，成本较低，特别适合地形地质条件复杂地区资源勘查.其应用领域涉及到矿产、环境工程、地下水及地热资源勘查等.因此，大力发展适应于我国复杂地形地质条件的航空电磁系统迫在眉睫.

未来我国航空电磁勘查技术发展面临的技术难点主要包括：1)大功率多脉冲发射技术； 2)多分量大动态范围电磁接收技术；3)on-和off-time电磁信号解释技术，提高浅部地表和深部目标体探测能力；4)基于物理成因的航空电磁数据处理技术；5)快速三维电磁正、反演技术.通过系统总结国内外航空电磁勘查技术发展现状，借鉴国外技术研究和系统开发的成功经验，以期突破国内航空电磁发展的技术瓶颈，发展适合我国特殊地质条件的航空电磁勘查技术和仪器系统.

鉴于时间域和频率域航空电磁系统各具特色，勘探目标和领域各不相同.建议在发展我国航空电磁勘查技术过程中同步研发时间域和频率域电磁系统.半航空系统由于采用了远距离接地发射，接收信号存在严重体积效应，丧失了航空电磁勘查技术的高分辨率优势，勘查精度无法与传统全航空电磁技术相比，在实际矿产勘查中无法取代全航空系统.无人机航电系统由于受到飞机本身特性的制约难以承担大规模的勘探任务.在发射装置方面由于无人机系统承载重量小，导致其发射功率和勘探深度都十分有限；在数据采集方面，无人机飞行平台稳定性较差，采集的数据难以满足精细勘查的要求；而在实际操作方面，无人机飞行平台气候适应能力差，无法应用于地形条件复杂的地区，同时续航时间有限.无人机和半航空电磁勘查系统由于其自身固有的弱点，难以担当我国矿产资源勘查的主力军，发展全航空电磁勘查系统应该成为我国航空电磁勘查技术发展的主流方向.