航磁是通过飞行器搭载磁测仪器,进行探测的一种方式,具有工作效率高、覆盖面积广等优点,一直受到磁测工作者的重视。航磁主要分为磁总场测量和总场梯度测量,磁总场梯度测量较总场测量而言,在空间分辨率中有较明显优势,即具有更强的分辨复杂磁异常的能力,可以快速地对浅部异常进行现场推断。另外测量磁总场梯度,对磁梯度张量研究也具有一定的意义。因此,本文主要研究总场梯度的测量仪器,以及总场垂向梯度的校正方法。(1)仪器研究包括Overhauser磁力仪各种性能指标的验证,主要针对其采样率、转向差和GPS的有无对测量值影响的实验。得出的结论有:采样率设置为1Hz进行测量时,噪声小,数据质量高;无死锁问题,但有方向差;GPS距离大于28cm时,对探头无影响。针对现有磁通门梯度计数据采集器的缺点,研制出一套采集系统,整个系统主要分为机械部分、电气部分和软件控制部分。机械部分利用Siemens UG软件设计机箱及模块几何尺寸,并采用无磁性铝合金材料完成机箱加工制作;电气部分:采用模块化思想,主要分为主控模块、数据采集模块、上位机模块、供电模块四个部分;软件控制部分分为:采集卡控制、数据采集、数据传输、人机交互和数据保存五个部分,整个采集系统轻便,磁干扰非常小,特别适合航空应用。(2)根据航磁探测中,梯度计在飞行过程中发生的姿态变化情况,提出一种垂向梯度的校正方法。其基本思路为:将磁偶极子作为磁性异常,仿真飞行器在测区飞行时,梯度计高度和倾斜角度的变化,获得仿真梯度数据。对仿真梯度数据按所提方法进行校正,得到校正后的垂向梯度值与理想情况基本一致,校正前后改善比达到30.5,验证了算法的可行性。(3)为验证校正方法及磁通门梯度计采集系统的性能,开展了多次野外实验。首先在地面利用无磁小车进行Overhauser总场梯度计姿态倾斜的测量实验,根据所提出的校正算法进行校正,得到校正前后梯度数据改善比为1.12;其次在内蒙四子王旗开展了直升机吊载Overhauser总场梯度计的探测实验,通过对比总场异常与校正后总场梯度异常,再次证明了本校正方法的可行性。为了验证磁通门梯度计系统的实用性,进行了六旋翼无人机载的探测实验,对磁通门的标度因子误差、非正交误差、零偏误差进行分析建模,并运用椭球拟合的方法,进行校正。校正后的测线垂向梯度数据,能探测出磁性异常的分布情况,证明了所研制的采集系统的有效性。本文所完成的研究工作,能够为航磁总场梯度测量,提供一定的技术支撑,同时也为航空磁梯度张量探测提供经验积累。