航空放射性測量方法和技術(shù)(應(yīng)用交流).ppt

1、航空放射性測量方法與技術(shù),講課內(nèi)容,方案設(shè)計 作業(yè)飛行 數(shù)據(jù)處理 標定實施 應(yīng)用范例,工作方案設(shè)計,明確測量對象 環(huán)境輻射評價 放射性污染調(diào)查 本底調(diào)查與監(jiān)測 核事故應(yīng)急 尋找放射源 制定任務(wù)目標,測區(qū),測區(qū)范圍應(yīng)根據(jù)任務(wù)需求、地形、測量目標分布等情況合理確定，并應(yīng)兼顧資料的完整和施工的方便。 應(yīng)使探測對象或主要異常處在測區(qū)的中央。,工作方案設(shè)計,測區(qū),測區(qū)范圍或邊部一般應(yīng)包括必要的正常值或區(qū)域背景值。 測區(qū)邊界應(yīng)盡量規(guī)則。,工作方案設(shè)計,測區(qū),申請飛行范圍要大于測區(qū)范圍，要在設(shè)計的測區(qū)基礎(chǔ)上每邊外擴，保留足夠的空間讓飛機轉(zhuǎn)彎。 測區(qū)還應(yīng)考慮軍事管轄區(qū)。,工作方案設(shè)計,工作方案設(shè)計,測區(qū),需要

2、了解測區(qū)相關(guān)信息 地理位置 交通人文 氣候地形 以往工作程度 周圍機場 飛行管制,測網(wǎng),測網(wǎng)的選擇應(yīng)根據(jù)任務(wù)、探測對象的大小、異常特點及能譜測量分辨率來確定 以不漏掉主要的探測對象為原則，即至少應(yīng)有一條測線穿過其產(chǎn)生的異常，所以線距應(yīng)不大于該異常的長度。 簡單地說： 異常體大，可用較小的比例尺（如1:5萬，一般不能小于該比例尺）； 異常體小，應(yīng)需用較大的比例尺（如1:2.5萬， 1:1萬，或更大比例尺）,工作方案設(shè)計,測線方向,測線方向應(yīng)盡量與測區(qū)內(nèi)的主要異常方向垂直，或盡量以最大角度相交。在詳查或更大比例尺測量中，則要建立比較規(guī)則的測網(wǎng)。,工作方案設(shè)計,1,2,1000,測線,控制線,飛行高

3、度和飛行速度,根據(jù)任務(wù)要求和測區(qū)內(nèi)的地形條件，結(jié)合作業(yè)飛機類型和天氣變化等特點，設(shè)計飛行高度。 飛行采用沿地形緩起伏飛行或平飛的方法。 盡量保持相鄰測線的飛行高度相近。 設(shè)計平均飛行高度保持150m以下。 飛行速度盡量小。 越低能譜測量效果越好，但飛行安全不能保證。,工作方案設(shè)計,導航定位,測量使用全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。 實際飛行中，領(lǐng)航員根據(jù)飛行計劃，依次用測線兩端點建立理論航線，導航系統(tǒng)隨即提供飛機的三維空間位置、飛行航向、飛行高度、速度、偏航距、待飛距及預達時間等多種信息。供飛行人員隨時校準，以引導飛機進入測線并保持航向。 采用測網(wǎng)疏密度評價全區(qū)導航質(zhì)量。如1:5萬測量比例尺，要求測網(wǎng)疏

4、密度在500m100m以內(nèi)，最大偏航距150m。 為確定平面定位精度，要分別對導航定位系統(tǒng)地面靜態(tài)定點觀測。每次觀測時間不少于2小時，要求平面定位誤差優(yōu)于10m。,工作方案設(shè)計,飛機及儀器設(shè)備,選用飛機 固定翼飛機，還是直升機，航空公司，機號。 儀器設(shè)備 伽瑪能譜系統(tǒng)，導航定位系統(tǒng)，無線電高度計，穩(wěn)壓電源。 選用XX機場為作業(yè)基地，XX機場為備降場。 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 計算機配置，數(shù)據(jù)處理軟件，打印機，數(shù)據(jù)備份設(shè)備,工作方案設(shè)計,RS-500能譜儀結(jié)構(gòu),PC數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng),數(shù)字(串口) 或模擬量,RS232串口或網(wǎng),飛行領(lǐng)航,GPS定位系統(tǒng),高度計,RS-500能譜數(shù)據(jù)0,RS232串口,RS232

5、串口,RS-500能譜數(shù)據(jù)3,RS232串口或網(wǎng),RS501接口,RS232串口或網(wǎng),工作方案設(shè)計,測區(qū)申報,執(zhí)行單位編制測區(qū)申請報告 測區(qū)名稱，測量位置和范圍（附圖），測量方法，航空公司，使用飛機（機號），工作量，飛行高度，作業(yè)時間 國家環(huán)保局起文向總參申報。 總參批后，向空司報送，向相關(guān)部門下達任務(wù)。 飛行公司拿到批文，到使用機場和飛行涉及到的各飛行部門進行協(xié)調(diào)。 召開飛行任務(wù)協(xié)調(diào)會。 待以上各個環(huán)節(jié)均打通后，才能飛行測量。,作業(yè)飛行,飛行協(xié)調(diào)會,參加單位：飛行管制、通訊、油料、機場保障、救護等，明確各方責任和如何協(xié)調(diào)工作。 測量內(nèi)容，作業(yè)方法 作業(yè)時間，飛行架次 作業(yè)范圍，飛行高度 安全

6、保障，應(yīng)急預案,作業(yè)飛行,飛行任務(wù)書,向飛行管制部分申報第二天的飛行測量任務(wù) 一般是下午3點之前向作業(yè)所在機場航調(diào)部門申請 作業(yè)時間，作業(yè)區(qū)域，飛行高度 主計劃和備份計劃 向機長下達飛行任務(wù)書，并進行交流 起飛時間，作業(yè)時間，測量內(nèi)容，測量公里數(shù) 向工作人員下達飛行任務(wù)，并進行交流 準備工作，人員安排； 測量內(nèi)容，注意事項。 制作空中操作記錄表,作業(yè)飛行,飛行任務(wù)書,每天向機長下達飛行任務(wù)書，任務(wù)書內(nèi)容包括： 測量日期，起飛時間，作業(yè)時間 測線公里數(shù)，航程公里數(shù),作業(yè)飛行,儀器工作要求,每架次飛行前和結(jié)束后做好航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)的檢查工作,有條件的話進行前后校工作，前校開始之前通過儀器自動穩(wěn)

7、譜功能保證儀器的穩(wěn)譜效果良好。 在飛機停機坪上，每架次飛行前后能譜儀進行本底值測量，比較前后校測定的鉀、鈾、釷道和總道的本底計數(shù)率，并記錄晶體的分辨率，從而對儀器性能進行評價。 每架次飛行前，盡可能使能譜儀處于開機運行狀態(tài)，直到飛機開車再關(guān)閉能譜儀，目的是為了保證能譜儀處于穩(wěn)譜狀態(tài)。 保證所有晶體均完成了一次穩(wěn)譜過程后，飛機才能起飛。,作業(yè)飛行,輔助測量,基線飛行 每架次測量前后進行基線飛行，基線飛行按測量高度飛行。 基線飛行要選擇在機場附近地形平坦、地標明顯、地表植被不發(fā)達、伽瑪能譜場非異常區(qū)； 基線長度約8km（大約2分鐘數(shù)據(jù)量）； 通過基線飛行監(jiān)測大氣氡的濃度變化和檢查儀器工作狀態(tài)。,作

8、業(yè)飛行,輔助測量,重復線測量 為檢查航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性和一致性，同時為了滿足數(shù)據(jù)處理過程中時間滯后改正研究的需要，試生產(chǎn)過程中計劃開展適量重復線飛行。 重復線飛行時，要求既有同方向飛行（檢查一致性），也有反方向飛行（進行時間滯后校正）； 力求與測線首次飛行時的航跡、飛行高度相同。,作業(yè)飛行,輔助測量,控制線測量 （切割線測量） 目的是用于統(tǒng)一測區(qū)的伽瑪能譜場水平。要求控制線的飛行高度和導航定位精度與主測線盡可能一致。 控制線飛行要求在測量儀器系統(tǒng)和導航定位系統(tǒng)的工作狀態(tài)良好，避開雨天及雨后第一天，在天氣能見度好，風速不大，氣流平穩(wěn)的氣象條件下進行。 在實際飛行中，可以根據(jù)地形及對

9、應(yīng)的放射性場情況適當?shù)恼{(diào)整控制線的位置，以便取得更好的效果。,作業(yè)飛行,輔助測量,視察飛行 測量飛行開始之前要安排視察飛行，以觀察測區(qū)地形、地物、山峰標高、氣象等特征； 考驗航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)的性能； 檢查導航定位系統(tǒng)的工作性能。 對于超低空飛行尤其重要，以確保飛行安全,作業(yè)飛行,資料整理和編錄,拷貝原始數(shù)據(jù)，并做好雙備份 對各種記錄表等原始資料進行檢查、編錄、登記 一般是按架次進行分類編錄 操作員填寫測量飛行說明 責任人進行簽字認可 編制架次飛行報告 安排第二天的飛行工作,作業(yè)飛行,野外數(shù)據(jù)預處理,利用專用軟件對航空伽瑪能譜原始數(shù)據(jù)進行處理 處理內(nèi)容 定位數(shù)據(jù) 能譜譜數(shù)據(jù) 能譜各道數(shù)據(jù) 飛

10、行高度數(shù)據(jù) 檢查以上各數(shù)據(jù)的質(zhì)量，檢查是否有漏記點或跳點,數(shù)據(jù)處理,野外數(shù)據(jù)預處理,定位數(shù)據(jù)，統(tǒng)計偏航距 按測點逐點統(tǒng)計實際航跡與設(shè)定航線的偏離距離，按設(shè)計指標進行評價。 一般用偏航“超過50m的連續(xù)長度10km” 偏航結(jié)果通常都能滿足,數(shù)據(jù)處理,野外數(shù)據(jù)預處理,測網(wǎng)疏密度統(tǒng)計,數(shù)據(jù)處理,野外數(shù)據(jù)預處理,統(tǒng)計能譜分辨率和峰漂,數(shù)據(jù)處理,野外數(shù)據(jù)預處理,顯示譜圖,數(shù)據(jù)處理,野外數(shù)據(jù)預處理,按測線統(tǒng)計能譜各道數(shù)據(jù)的最小值、最大值和平均值 繪制平面剖面圖，進行檢查。,數(shù)據(jù)處理,野外數(shù)據(jù)預處理,飛行高度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計飛行高度,數(shù)據(jù)處理,野外數(shù)據(jù)預處理,其它統(tǒng)計 工作量（總工作量和每條測線工作量） 測線上所

11、用的飛行時間，測線方向 飛行速度（每條線和整架次的飛行速度） 進入測線記錄點號，退出測線記錄點號 進入測線時間，退出測線時間,數(shù)據(jù)處理,野外數(shù)據(jù)預處理,測量質(zhì)量的確認 通過以上各種統(tǒng)計，最終確認測量質(zhì)量是否符合設(shè)計要求。 滿足設(shè)計要求，測線有效；不能滿足設(shè)計要求的測線要進行重飛。 每架次飛行后，必須立即進行數(shù)據(jù)預處理。 預處理可發(fā)現(xiàn)儀器工作是否正常？飛行質(zhì)量是否滿足要求？如有問題，必須處理好后，才能安排下一次飛行測量。,數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,能譜數(shù)據(jù)的本底扣除 使用計算的能譜系統(tǒng)換算系數(shù)結(jié)果計算和扣除本底 飛機本底、宇宙射線換算系數(shù) 大氣氡的影響比例系數(shù) 地面輻射對上視的影響系數(shù) 使用早、晚

12、基線數(shù)據(jù)確定的本底修正系數(shù)扣除本底 利用早、晚基線數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,能譜數(shù)據(jù)的各項改正與換算 活時間改正； 本底修正； 康普頓散射校正； 高度歸一化能譜數(shù)據(jù)（利用高度衰減系統(tǒng)）； 含量換算。,數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,能譜數(shù)據(jù)的各項改正與換算 活時間改正； 本底修正； 康普頓散射校正； 高度歸一化能譜數(shù)據(jù)（利用高度衰減系統(tǒng)）； 含量換算。,數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,利用上視扣除本底和進行各項改正,數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,利用基線扣除本底和進行各項改正,數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,繪制平面剖面圖和平面等值線圖 右圖存在明顯的條帶現(xiàn)象,數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,能譜場調(diào)平 通過切割線法進行能譜數(shù)

13、據(jù)切割線調(diào)平； 根據(jù)有效早晚基線、相鄰測線/架次各窗口平均計數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果，進行條帶干擾人工修正； 利用加拿大Geosoft公司的OASIS軟件對能譜數(shù)據(jù)進行微調(diào)平； 利用背景值進行滑動平均。,數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,水平調(diào)整后的等值線圖,數(shù)據(jù)處理,室內(nèi)數(shù)據(jù)處理,最終成圖(用于上交的圖件) 平面剖面圖 平面等值線圖 飛行高度圖 測線布置圖,數(shù)據(jù)處理,標定實施,為了消除伽瑪能譜測量各方面的影響，并將計數(shù)率換算為真正的地面含量，就必須對系統(tǒng)進行標定。 本底解算的系數(shù) 康普頓散射系數(shù) 高度衰減速系數(shù) 含量換算系數(shù),標定實施,標定實施,標定頻率 系統(tǒng)的靈敏度和剝譜系數(shù)相對保持一個常數(shù)，除非飛機有改變，或

14、者伽瑪能譜儀有較大改變。因此，航空能譜可以隔較長時間標定一次。例如，加拿大地調(diào)局每隔一段時間進行一次。加拿大地調(diào)局統(tǒng)計七年當中剝譜系數(shù)，基本不變。 按照我國航空伽瑪能譜測量規(guī)范，每年進行野外測量前，能譜系統(tǒng)必須在標定設(shè)施上進行標定。在野外工作期間，如果更換了儀器或儀器的主要部件及飛機時，也要重新進行標定。 因此，建議能譜儀在每次正式測量飛行前進行標定，也可以每12個月標定一次（除非飛機或儀器有改變）。,標定實施,標定實施,標定前的準備工作 標定時要考慮雨，雪，風等天氣的影響。標定前要嚴格檢查上機人員和飛機本身的放射性。 標定時的儀器及工作狀態(tài)應(yīng)和野外測量時保持完全一致。飛機周圍50米內(nèi)不能有放

15、射源。 標定前必需對探測器做好前校，調(diào)好增益，保持良好狀態(tài)，測定晶體的分辨率和峰位。 通知模型站人員同步進行地面能譜儀測量。,標定實施,標定實施,飛機和宇宙射線本底的測量 測定飛機和宇宙射線本底的方法是在渤海灣海上本底測試區(qū)利用較高的高度飛行來確定。 本底測試區(qū)是距海岸大于10km，最小范圍為13020（經(jīng)度緯度）專門劃定的區(qū)域。 測定時一般選擇1800、2100、2400、2700、3000米五個飛行高度。,標定實施,標定實施,飛機和宇宙射線本底的測量,標定實施,標定實施,康普頓散射改正系數(shù)及地面靈敏度,標定實施,標定實施,康普頓散射改正系數(shù)及地面靈敏度 測定前要認真檢查模型周圍50范圍內(nèi)的

16、放射性，并要求模型表面清潔干燥，若有水，雪或表面潮濕則不能進行測定。 按照模型放置順序，即本底、K、Th、U、混合模型以次進行測定，每個模型上先后測兩次，測定必須連續(xù)進行。 測定時嚴格要求探測器系統(tǒng)的中心置于模型中心正上方。 每個模型上每次測定時間為5分鐘（混合坪上為10分鐘），在本底坪可適當延長測量時間，以提高測量數(shù)據(jù)的精度。 記錄每個坪測量的起始時間。 儀器供電問題。,標定實施,標定實施,康普頓散射改正系數(shù)及地面靈敏度,標定實施,標定實施,大氣氡系數(shù)改正 大氣氡改正系數(shù)，高度衰減系數(shù)和100m高度的空中靈敏度是在已知地面放射性濃度的動態(tài)標定帶上，利用不同高度飛行得到的數(shù)據(jù)計算而來。 在標定

17、帶上空選擇60，90，120，150，180，210，240，300m八個高度，每個高度飛四次，飛行順序先由低高度至高高度，每一高度飛兩次，然后由高向低，同一高度再飛兩次。 每一高度的每一次飛行都應(yīng)包括水陸兩部分，其飛行時間應(yīng)不少于一分鐘，陸地部分由地標確定，水面部分要經(jīng)水域最寬處飛行； 飛行按選定高度進行，高度變化不應(yīng)超過10%，陸地部分飛行航跡偏離地標不應(yīng)大于20m；,標定實施,標定實施,大氣氡系數(shù)改正,標定實施,標定實施,大氣氡系數(shù)改正,標定實施,標定實施,大氣氡系數(shù)改正,標定實施,標定實施,高度衰減系數(shù)和空中靈敏度,標定實施,應(yīng)用范例,核事故污染監(jiān)測 1986年4月26日，切爾諾貝利核

18、電站發(fā)生嚴重事故，由于當時反應(yīng)堆堆芯含有一爐運行裝粒的裂變放物和活化產(chǎn)物，所以這次事故釋放出的放射性核素種類很多，對全球尤其是對歐洲各國造成了大面積的放射性污染。 2011年日本福島核電站泄漏。 航空放射性測量用于監(jiān)測,應(yīng)用范例,應(yīng)用范例,核事故污染監(jiān)測 瑞典地質(zhì)調(diào)局(SGAB)用兩架飛機，采用航空伽瑪能譜測量來圈定散落灰的分布范圍，持續(xù)了大概7個星期。 用的是256道伽瑪譜儀，探測器為16L的閃爍探測器（NaI）, 雙引擎飛機，采用20到50km的線距（個別地區(qū)用100m線距）、150m的飛行高度進行測量，到第8天，整個瑞典已普查一遍。 接下來在污染最嚴重的地區(qū)以2到10km線距進行詳細的測

19、量。到1986年10月初航空測量結(jié)束時，總共飛行距離約為35000km。 瑞典的實踐表明：當伽瑪射線平均照射量率增加5%時，用16L的NaI晶體，飛行高度為60m時，就可以探測到該異常。,應(yīng)用范例,應(yīng)用范例,核事故污染監(jiān)測 在人工放射性核素監(jiān)測方面，前蘇聯(lián)的工作是系統(tǒng)而有效的。 前蘇聯(lián)在事故發(fā)生后，在527400平方公里上進行了1：10萬、1：20萬、1：50萬的航空伽瑪能譜測量，測量儀器為30-50L的閃爍探測器。 1986年開始在圣彼得堡、莫斯科、基輔等城市進行過放射性污染調(diào)查。到1991年共調(diào)查了210個城市，其中俄羅斯100個城市。 調(diào)查方法采用航空伽瑪能譜測量結(jié)合汽車和地面伽瑪能譜測

20、量，測量參數(shù)為總計數(shù)率、U、Th、K、137Cs、134Cs的含量。 90年代初，俄羅斯從事這項工作的有1020架航測飛機，15臺汽車伽瑪能譜測站，以及幾十個地面詳測隊。 在被調(diào)查的城市中發(fā)現(xiàn)了3000多個放射性污染地段，其中在莫斯科森林公園的休養(yǎng)區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)4個137Cs污染地段。,應(yīng)用范例,應(yīng)用范例,地表核設(shè)施監(jiān)測 航空伽瑪能譜測量在核設(shè)施周圍區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測中是一種有用的工具。 瑞士自1989年以來每年一次、自1994年以來每半年一次用航空伽瑪能譜測量方法對核設(shè)施進行環(huán)境劑量監(jiān)測，使用的儀器為256道航空伽瑪能譜儀（GR-820）。 他們將一個16L的NaI探測器固定在直升飛機下方，飛行線距為

21、250m，飛行高度為90m，飛行速度為90km/h。 在這樣典型的飛行參數(shù)情況下，對點源的可探測下限為0.4-19GBq，對地面137Cs探測下限在約是5000Bqm-2。,應(yīng)用范例,應(yīng)用范例,鈾礦尾礦等污染監(jiān)測 鈾礦開采和礦冶活動中在某些地區(qū)堆棄了大量的尾礦、礦渣及廢礦堆，對地表造成了嚴重的放射性污染。 美國利用美國能源部的國家鈾資源評價計劃（NURE）的航空放射性測量數(shù)據(jù)，僅在猶他州鹽湖城就圈出選礦廠尾礦、鈾礦石、放射性礦渣、儲存的選礦設(shè)備等14個以前未知的放射性異常區(qū)。,應(yīng)用范例,應(yīng)用范例,鈾礦尾礦等污染監(jiān)測 德國用航空放射性方法（能譜）測量德國的鈾礦礦石開采和冶煉區(qū)。使用直升機加載探測器進行了鈾礦尾礦、廢礦石圈定。在Alouette型直升飛機上安裝了高純鍺（HPGe）和NaI(Tl)兩種探測器。 HP