考古领域磁场梯度测量的 理论和实践
该报告将呈现
磁通门磁力仪的具体介绍 磁力仪的操作要领 推荐的测量操作 有关数据处理的内容 一些应用实例
磁力仪在考古勘察中应具备的最重 要的性质
采样率要超过10/s 采样率要超过10/s 可听见传呼机用于步速控制和异常估计 磁性分辨率0.1nT/m 磁性分辨率0.1nT/m min 格子上测量漂移 < 0.2nT min 电池每次充电后可使用24小时以上 电池每次充电后可使用24小时以上 专门为考古设计 高可靠性---高可靠性---- 减少测量时间和成本
探头正常位置 面向北南东西 探头反向位置 面向西方
Grad601 磁通门磁力仪---- 数据采பைடு நூலகம்器 磁通门磁力仪---测量开始 扫描开始 数据输出 数据删除 参数设定 仪器调整 系统重置
主菜单项
参数设置菜单
步速：0.5— 步速：0.5—2米/秒 网格尺寸：10，20， 网格尺寸：10，20， 30平方米 30平方米 开始：北 西北 南 西南 等 类型：“ 类型：“之”字或平 行 每米线数：1 每米线数：1、2或4 每米采样：1 每米采样：1、2、4或 8 声音：开或关 音量：高或低 阈值：1 1000纳特/ 阈值：1—1000纳特/米 探头：1 探头：1或2 频率：50或60赫兹 频率：50或60赫兹 存储 量程：100—1000纳特/ 量程：100—1000纳特/ 米
问题：交替行进中的数据模糊 原因：可能在行进时没有及时打开数据收集开关 解决方法：大步开始行进，达到起始线时打开探头记录开 关 数据处理：应用消除模糊
原始数据 消除模糊应用 插入应用
问题： 由于航向误差导致条文的产生 原因： 设置不正确，也可能是高梯度区域 解决方法：找到更好的设置区域重新设置 数据处理：裁剪峰值后应用零平均值
测量中菜单
完成和镜像 完成网格 完成测量 改变步速 后退一段路程 后退一个位置 输入虚拟 删除该网格 换码继续 完成当前测量，从返还虚拟数值开始 用虚拟值完成网格 用虚拟值完成测量 可以在测量过程中的任何时候 允许重复测量 顺次移除单个数值 输入单个虚拟数值 移除当前测量网格 回到以前中间状态
测量方法---测量方法---- 开始点
Grad601Grad601-1单探头版本通常用于 管线、电缆、废弃垃圾桶和考古点 等定位应用。Grad601等定位应用。Grad601-2 双探头版 本可以大约节省一半的时间完成地 球物理勘查。两种型号都有一个大 容量固化闪存，可以为提高勘探效 率而快速的下载数据。
Grad601提供了线性范围达100nT，分 Grad601提供了线性范围达100nT，分 辨率0.1nT和1000nT，分辨率1nT的两种量 辨率0.1nT和1000nT，分辨率1nT的两种量 程。还可提供一种高达30000nT的压缩型量 程。还可提供一种高达30000nT的压缩型量 程响应。
该设备可以在勘查模式下操作，这种 情况，数据以覆盖测试点的平行或“ 情况，数据以覆盖测试点的平行或“Z”型路 径记录；或者作为搜寻工具以扫描模式记 录，此种情况不记录数据，但带声音报警 功能。数据记录可以是连续的，或者以单 点方式记录。扫描模式用于定位考古特征， 管线，电缆和废物填埋以及未暴露的军用 品等。在扫描模式时，警报阈值可调整。
两种品牌的对比
上面： 上面：Caesium Gradiometer 采样：0.5× 采样：0.5×0.125m 密度：4 密度：4 下面：Grad601下面：Grad601-2 采样：1 采样：1×0.25m 密度：1 密度：1
梯度仪1米的垂直梯度间隔和0.75米间隔比较图 梯度仪1米的垂直梯度间隔和0.75米间隔比较图
第一次行进的可能开始点 始终顺时针方向
绘图时第一次行进的方向 始终开始于左手上角
测量方法---测量方法---- 网格布置
测量方法----网格组装 测量方法----网格组装
测量方法----行进穿越 测量方法----行进穿越
单探头操作（1 单探头操作（1米线）
双探头操作（1米线） 双探头操作（1
双探头平行测量每米2 双探头平行测量每米2线
原始数据 零平均值应用 插入应用
一个在考古上的应用实例
课题介绍
2005年，Howard 2005年，Howard Williams 和Sam turner发 turner发 表了一遍题目为<<Stokenham, 表了一遍题目为<<Stokenham, Devon: 2005年的 2005年的 考古测量和挖掘>>的报告，该报告记录了他们 考古测量和挖掘>>的报告，该报告记录了他们 对位于Devon 南部的Stokenham教堂进行考古研 对位于Devon 南部的Stokenham教堂进行考古研 究所取得的阶段性的成果。 其中用到了Grad 601，把它作为地球物理测 其中用到了Grad 601，把它作为地球物理测 量方法重要的实施工具，对土壤进行磁场测量， 演示了正负异常，数据测量和采集，两种测量 方法并用排除杂质干扰等，得出了很多重要结 果，譬如发现了沟渠，确定了城墙边界位置， 庄园位置等。
双磁通门磁力仪
Grad601 用于浅滩地球物理勘 探的高分辨率垂直分 量梯度磁力仪
Grad601 磁力仪具体介绍
Grad601是一款垂直分量的磁通门磁 Grad601是一款垂直分量的磁通门磁 力仪，由数据记录器，电池组和一只或两 只安装在硬质携带杆上的Grad-01-1000圆 只安装在硬质携带杆上的Grad-01-1000圆 柱状探头组成。每一个探头包含两个垂直 相隔1 相隔1米的磁通门磁力计。该系统对深度响 应明显，而且特别稳定。梯度磁力仪的校 准可通过简单的按键控制消除通常由于仪 器的机械改变导致的不稳定现象。
地球物理测量方法
在挖掘之前，对需要 被调查的区域用地球物理 测量方法进行探测。用 Bartington公司的 Bartington公司的 gradiometer601测量磁场。 gradiometer601测量磁场。 该梯度仪提供了很有价值 的方法，演示了一系列正 负异常。为了在挖掘和扩 展时能充分地考虑到所有 特性，决定调查30 m× 特性，决定调查30 m× 30 m的区域。
在挖掘期间，庄园的大部分区域要选用 grad601进行测量，可以每1 grad601进行测量，可以每1 m ×0.5 m 进行 一次采集记录，存储到20 m× 一次采集记录，存储到20 m×20 m 的格子 里。 挖掘前的地球物理测量经验告诉我们， 因为地下的地质形态和表土里大量的页岩 和建筑碎片，所以地球物理测量不可能揭 示考古特性。而且，如此大的区域也使得 进行全面电阻测量既消耗时间，也极有可 能是无用的操作。
勘查数据可以以 10、20或者30平方米 10、20或者30平方米 网格方式保存。256kB的固化闪存是充足的， 网格方式保存。256kB的固化闪存是充足的， 例如，能够记录30个30x30米，每条线间隔 例如，能够记录30个30x30米，每条线间隔 1米，每米读数4次的网格。软件用于从数 米，每米读数4 据记录器通过RS232下载数据到PC，并且可 据记录器通过RS232下载数据到PC，并且可 以以三种格式中的任何一种保存数据，用 于后续数据处理。下载满内存数据的时间 小于7 小于7分钟。
Grad601 产品特征
电子调整 125k读数（双阵列） 125k读数（双阵列） 声音输出 勘查步伐可变 低电量消耗－操作时间达 24小时（双阵列） 24小时（双阵列） 扫描阈值可调 可选择0.1nT或者1nT分辨 可选择0.1nT或者1nT分辨 率快速下载——最大6.5分 率快速下载——最大6.5分 钟 自动平均 内置式充电器 可忽略的数据偏移 适合深部异常的1 适合深部异常的1米间隔 每米1 每米1到4线 每测线每米1 每测线每米1到8个读数 固化内存 50Hz/60Hz电源线抑制 50Hz/60Hz电源线抑制 模块化设计 电池指示计 可选择的数据输出格式 勘查或扫描模式
测量的初步结果
在所述的挖掘区域得到一 系列的正电磁异常，这一现象 延伸到测量区域的东南方向。 这也许是沟渠和凹坑，其中有 一些可以和随后挖掘鉴定出的 史前沟渠和中世纪的城墙联系 起来。 发现了庄园的边界和有可 能的建筑物。其中还有在调查 区域最北端的一个西北/ 区域最北端的一个西北/东南方 向的建筑，一系列沟渠，还有 一个区域体现出了浓重的庄园 房屋的性质。
双探头平行测量每米4 双探头平行测量每米4线
Grad601 数据下载
操作软件
下载执行之字到平行的转换程序 用于数据处理的解释和呈现的绘图软件 典型的绘图软件包含如下特征 峰值 漂移校正 网格集合、旋转 高低通滤波、插值 “灰度”转变 灰度” 测量数据记录、存档 统计分析 等等
数据处理
两个测量问题及校正
磁通门磁力仪在1公顷的罗马诺----英格兰遗址的测 磁通门磁力仪在1公顷的罗马诺----英格兰遗址的测 量结果对比
使用0.5米的磁通门磁力仪 使用0.5米的磁通门磁力仪 轻微揭示地下性征
使用双探头1 使用双探头1米的磁通门磁力仪 显示详细信息
Grad601 的刻度
梯度仪在较低的梯度区域标记刻度，在那些区域通常使用 扫描模式。按照设定好的项目，每经过五个位置，操作探 头下方的控制按钮执行一次校正，用时不到五分钟。