在小地磁倾角条件下进行航空磁测时,会面临一些特殊的误差源,影响磁场测量和航磁补偿的精度。其中最为显著的是光泵磁力仪的转向差,在小地磁倾角条件下光泵磁力仪光轴和地磁场之间的夹角很容易处于光泵磁力仪的“死区”附近,磁场与输出信号失去了线性关系;同时,在整段磁测数据中异常数据点/段的数量也相应增加,因此在数据处理方法和工具上也提出了更高的要求。本文针对小地磁倾角条件下航空磁测的关键问题,分别研究了光泵磁力仪转向差校准和磁测数据处理等关键问题,并开发了相关的数据处理软件。论文完成的主要创新性工作主要包括:首先,推导了光泵磁力仪转向差的数学模型,提出了面向小地磁倾角条件下航空磁测应用的光泵磁力仪转向差校准方法。根据光泵磁力仪光轴与地磁场夹角与磁力仪输出信号之间的关系,提出了小地磁倾角航空磁测应用条件下的光泵磁力仪转向差校准及补偿方法;第二,根据实际航空磁测系统的组成条件以及所提出的转向差校准方法,设计了基于地面无磁实验平台的光泵磁力仪转向差校准实验方案,通过地面试验获取了真实地磁场条件下铯光泵磁力仪转向差与地磁场欧拉角之间的关系,进而根据转向差补偿方法进行校准和补偿,实验数据表明了所提出方法的有效性;第三,针对小地磁倾角条件下航空磁测数据异常数据点/段较多对的情况,提出了基于样本空间划分的航磁数据自动筛选算法和基于方差扰动的机动动作划分算法,实现了异常数据的自动筛选和校准机动动作的自动识别,从而提高了航空磁测数据的整体质量,并为航磁补偿系数的求解奠定了优质数据的基础,提高了航磁补偿的精度;第四,面对小地磁倾角条件下航磁补偿数据处理与分析的需求,设计开发了航磁数据后处理与分析软件平台,将转向差补偿、航磁数据自动筛选、航磁干扰补偿等关键算法集成到软件中,并从软件人机交互设计的角度规范了航磁数据后处理的流程,为航空磁测数据的分析和相关研究提供了一个高效的辅助分析软件平台。