把脈地質(zhì)環(huán)境 服務(wù)國(guó)計(jì)民生

劉榮

地質(zhì)環(huán)境空間信息提取技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測(cè)和分析的技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于成礦環(huán)境/礦山地質(zhì)環(huán)境、城市地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估等領(lǐng)域。

王欽軍，中科院遙感與數(shù)字地球研究所研究員，博士，主要從事有利成礦地質(zhì)環(huán)境空間信息提取與評(píng)價(jià)及地質(zhì)災(zāi)害空間信息提取與評(píng)估方面的研究，多次被評(píng)為“先進(jìn)個(gè)人”和“優(yōu)秀職工”，榮獲測(cè)繪科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)。其成果多次應(yīng)用于災(zāi)害信息提取與災(zāi)情評(píng)估、遙感找礦等。

近期，王欽軍接受本刊專訪，詳細(xì)介紹了我國(guó)地質(zhì)環(huán)境空間信息提取技術(shù)相關(guān)問(wèn)題及發(fā)展現(xiàn)狀。

服務(wù)礦產(chǎn)勘查

指導(dǎo)災(zāi)情評(píng)估

據(jù)王欽軍介紹，地質(zhì)環(huán)境是影響人類生存、發(fā)展的地殼表層地質(zhì)體及其活動(dòng)的總稱，包括了各種巖土及礦產(chǎn)資源、地質(zhì)地貌景觀和各種地質(zhì)作用及其所造成的地質(zhì)災(zāi)害等。

王欽軍及其團(tuán)隊(duì)的研究成果被廣泛用于礦產(chǎn)勘查和災(zāi)害評(píng)估等領(lǐng)域。他表示，在礦產(chǎn)資源勘查方面，利用地質(zhì)環(huán)境空間信息提取技術(shù)，研究人員能提取構(gòu)造、巖性、蝕變等示礦要素信息，并根據(jù)它們的空間展布規(guī)律及其與礦點(diǎn)的關(guān)系進(jìn)行特征分析，建立“成礦信息空間分析與預(yù)測(cè)模型”，從而快速圈定找礦靶區(qū)，服務(wù)礦產(chǎn)資源勘查。

在災(zāi)情評(píng)估領(lǐng)域，借助這項(xiàng)技術(shù)能夠結(jié)合紋理、色調(diào)、高程等因子，利用遙感技術(shù)提取與地層、構(gòu)造、巖性等地質(zhì)、地貌因子，并根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害空間分布特征、規(guī)模，快速對(duì)災(zāi)情進(jìn)行評(píng)估，建立地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估與預(yù)測(cè)模型，為災(zāi)后應(yīng)急、災(zāi)后救援與治理等提供指導(dǎo)。

王欽軍認(rèn)為，無(wú)論是礦產(chǎn)勘查還是災(zāi)情評(píng)估，都事關(guān)國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。有了這項(xiàng)技術(shù)的支持，研究人員就能像醫(yī)生那樣為地質(zhì)環(huán)境把脈，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有效信息，提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

但是，醫(yī)生面對(duì)不同患者會(huì)采取不同方法，而利用地質(zhì)環(huán)境空間信息提取技術(shù)找礦和進(jìn)行災(zāi)情評(píng)估也不盡相同。

首先，兩者地質(zhì)體所處的時(shí)代及表現(xiàn)形式不同，前者距今少則幾百萬(wàn)年多則上億年，而后者就在當(dāng)下，因此信息提取的側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別。其次，找礦關(guān)注的是礦點(diǎn)或礦化點(diǎn)，需要建立基于多源遙感數(shù)據(jù)的有利成礦地質(zhì)環(huán)境預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合地面調(diào)查實(shí)現(xiàn)對(duì)礦產(chǎn)資源的遙感探測(cè)。但災(zāi)情評(píng)估則側(cè)重應(yīng)急，需要發(fā)展基于高分遙感數(shù)據(jù)的災(zāi)情信息快速提取與評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)速度和時(shí)間的要求較高。

突破技術(shù)瓶頸

滿足行業(yè)需求

王欽軍及其團(tuán)隊(duì)參與過(guò)汶川地震、玉樹(shù)地震、舟曲泥石流等重大地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)情評(píng)估，尤其是在玉樹(shù)地震應(yīng)急監(jiān)測(cè)中，他當(dāng)時(shí)所在的中科院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心被中共中央、國(guó)務(wù)院、中央軍委授予“全國(guó)抗震救災(zāi)英雄”集體稱號(hào)。

自這些重大地質(zhì)災(zāi)害后，王欽軍明顯感受到，基于遙感數(shù)據(jù)發(fā)展地質(zhì)空間信息提取技術(shù)在我國(guó)得到了前所未有的重視和關(guān)注，這給了團(tuán)隊(duì)極大的動(dòng)力和信心。

多年來(lái)，他們積極承擔(dān)“泥石流物源區(qū)土壤分散性高光譜探測(cè)方法研究”、“新疆及中亞礦產(chǎn)資源遙感找礦信息識(shí)別與挖掘技術(shù)”等多個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，面向我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的重大需求，針對(duì)地質(zhì)環(huán)境開(kāi)發(fā)與保護(hù)中的復(fù)雜問(wèn)題開(kāi)展綜合研究，突破和解決了眾多困擾我國(guó)該領(lǐng)域發(fā)展的技術(shù)瓶頸，取得了一系列創(chuàng)新成果。

其中，礦物組分精細(xì)鑒別方法在礦產(chǎn)資源勘查中發(fā)揮著“指示劑”的作用，被成功應(yīng)用于國(guó)土資源部、國(guó)家科技支撐計(jì)劃等項(xiàng)目。地質(zhì)工作者利用此方法，能夠?qū)ΦV物名稱及含量進(jìn)行精細(xì)鑒別，從而揭示礦床類型、成礦物質(zhì)的富集規(guī)律和礦床形成過(guò)程，提高礦物識(shí)別精度。該方法已通過(guò)國(guó)家級(jí)專業(yè)軟件機(jī)構(gòu)測(cè)評(píng)，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

光譜能級(jí)匹配地質(zhì)環(huán)境空間信息提取系列方法，被成功應(yīng)用于“高光譜遙感目標(biāo)識(shí)別與特征參數(shù)提取”、“蝕變礦物信息提取與成礦預(yù)測(cè)”等項(xiàng)目研究中，具有精度高、速度快、適用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，有效提升了地質(zhì)環(huán)境空間信息提取方法的智能化程度。

此外，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的礦產(chǎn)資源地質(zhì)環(huán)境多尺度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能提高地下資源地質(zhì)環(huán)境參數(shù)的提取精度，實(shí)現(xiàn)區(qū)域、礦床和礦點(diǎn)尺度下的巖性、構(gòu)造、蝕變礦物定量化提取和靶區(qū)圈定，被廣泛用于巖性信息提取、成礦地質(zhì)條件與找礦潛力分析等領(lǐng)域，有效推動(dòng)了地質(zhì)找礦技術(shù)的發(fā)展。

針對(duì)陸表地質(zhì)環(huán)境高精度遙感監(jiān)測(cè)中所面臨的影響因素多樣性和災(zāi)情評(píng)估的復(fù)雜性問(wèn)題，王欽軍團(tuán)隊(duì)建立了先進(jìn)的“陸表地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)估模型”，實(shí)現(xiàn)了陸表地質(zhì)環(huán)境危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，解決了陸表地質(zhì)環(huán)境高精度監(jiān)測(cè)與災(zāi)情快速預(yù)警問(wèn)題，并被廣泛用于礦區(qū)災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)與防治、工業(yè)固體廢物信息提取、工程地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，對(duì)提升我國(guó)災(zāi)害應(yīng)對(duì)與防御能力，提高災(zāi)害管理和預(yù)警水平具有重要意義。

完善轉(zhuǎn)化平臺(tái)

實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展

王欽軍及團(tuán)隊(duì)是我國(guó)最早將空間信息技術(shù)用于地質(zhì)找礦與地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的專業(yè)隊(duì)伍，長(zhǎng)期承擔(dān)國(guó)家科技攻關(guān)、中科院重大礦產(chǎn)資源勘查方面的科研項(xiàng)目，在礦床資源勘查理論、技術(shù)與方法以及找礦應(yīng)用等方面取得系列成果。近年來(lái)，利用高分（高光譜、高空間分辨率）遙感技術(shù)，不到2個(gè)月他們便連續(xù)發(fā)現(xiàn)了謝米斯臺(tái)銅礦化帶、阿吾斯奇礦化集中區(qū)等30多處礦化點(diǎn)。

他表示，我國(guó)地質(zhì)環(huán)境空間信息提取技術(shù)的水平并不比發(fā)達(dá)國(guó)家低，但這不表示可以松懈。由于我國(guó)資源環(huán)境問(wèn)題復(fù)雜、受環(huán)境影響因素多，且地質(zhì)要素本身礦物成分與結(jié)構(gòu)復(fù)雜、光譜混合嚴(yán)重，我國(guó)該領(lǐng)域仍存在一些問(wèn)題需要解決。

在他看來(lái)，首要問(wèn)題是空間信息技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)學(xué)科之間的融合、交叉不夠，沒(méi)有形成更高層次的跨學(xué)科的完整科技轉(zhuǎn)化平臺(tái)，如完備的地質(zhì)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，易用的地質(zhì)環(huán)境模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)軟件，有效的高空間、高光譜遙感找礦數(shù)據(jù)源，高精度近實(shí)時(shí)的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)與預(yù)警平臺(tái)等。

對(duì)于科研人員來(lái)說(shuō)，如何在光譜混合嚴(yán)重的條件下，實(shí)現(xiàn)高精度圈定找礦靶區(qū)，減少野外工作量，提高礦產(chǎn)資源勘查水平;如何利用遙感實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，服務(wù)國(guó)家減災(zāi)事業(yè)，造福人民，這都是未來(lái)要著重考慮的事情。

對(duì)于地質(zhì)環(huán)境空間信息提取技術(shù)未來(lái)的發(fā)展，王欽軍認(rèn)為自動(dòng)化、智能化將會(huì)成為主流方向。他希望國(guó)家能夠發(fā)射高空間、高光譜遙感找礦衛(wèi)星，助力科研人員突破高精度礦產(chǎn)資源勘查所需的數(shù)據(jù)源瓶頸，研發(fā)高精度成礦地質(zhì)要素信息提取技術(shù)和靶區(qū)圈定模型;瞄準(zhǔn)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，發(fā)射高精度地球靜止衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的動(dòng)態(tài)觀測(cè)和重大地質(zhì)事件（如地震、滑坡、泥石流等）的預(yù)報(bào)、預(yù)警;建立地質(zhì)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，發(fā)展成礦預(yù)測(cè)理論和災(zāi)害預(yù)測(cè)、預(yù)警模型，共同促進(jìn)我國(guó)地質(zhì)環(huán)境空間信息提取技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。