《科技创新与品牌》杂志社创新成果

把脉地质环境 服务国计民生

  地质环境空间信息提取技术是一种实现地质环境调查、监测和分析的技术手段,广泛应用于成矿环境/矿山地质环境、城市地质环境、地质灾害灾情评估等领域。
  王钦军,中科院遥感与数字地球研究所研究员,博士,主要从事有利成矿地质环境空间信息提取与评价及地质灾害空间信息提取与评估方面的研究,多次被评为“先进个人”和“优秀职工”,荣获测绘科技进步二等奖等奖励。其成果多次应用于灾害信息提取与灾情评估、遥感找矿等。
  近期,王钦军接受本刊专访,详细介绍了我国地质环境空间信息提取技术相关问题及发展现状。

2012年额济纳野外考察


  服务矿产勘查
  指导灾情评估

  据王钦军介绍,地质环境是影响人类生存、发展的地壳表层地质体及其活动的总称,包括了各种岩土及矿产资源、地质地貌景观和各种地质作用及其所造成的地质灾害等。
  王钦军及其团队的研究成果被广泛用于矿产勘查和灾害评估等领域。他表示,在矿产资源勘查方面,利用地质环境空间信息提取技术,研究人员能提取构造、岩性、蚀变等示矿要素信息,并根据它们的空间展布规律及其与矿点的关系进行特征分析,建立“成矿信息空间分析与预测模型”,从而快速圈定找矿靶区,服务矿产资源勘查。
  在灾情评估领域,借助这项技术能够结合纹理、色调、高程等因子,利用遥感技术提取与地层、构造、岩性等地质、地貌因子,并根据地质灾害空间分布特征、规模,快速对灾情进行评估,建立地质灾害灾情评估与预测模型,为灾后应急、灾后救援与治理等提供指导。
  王钦军认为,无论是矿产勘查还是灾情评估,都事关国民经济命脉和人民生命财产安全。有了这项技术的支持,研究人员就能像医生那样为地质环境把脉,及时发现有效信息,提供有价值的数据,促进相关行业的发展。
  但是,医生面对不同患者会采取不同方法,而利用地质环境空间信息提取技术找矿和进行灾情评估也不尽相同。
  首先,两者地质体所处的时代及表现形式不同,前者距今少则几百万年多则上亿年,而后者就在当下,因此信息提取的侧重点有所区别。其次,找矿关注的是矿点或矿化点,需要建立基于多源遥感数据的有利成矿地质环境预测模型,并结合地面调查实现对矿产资源的遥感探测。但灾情评估则侧重应急,需要发展基于高分遥感数据的灾情信息快速提取与评价技术,对速度和时间的要求较高。

  突破技术瓶颈
  满足行业需求

  王钦军及其团队参与过汶川地震、玉树地震、舟曲泥石流等重大地质灾害的灾情评估,尤其是在玉树地震应急监测中,他当时所在的中科院对地观测与数字地球科学中心被中共中央、国务院、中央军委授予“全国抗震救灾英雄”集体称号。
  自这些重大地质灾害后,王钦军明显感受到,基于遥感数据发展地质空间信息提取技术在我国得到了前所未有的重视和关注,这给了团队极大的动力和信心。
  多年来,他们积极承担“泥石流物源区土壤分散性高光谱探测方法研究”、“新疆及中亚矿产资源遥感找矿信息识别与挖掘技术”等多个国家自然科学基金、国家科技支撑计划项目,面向我国经济发展和地质环境保护的重大需求,针对地质环境开发与保护中的复杂问题开展综合研究,突破和解决了众多困扰我国该领域发展的技术瓶颈,取得了一系列创新成果。
  其中,矿物组分精细鉴别方法在矿产资源勘查中发挥着“指示剂”的作用,被成功应用于国土资源部、国家科技支撑计划等项目。地质工作者利用此方法,能够对矿物名称及含量进行精细鉴别,从而揭示矿床类型、成矿物质的富集规律和矿床形成过程,提高矿物识别精度。该方法已通过国家级专业软件机构测评,在国内处于领先地位。
  光谱能级匹配地质环境空间信息提取系列方法,被成功应用于“高光谱遥感目标识别与特征参数提取”、“蚀变矿物信息提取与成矿预测”等项目研究中,具有精度高、速度快、适用范围广等优势,有效提升了地质环境空间信息提取方法的智能化程度。
  此外,团队研发的矿产资源地质环境多尺度遥感监测系统,能提高地下资源地质环境参数的提取精度,实现区域、矿床和矿点尺度下的岩性、构造、蚀变矿物定量化提取和靶区圈定,被广泛用于岩性信息提取、成矿地质条件与找矿潜力分析等领域,有效推动了地质找矿技术的发展。
  针对陆表地质环境高精度遥感监测中所面临的影响因素多样性和灾情评估的复杂性问题,王钦军团队建立了先进的“陆表地质环境遥感监测与评估模型”,实现了陆表地质环境危险性评价,解决了陆表地质环境高精度监测与灾情快速预警问题,并被广泛用于矿区灾害遥感监测与防治、工业固体废物信息提取、工程地质环境评价等领域,对提升我国灾害应对与防御能力,提高灾害管理和预警水平具有重要意义。

王钦军参加2013年第七届中科院—新疆科技合作洽谈会

  完善转化平台
  实现创新发展

  王钦军及团队是我国最早将空间信息技术用于地质找矿与地质灾害领域的专业队伍,长期承担国家科技攻关、中科院重大矿产资源勘查方面的科研项目,在矿床资源勘查理论、技术与方法以及找矿应用等方面取得系列成果。近年来,利用高分(高光谱、高空间分辨率)遥感技术,不到2个月他们便连续发现了谢米斯台铜矿化带、阿吾斯奇矿化集中区等30多处矿化点。
  他表示,我国地质环境空间信息提取技术的水平并不比发达国家低,但这不表示可以松懈。由于我国资源环境问题复杂、受环境影响因素多,且地质要素本身矿物成分与结构复杂、光谱混合严重,我国该领域仍存在一些问题需要解决。
  在他看来,首要问题是空间信息技术领域相关学科之间的融合、交叉不够,没有形成更高层次的跨学科的完整科技转化平台,如完备的地质环境模拟实验室,易用的地质环境模拟与预测系统软件,有效的高空间、高光谱遥感找矿数据源,高精度近实时的地质环境灾害遥感监测与预警平台等。
  对于科研人员来说,如何在光谱混合严重的条件下,实现高精度圈定找矿靶区,减少野外工作量,提高矿产资源勘查水平;如何利用遥感实现地质灾害的实时动态监测,服务国家减灾事业,造福人民,这都是未来要着重考虑的事情。
  对于地质环境空间信息提取技术未来的发展,王钦军认为自动化、智能化将会成为主流方向。他希望国家能够发射高空间、高光谱遥感找矿卫星,助力科研人员突破高精度矿产资源勘查所需的数据源瓶颈,研发高精度成矿地质要素信息提取技术和靶区圈定模型;瞄准灾害易发区,发射高精度地球静止卫星,实现对重点区域的动态观测和重大地质事件(如地震、滑坡、泥石流等)的预报、预警;建立地质环境模拟实验室,发展成矿预测理论和灾害预测、预警模型,共同促进我国地质环境空间信息提取技术的创新发展。