当遥感与地质相遇(下)

上一期【微课堂】重点介绍了遥感与地质的经典结合——遥感找矿的原理、特色与发展历程

。本期内容带你了解遥感找矿技术面临的新挑战。

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遥感找矿面临的新挑战

随着地质勘查工作的发展,地表未探明矿体露头越来越少,预测和寻找深部矿产资源已成为必然,并发展成为当前地球科学研究的前缘领域之一,倍受国际关注。我们国家从“十三五”开始实施的国家重点研发计划项目,主要侧重于深地勘查方面,而受制于电磁波特性所获得的遥感信息主要反映的是地表信息,遥感本身已很难提供非常有效的信息用于单独解决地下找矿问题。但是,矿产资源形成过程的复杂性和时空分布的不均匀性决定了矿产资源预测与评价的挑战性和风险性。深部矿产资源预测与评价面临找矿难度大、成功率低和成本高等巨大挑战,并且地下与地表具有密切的关联性,因此需要遥感发挥其独特作用,用于三维空间矿产资源勘查的综合研究工作。

20世纪末以来,随着数字地球战略思想的提出和现代信息技术取得新进展,怎样将数字地球的理论方法和现代信息技术的新进展引入地质勘查领域、如何应用现代信息技术的新进展进一步解决矿产资源问题引起了科学界的关注。在数字地球框架下,利用三维可视化技术、虚拟现实技术、仿真模拟技术、深度学习技术等,将遥感技术与地质领域传统方法技术及其它现代信息技术相结合,为遥感找矿带来了新的契机。它的核心是遥感信息的拓展应用、信息化、智能化,它的目的是最大限度地利用信息资源,以提高矿产资源的勘查效果,目标是加速遥感信息产业化的进程,促进地质工作的现代化。它主要包括几个方面。

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遥感找矿机理研究

陈述彭院士晚年曾对遥感在地质找矿领域的应用做过精辟的论述,认为应该将遥感应用从技术层面提升到科学层面,面对盲矿和深部找矿的难题,遥感应用须从遥感“技术索引”的思路走出来,从“控矿构造”迈向与成矿机理研究相结合的高度。遥感必须与物化探、磁力、重力、地震等探矿方法相结合,进一步重视地热、地气的热力作用,深入研究生物地球化学效应、地球化学填图方法、生物成矿和数字地质空间统计分析方法,加深对地表成矿信息的理解和诠释,才能由此及彼、由表及里,从地球系统科学与地质信息科学的深度做出科学的推论和预测。

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信息提取、融合和建模从定性到定量

传统遥感找矿过程中,遥感示矿信息的提取以及其与地球物理、地球化学、地质学相关信息融合建模的过程主要以定性化和半定量化为主。近年来伴随着高光谱、干涉雷达(InSAR)、激光雷达(LiDAR)等技术的兴起与发展,遥感逐渐可以直接识别地物类型、组合、成分等,并可以直接反演地物的物理、化学参量,遥感逐渐进入定量化的发展阶段。近几年随着大数据分析、深度学习、机器学习等技术的进步,地物化遥多元信息融合以及遥感找矿模型的建立也进入到定量化的阶段,并向智能化方向发展。

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星-空-地一体化的数字遥感找矿体系

大力发展星载和航空遥感技术系统,将航天、航空、地面、地下等遥感数据整合集成,并与航空物探、地面物探、地下物探、地球化学、矿产资源等信息数据集合,在“数字地球”战略思想指导下,在“光谱地壳”计划的支持下,将遥感技术从二维引向多维,从地表引入深部三维找矿,构建数字虚拟模型,建立星-空-地一体化的数字遥感找矿体系。

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遥感与地质的经典结合

一直以来,地质矿产勘查工作都是国民经济建设的“先行官”,尤其是我国经济持续快速发展,相关能源和原材料需求一直很大。而我国很多地区的地理环境并不适合开展相关地面勘查工作,一线地质勘查人员需要付出大量的时间和精力,甚至牺牲自己的生命。因此地质矿产行业是我国最早应用遥感技术的部门之一,而遥感找矿又是“遥感地质学”中开展最早、应用范围最广泛的方向,在边远省份以及自然条件恶劣的地区,遥感技术发挥了重要的作用。随着工作的逐渐开展,在全国范围内开展了标准化的区域遥感地质调查,形成了一系列的行业标准。通过近50年的发展,遥感找矿为我国现代化建设做出了重要贡献,取得了重大成就,也始终是我国遥感技术应用最为活跃、成果最为显著的领域之一。由于遥感找矿属于跨专业研究,还可以有效地增强不同部门之间的横向联合和交流,互相支持,发挥行业的综合优势。

遥感地质在我国应用时间虽不长,在各方面已取得了明显的成效。遥感资料的宏观性和信息的丰富性,在各种地质方法中是独特的,记录了许多过去人们无法察觉的自然现象。对这些客观现象的深入研究,必将揭示出一些迄今未被人们认识的重要地质规律或解决一些长期未能解决的地学问题。科技发展趋势表明,遥感将成为地质工作中一种必不可少的先导方法。

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