遥感地质勘查技术的发展趋势浅析

摘 要：通过对遥感技术和遥感地质发展现状和发展趋势的分析，以经济和社会可持续发展对矿产资源、能源和地质信息的重大需求为牵引，以地质理论、地球系统理论和复杂性科学理论为指导，应用技术系统和卫星数据采集与地质应用服务系统、全数字化综合航空遥感集成与信息服务系统两大信息服务系统的遥感地质发展战略目标。

关键词：遥感地质；勘查技术；研究领域

一、遥感地质技术和应用的发展趋势

1.遥感技术的发展。遥感传感器频谱范围的不断拓宽，新型传感器的不断推出，分辨率（空间、光谱、时间、辐射）的不断提高，不仅极大地提高了遥感的观测尺度、对地分辨本领和识别精细程度，而且使遥感的数据处理、信息提取和工作方法都发生了一些质的变化和飞跃，将遥感技术和应用推向了一个新的高度。遥感探测分辨率的提高，使探测地物的精细特征成为可能。地物的特征包括三大方面：一是地物的几何特征，二是地物的物质组成和物质成分，三是地物的演化特征。对这些特征的精细探测分别依靠高空间分辨率遥感、高光谱遥感和高时间分辨率遥感。

近年来，遥感数据的空间分辨率不断提高，使地物精细的空间特征，包括地物的大小、形状、阴影、空间分布、纹理结构、与其它地物的空间关系等，在遥感图像上一览无余。在高空间分辨率遥感图像上，地物的空间特征在地物识别中越来越占据主导地位，而在中、低分辨率图像识别中起主要作用的色调及统计特征将退居次要的或辅助的地位。高光谱技术的兴起与发展，使遥感从鉴别发展到对地物的直接识别。高光谱遥感的最大特点是可以获得和重建像元光谱，从而依据光谱特征直接识别地物类型、地物组成以致地物的成分，反演地物的物理、化学参量。随着光谱分辨率的提高，地物的光谱特征在识别中越来越占据主导地位，工作方法则由图像分析转变为以谱分析为主的图谱结合模式，并使遥感应用逐渐摆脱“看图识字”阶段，而越来越依赖于对地物波谱特征的定量分析和理解。

2.遥感地质的发展趋势。（1）高光谱矿物填图技术的发展和深化。矿物填图可以说是高光谱最成功的，也是最能发挥其优势的应用领域，它使遥感地质由识别岩性发展到识别单矿物以至矿物的化学成分及晶体结构。在可见-短波红外谱段，识别的矿物主要为等过渡元素的氧化物和氢氧化物、含羟基矿物、碳酸盐矿物以及部分水合硫酸盐矿物，可识别的矿物可达近40种。而使用中-热红外谱段，有可能识别绝大多数的矿物类型。矿物填图不仅可以直接识别与成矿作用密切相关的蚀变矿物，圈定找矿靶区，指导和帮助找矿还可根据矿物的空间分带、典型矿物或标志矿物的成分及结构变化，推断成岩成矿作用的温压条件、热动力过程、热液运移和岩浆分异的时空演化，恢复成岩成矿历史，建立不同矿床的成矿模型和找矿模型。矿物填图有可能成为继传统地质填图、遥感影像单元填图后新一轮地质填图的重要内容和手段。

（2）遥感地质学由定性步入定量化发展阶段。高光谱、高分辨率、热红外多/高光谱、雷达干涉、激光雷达、GPS、POS系统等技术的兴起和发展，使遥感地质学不再局限于基于图像色调与纹理特征的目视解译，而继表层遥感应用领域之后，逐渐步入了定量化发展阶段。遥感地质定量化主要包括：①地质体及地质目标的自动识别；②地质体几何参数及其变化的定量量测或量化估计，如地质体或地质构造产状滑坡滑动方向、滑动距离和滑动体积，地表形变量和形变速率等；③地质体成分，主要是组成岩石的基本成分——矿物丰度和化学成分的定量反演；④以遥感信息为主要信息源的遥感地质定量应用模型，包括物理模型、经验模型、统计模型、模糊模型及灰色模型等，如岩性岩相的划分与地质制图模型、成矿模型、找矿预测模型、矿产资源评价模型、矿山环境监测模型以及地质环境评价模型等。

（3）技术集成和应用技术体系构建。地球是一个复杂的开放巨系统，将地球科学作为系统科学，以整体论和系统论的观点研究地球已成为地球科学家的共识。对地观测技术以其宏观性、区域性、综合性、多尺度及高频度，已成为地球系统科学研究不可缺少的手段。系统论的奠基人钱学森院士指出，研究开放复杂系统和复杂性科学的方法是“从定性到定量的综合集成方法”。以复杂性科学理论方法开展技术集成，构建应用技术体系，建设应用技术系统将成为当前遥感应用发展的主流。对于遥感地质应用而言，笔者认为，在目前的发展阶段，技术集成和应用系统建设主要有以下两种类型。

①应用技术系统。针对特定的应用领域，根据不同遥感手段和不同技术方法的特点，将多种遥感技术、多种遥感信息及多种数据处理信息提取方法有机地加以优化组合，集成为优势互补、协同作业的应用技术体系，以提高整体应用的水平、成效和技术经济效益。如遥感地质调查与地质找矿技术系统、地质灾害调查和监测技术系统、地质环境调查和评价技术系统等。

②业务运行系统。针对特定的应用目标，将遥感数据及辅助数据和环境数据的采集、数据处理、信息提取、信息分析、专家知识、应用模型、真实性检验、信息服务等技术环节和技术方法，按专业要求和统一标准加以集成，形成具有业务化运行能力的运营系统。如矿物填图系统、地面沉降监测系统及矿山资源开发多目标遥感监测系统等。

（4）遥感服务由以数据服务为主向技术服务和信息服务转变。与遥感地质应用技术系统，特别是业务运行系统建设同步，遥感向社会所提供的服务也将由数据服务为主逐渐向数据、技术和信息综合服务转变。

二、遥感地质发展的战略目标

遥感地质应用由单技术向技术体系集成和建设业务运行系统方向转变；遥感地质服务由以数据服务为主向数据、技术和信息的综合服务转变。形成包括地面、航空和航天3个层次的遥感地质对地立体观测技术体系。

1.两大信息服务系统

（1）卫星数据采集和地质应用服务系统。发展适宜于遥感地质勘查和监测的高光谱与高空间分辨率遥感卫星，建设和完善相配套的地面数据处理系统、地质应用技术系统、业务运行系统和信息服务系统。

（2）全数字化综合航空遥感信息服务系统。建立包括数字摄影、高光谱、激光雷达、高精度POS定位的全数字化的综合航空遥感技术体系和标准化的航空遥感技术服务系统。该系统具有较强的机动和应急反应能力，与卫星数据采集和应用服务系统相互补充，可为遥感地质工作提供稳定的、现时的数据保障，为地质找矿、地质灾害及地质环境监测提供客观可靠的数据、技术和信息服务。

2.信息基础设施和支撑系统的建设

（1）遥感全谱段光谱实验室的建设；（2）遥感地质实验场的建立与建设；（3）岩矿波谱数据库、知识库和方法库的建设；（4）自主知识产权的行业或专业遥感图像分析系统；（5）全谱段地面光谱仪、地面光谱（反射、发射）成像仪的研制；（6）与高校和研究所联合筹划和建设硕士、博士生实习基地和博士后流动站。（7）制定有关的技术规定、规范和标准。

作者简介：侯鹏，男，1973—，助理工程师，现工作于黑龙江省第六地质勘察院。

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