航空物探遥感中心庆祝改革开放40周年实录

    自改革开放，特别是自党的十八大以来，自然资源部中国地质调查局航空物探遥感中心坚决贯彻党中央重大战略部署，在部、局党组的坚强领导下，瞄准国家需求，围绕亟需技术，坚持创新驱动，在航空地球物理勘查系统研发、自然资源监测、地质灾害防治等方面取得了一系列成果。 
    一、航空地球物理勘查系统 
    21世纪之初，我国航空地球物理勘探能力和技术装备受到国外技术封锁，远远难以满足应用要求——除航磁仪器外，其他技术装备都主要依赖进口，成为制约该项技术发展及大规模应用的瓶颈，国产化的航空地球物理勘查系统研发迫在眉睫。 
    在这样的背景下，航空物探遥感中心在“十一五”期间依托国家863计划重大项目“航空地球物理勘查技术系统”，组织国内外25家单位、51个研究团队、近500名科技人员，开展“产学研军用”结合的技术攻关，自主研发出我国首套航空重力测量系统、首套航磁梯度测量系统，首套直升机时间域航空电磁系统、首套航空物探和遥感综合勘查系统，打破了国外技术封锁。 
    在该项目设立的8个课题中，我国只在航空磁力方面有一些研究基础，但距离国际先进水平也还有一段距离。科研团队追求先进性与实用性的结合，以需求和实用为向导，优先补齐短板，制定了“理论和方法技术先行，重点突破、急需优先，硬、软件研发统筹，勘查系统先进性、配套性和实用性统一，边研究边应用”的联合攻关技术思路，经过长期攻关，突破了新型航空重力仪原理等4项重大理论问题；攻克了时间域电磁大功率发射等20项核心技术和装备研制关键技术，解决了航空重力信息提取等8项技术难题；自主研制成功航空重力仪、航磁梯度仪、时间域航空电磁仪和航空伽玛能谱仪等9种核心仪器、8种配套仪器和实验装置；开发出航空地球物理数据处理解释系统等9种专业软件；集成了具自主知识产权的时间域航空电磁勘查系统等6套单方法勘查系统，航空重/磁/遥感综合勘查系统等3套多方法综合勘查系统；开发了高分辨率航空物探等3种应用新技术，形成《航空磁测技术规范》等11个行业标准和技术要求；初步实现了我国航空地球物理仪器及其方法软件的国产化和工程化应用，建立了完整的航空勘查技术装备体系。

    这一整套具有自主知识产权的核心技术，显著提高了我国航空物探勘查系统的分辨率、稳定性和探测深度；增强了我国航空地球物理勘查技术装备自主创新能力，填补了航空重力、航磁多参量、时间域航空电磁和航空伽玛能谱测量系统研制等多项技术空白。 
    该项目荣获2016年度国家科学技术进步奖二等奖。共获得技术发明专利26项、实用新型专利13项，软件著作权22项；发表学术论文254篇；出版专著4部；培养研究生160多名，造就了一支具有创新能力、能打“硬仗”的专业人才队伍，该团队入选了首批“国家重点领域创新团队”，该项研究还荣获省部级科技奖一等奖以上奖励4项。 
通过“十一五”的攻关，我国不仅在航磁梯度和航空伽玛能谱测量系统研制等达到国际领先水平，航空地球物理勘查技术总体上更是达到了国际先进水平，为我国航空地球物理勘查技术的跨越式发展迈出了关键性的一步。 
    在“十一五”的基础上，航空物探遥感中心牵头的“十二五”期间国家“863”计划主题项目“航空地球物理勘查技术与装备”又继续攻关，取得了5项突破：突破航磁多参量测量系统研制关键技术，研制出航磁三分量勘查系统；突破航空重力测量系统研制和应用关键技术，研制出具国际一流水平的新型航空重力勘查系统；突破吊舱式时间域航空电磁勘查系统实用化的关键技术，实现勘查系统的工程化应用；突破航空物探遥感综合勘查关键技术，研制集成了完全国产化的航空磁/电磁/伽马能谱综合勘查系统和航空重/磁/遥感综合勘查系统；突破航空物探遥感数据综合处理关键技术，初步实现了航空物探与航空遥感数据的同平台处理。 
    在原有技术基础上，经过近十年攻关，我国航空地球物理勘查系统大部分装备实现了国产化和实用化，形成了系列具有自主知识产权的核心技术，显著地推进了我国航空地球物理技术装备的跨越式发展。研发的软件在全国地勘行业、高校等135家单位推广应用达1300余套，已成为本行业数据处理与质量评价的通用软件。研制的航磁三分量磁力、新型高精度航空重力、直升机吊舱式时间域航空电磁勘查系统等在应用中效果显著，加大了探测精度、提高了分辨能力和勘查效率。近十年，在全国范围内已获取了100万km2以上的高精度航空物探资料，发现有找矿意义的航空物探异常6051处、找矿靶区246处、找油气有利区55处。经后续勘查工作，在新疆、青海、河北等地成功发现了20多处大型铁、多金属矿，探获铁矿资源量110亿吨以上，产生间接和潜在经济效益达1万多亿元，为支撑全国的找矿突破战略行动做出了突出贡献。 
    2017年，“十三五”国家重点研发计划“深地资源勘查开采”中的《移动平台地球物理探测技术装备与覆盖区勘查示范》专项项目中7个项目成功立项，主要攻关方向是在移动平台上实现多种地球物理装备技术指标的国际领先和全面实用化，为做到我国在航空地球物理技术方向上的国际领先而继续奋斗！ 
    二、自然资源监管 
    生态文明建设是我们党以科学发展观为指导、立足改革开放过程中经济快速增长资源环境代价过大的严峻现实而提出的要求，特别是党的十八大以来，党和国家把生态文明建设作为“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局的重要内容，放在突出地位。 
    航空物探遥感中心根据部局的统一部署安排，积极适应地质调查工作新要求，在全国国土资源、生态环境、矿产资源开发利用状况、矿山环境等方面启动了诸多遥感综合调查项目，取得了大量基础性成果。 
   （一）自然资源调查。 
    系统梳理2016年至2018年的矿产资源、水文地质、工程地质、土地质量等调查和国土空间遥感监测成果，收集相关调查监测数据和成果，分专题编制形成了《中国自然资源图集》（共形成2016、2017、2018三版），基本掌握了我国“山水林田湖草”等多门类自然资源的数量、质量和资源潜力、开发利用状况和动态变化情况。图集将多项调查与科研成果转化为产品，直接服务于决策部门，具有明显经济效益和社会效益；图集综合反映了我国自然资源和生态环境现状，为国家自然资源管护和生态环境保护提供重要依据，对公众了解我国自然资源和生态环境状况具有参考价值。 
航空物探遥感中心还先后完成2015—2018年共4次全国陆域（不含港澳台）的林地、草地、地表水、湿地、荒漠化、海岸线遥感调查工作，1次耕地和黑土因子的遥感调查工作。基本查明了近几年自然资源环境状况和动态变化规律：总体来看，我国土地资源类型丰富，情况良好，近五年来全国林地、草地资源有一定程度增加，湿地和荒漠化等生态环境指标趋于好转，但黑土资源质量有所下降；全国地表水资源丰富，总面积33.23万平方千米，可开发潜力较大，但是空间分布极不均衡，总体从东南向西北递减；我国海岸线以人工海岸线为主、大陆海岸线（不含台湾及海南岛）1.84万公里，三分之二以上海岸遭受侵蚀（侵占）。该调查成果数据及时准确地为中国沿海地区、国家级自然保护区、国家公园等重点区域的自然资源空间管护工作提供技术支撑和科学依据。 
    （二）矿山遥感监测。 
    在矿山监管方面，自2003年以来，基本查明了历年全国矿产资源开发情况、矿产疑似违法图斑分布情况，先后对14.7万采矿权进行了年度监测，圈定矿产疑似违法图斑8.7万处，矿山开发占用损毁土地面积384万公顷、近3年新增矿山恢复治理面积15.5万公顷、矿山地质灾害2.5万处，相关成果直接纳入国土资源部“一张图”管理平台，纳入业务运行常态化监管体系，为国家制定矿产资源规划、保持矿产资源的可持续开发与利用，维护矿业秩序及综合整治矿区环境等提供了技术支撑与决策依据。 
    根据国家需求和部管理工作的需要，选择163个“整顿和规范矿产资源开发秩序重点矿区”（以下简称“重点矿区”）、成矿带、规划区，开展矿产资源开发利用状况、矿山环境、矿山规划执行情况、矿山环境恢复治理情况等遥感调查与监测工作，先后完成2010年至2017年共8次全国陆域（不含港澳台）的矿山开发状况遥感调查工作、2015年至2017年3次全国矿山环境遥感监测工作，先后对179万平方千米的重点矿区实施了动态变化监测和实时监测，40%以上的重点矿区实现了年度监测，每年有近60个矿山实现了月度监测。2011年，“矿产资源开发遥感监测技术要求”(DD2011-06)作为行业标准发布。当前利用遥感技术手段对矿产资源开发利用进行监督管理已经制度化、规范化，矿山遥感监测已经成为自然资源部矿产资源管理、矿山环境修复、矿产环境恢复治理等工作不可或缺的技术手段。 
    三、地质灾害防治 
    遥感以其大面积同步观测、时效性强、受地面条件限制少等优势，是应急救灾工作中不可或缺的重要技术手段，获取的第一手资料在灾情信息获取、救灾决策和灾后重建中发挥重要作用。近年来，通过卫星遥感、航空遥感、低空无人机遥感以及干涉雷达测量等技术，地质灾害遥感应急调查工作取得了一系列成果，在以汶川地震为代表的一系列地质灾害应急调查工作中发挥了重要作用。 
   （一）构建星空地协同发展的地质灾害应急监测技术体系。 
    1.卫星遥感技术。 
    自2010年起，中心抓住国家航天科技发展机遇，扎实推进卫星业务能力建设。8年间，作为业主或主用户的在轨卫星达到7颗，逐步摆脱了依赖国外遥感的局面，实现了国产卫星全载荷、全流程、全业务的专题产品生产和服务能力。近年来，国产卫星在突发性地质灾害应急工作中逐渐发挥了主导作用，第一时间利用国产卫星获取灾区灾前灾后高分辨率卫星影像，为灾害应急调查、灾情评估与灾后重建规划提供了第一手客观资料。在西藏-尼泊尔地震、西藏冰崩、湖南洞庭湖洪灾、九寨沟地震、西藏林芝地震等40余起地质灾害应急工作中发挥了重要作用。 
    2.航空遥感技术。 
    基于中心自有的DMC、UCXP-WA、机载激光雷达等多型号高精度航空遥感设备，采用高中低空多平台协同立体式作业的最优模式，按照点、线、面相结合的飞行方式，开展了突发性地质灾害航空遥感调查，快速实现灾区航空遥感全覆盖，为全面掌握灾情提供基础数据支撑。在四川汶川地震、贵州关岭滑坡等重大地质灾害应急工作中发挥了重要作用。 
其中，在四川汶川地震应急救援中，获取了首张震后灾区航空遥感图像，明确了受灾重点区，为国务院抗震救灾前线总指挥部宏观掌握灾情和抢险救灾部署赢得了宝贵时间；迅速查明了14个重灾县（市）崩塌、滑坡、碎屑流、泥石流等地质灾害情况及危险程度，为抢险救灾、次生地质灾害野外排查、综合评估以及灾后重建工作提供了基础数据和科学依据；首次获取了震后灾区“都江堰-漩口-映秀-汶川-茂县”公路沿线高精度航空数字影像，解译结果表明短时间内根本无法打通交通生命线，为国务院抗震救灾指挥开辟新的抢险通道、加强空中救援等工作部署调整和战略决策转移提供了重要依据；第一个解译出塘家山等9个堰塞湖，并开展连续监测，及时向国务院抗震救灾指挥部等提出堰塞湖排险处置指导性建议。 
    3.低空无人机遥感技术。 
    共研制了7个型号的序列化无人机遥感系统，构建了无人机数据快速采集与传输平台，续航时间从1.5小时提升至16小时，起飞重量从4.5kg提升至40kg，满足各种地质灾害条件下的无人机遥感数据获取。建设了一套灵活机动的地质灾害低空遥感应急监测车载综合系统，具备快速奔赴灾区，现场进行遥感数据采集和处理，实时8M带宽的数据传输能力，提高了应急监测的快速反应效率。 
    4.地面沉降InSAR调查技术。

 基于雷达干涉测量（InSAR）技术，先后完成了华北平原、长三角地区、汾渭盆地等全国三大沉降区沉降现状调查和动态监测。提出了综合短基线集（SBAS）、永久散射体（PSInSAR）及角反射器（CR）的InSAR信息提取方法，形成了先进的多轨道、长条带InSAR集成监测“一张图”技术，促进了InSAR与精密水准的联合应用，实现了全国地面沉降区高精度测量。研发了集成中、高分辨率InSAR监测与危险评价技术方法，拓展了地面沉降监测向高速铁路等重大线性工程、城市地下工程等领域服务应用，实现了“面上”全覆盖调查与“线上”及“点上”精细监测的结合。 
   （二）研发快速调查、快速评估、快速支撑的应急技术方案。 
    通过近些年来不断开展的突发地质灾害遥感应急调查，逐步形成了核心技术团队和应急启动、实施、服务与提供、总结四个阶段的技术流程体系，有效保障了应急调查工作快速有序开展。 
    灾情发生后，组织人员迅速开展灾前遥感数据的查询与制作，启动灾后遥感数据获取，统筹协调国产卫星编程拍摄、航空遥感、低空无人机遥感以及国外商业卫星编程拍摄，最大限度提高灾后数据保障能力。获取数据后，随即开展遥感数据获取与解译工作，处理与解译务必结合受灾重点区分布和前线需求急迫性，采取快速解译和详细解译相结合方法，开展地质灾害的位置、影响范围、规模、发生原因、灾情灾损及发展变化趋势的遥感解译工作，按照“一图一表一报告”（地质灾害分布图、地质灾害遥感调查汇总表、地质灾害遥感应急调查报告）的形式制作调查成果；并提交灾后各类遥感图像、解译成果。 
    （三）建立地质灾害易发区的地质灾害数据库。 
    充分整合了地质灾害易发区中高分辨率遥感本底数据、地形地理数据及部分地区孕灾背景数据，实现了灾害高、中、低易发区高质量、强时效性遥感本底数据全覆盖，重点地质灾害灾区周边变化较大区域地形地理信息的更新，及西南地区部分地质灾害高易发区地质灾害及孕灾背景数据的一体化存储入库，数据库涉及的本底要素包括数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、水系、道路、居民地、重要设施、地层、断层、岩性、工程地质岩组、崩滑流灾害点的位置、规模、灾害隐患等，可使灾前本底数据提取时间控制在1小时以内，为灾前本底数据的快速获取提供了完备的技术支撑。 
   （四）开展地质灾害InSAR监测预警技术应用示范。 
    基于InSAR测量技术的地表形变调查、监测与预警技术体系结构，着重研究了雷达InSAR技术在复杂环境条件下高精度、稳定连续获取灾害性地表形变信息的关键环节数据处理技术和工作方法问题，通过对地面沉降、滑坡、矿区开采沉陷等地质灾害的调查与监测示范应用，建立了地质灾害InSAR监测预警工作方法、技术体系与相应的技术规程。 
    以长江三峡地区的树坪滑坡为示范区，归纳了InSAR滑坡监测参数，并分析了InSAR滑坡监测能力，初步总结了滑坡形变InSAR监测预警工作方法。 
   在华北平原京津地区开展大区域地面沉降InSAR监测示范，查明了地面沉降发生和发育的基本情况。以北京平原地面沉降为示范区，开展了大区域地面沉降InSAR监测与预警示范，对北京地区地面沉降危险性进行分区，评定了地面沉降的危险性等级。 
    以山东德州市季节性地面沉降为研究对象，检验了相干目标短基线InSAR时序分析技术对非线性地面沉降监测能力。 
   对开滦矿区进行了开采沉陷InSAR监测研究，重点研究了矿山开采沉陷InSAR监测的参数选择，评定合理的监测周期和空间时间相位梯度，为InSAR技术在全国其他矿区监测的应用提供技术依据。