无人机航空物探技术研发应用现状与展望

缺少飞行平台是目前我国进行复杂地形条件下物探数据获取的主要瓶颈之一,而无人机作为一种成本低、操作灵活、无人员伤亡危险的空中移动探测平台,正好满足高效率资源勘查的需要。近年来,国内、外航空物探飞行平台从传统的有人机向无人机发展已经取得了一定成果。这里分别介绍了国内、外无人机航空物探研发及应用现状,以及国内自主技术的无人机航空物探应用成果,分析了目前无人机航空物探存在的主要优势及不足,并对无人机航空物探的发展前景进行了分析与展望。     

航空物探软件系统支撑平台设计与实现

为了解决航空物探多样化数据和海量数据的存储、分析和处理等问题,保证软件长久的生命周期,减少应用软件的开发成本,自主设计开发了具有统一数据存储格式、数据显示方式和应用扩展功能插件式集成接口的软件平台。该平台具有数据存储量大、数据访问高效、功能易扩展、用户界面友好等特点,可作为开发航空物探或其他具有相似数据特点的应用软件系统的通用支撑平台。     

国内主要航空物探飞行平台特点及发展

航空物探是将航空地球物理勘探仪器搭载在不同飞行器上,通过特定的飞行作业方式开展的地球物理勘查技术。航空物探的勘查效果同时受物探仪器性能和所采用的飞行平台及其飞行控制效果的双重影响。根据不同的需求,合理地选择并运用飞行器,是开展航空物探测量工作需要解决的首要任务。笔者在回顾国内航空物探发展的基础上,将主要使用的航空物探飞行器分为固定翼、直升机、无人机及其他等四类,分析每类飞行器作为航空物探搭载平台的优缺点,从持续服务地质勘查的需要出发,展望了航空物探及搭载平台的主要发展方向。     

航空物探空间数据三维模块开发

剖面平面图和等值线图作为航空物探数据的成果展示图,专业性很强,而三维可视化技术的迅速发展,为物探数据成果表达提供了新的技术.笔者主要完成了以下任务:①完成了航空物探网格数据向栅格影像的转换,实现了航空物探空间数据的三维显示及相应三维显示效果设置;②获取线段在多表面模型上的剖面线,基于GDI+绘图实现多表面平面剖面线的绘制;③设计了交互式飞行和沿路径飞行两种三维浏览方式,基于实际飞行中飞机的三个速度参数和最低安全高度,提出沿路径飞行中路径平面设计和高度设计的算法,避免了动画画面不连续或飞入地下等不现实情况的发生.     

地球物理数据处理解释系统

<正>在国家863计划重大项目和地调局专项支持下,于2010年成功研发了既支持软件二次开发又支持软件集成的地球物理软件开发平台(GeoProbe),并在此基础上集成了中国国土资源航空物探遥中心研制的航空物探软件系统、航空物探处理解释系统及21世纪以来航空物探数据处理方法新研究成果,最终形成了具有自主知识产权的地球物理数据处理解释系统(GeoProbe Mager)。基于GeoProbe地球物理软件二次开发平台,研发的GeoProbe Mager地球物理数据处理解释系统,是集磁力、重力、伽玛能谱、电磁数据处理与成图、数据转换处理、综合分析、成矿预测等功能于一     

地球物理数据处理解释系统

正在国家863计划重大项目和地调局专项支持下,于2010年成功研发了既支持软件二次开发又支持软件集成的地球物理软件开发平台(GeoProbe),并在此基础上集成了中国国土资源航空物探遥中心研制的航空物探软件系统、航空物探处理解释系统及21世纪以来航空物探数据处理方法新研究成果,最终形成了具有自主知识产权的地球物理数据处理解释系统(GeoProbe Mager)。基于GeoProbe地球物理软件二次开发平台,研发的GeoProbe Mager地球物理数据处理解释系统,是集磁力、重力、伽玛能谱、电磁数据处理与成图、数据转换处理、综合分析、成矿预测等功能于一体的综合软件系统,该系统包括300多个软件功能模块,可以处理一维、二维等类型数据,成果展示     

提高航空物探网格化精度的一种方法

本文针对航空物探测量的特点,提出了一种在最佳拟合航空物探测量点基础上的网格化方法。从而,有效地保证了航空物探测量数据的网格化精度。     

用光盘转录航空物探数据

航空物探数据具有较高的保存开发价值,由于磁带保存的有效年限较短,航空物探勘查所获资料存在着丢失的危险。航空物探数据光盘转录将解决这些难题,为航空物探资料的二次开发和利用创造条件。本光盘数据从任一与RICOHRS-5060E型光盘机兼容的光盘机上均可读出。     

图形图像处理方法图示航空物探数据的有效性研究

本文在介绍航空物探微机图形图像处理系统的基础上，通过不同地区实测航空物探资料的处理，对用图形图像处理技术处理和图示航空物探数据的有效性进行了探讨。总结出适用于地质填图、突出局部弱异常及与矿化有关的弱信息等不同地质任务的有效方法组合。分析了各种航空物探图示方法的特点，并就如何发挥图形图像处理技术在航空物探资料的解释处理中的作用提出了建议。认为图形图像处理技术是一种图示航空物探数据的有效方法，可以作为等值线图的补充和改进形式推广应用。     

自主技术无人机航空物探(磁/放)综合站研发进展

无人机航空物探技术是航空物探技术的一个新兴分支。文章首先阐述了无人机航空物探技术的国内外研发情况,然后介绍了基于国产彩虹3无人机的国内首套应用于地球物理勘查的无人机航空物探(磁/放)综合站的研究进展。基于国产彩虹3无人机平台,开展了专用飞机改装、超低空地形跟随飞控、远距离遥控遥测等关键技术攻关,集成研发了自主知识产权的无人机航空物探(磁/放)综合站样机,成功开展了面积性应用试验,综合站样机功能、性能等达到了世界先进水平。无人机航空物探(磁/放)综合站研发取得关键进展。     

空间数据存储研究及其在岩石圈深部探测数据中的应用

深部地球物理探测数据是岩石圈结构研究的重要资料,然而由于地学数据本身的多来源、多学科、海量等特点阻碍了数据的共享,而GIS技术恰好以强大的多学科交叉和空间数据处理功能为数据发布提供了新的途径。在GIS中信息的显示和分析方法都取决于地理信息数据模型,因此在利用GIS技术建立数据共享平台时,建立一个符合数据体查询和分析要求的数据模型尤为重要。笔者对几种空间数据存储方式和主流的空间数据模型进行了深入研究,最终结合深部地球物理探测数据的特点,以Geodatabase为基础建立了一个数据模型,为数据发布奠定了基础。     

地球物理数据处理解释系统中坐标转换的设计及实现

坐标数据作为基础数据涉及航空物探数据处理的整个过程,与数据处理质量和解释效果息息相关。笔者在调研分析地球物理数据处理解释系统需求的基础上,应用C++编程语言,结合坐标参数文件管理方式,完成了系统中坐标转换功能研制,并提供了标准化的API接口。经评估,转换后的精度,达到了航空物探数据处理要求。     

航空地球物理勘探资料微调平处理

航空物探测量中测线间水平往往存在差异,表现为沿测线方向的条带。调平处理旨在减少或消除测线间的水平差,是航空物探资料处理中的关键,对航空物探资料处理和解释具有重要作用。笔者以实际的航磁资料处理为例,详细介绍了航空物探资料微调平处理的原理与实现。微调平处理中首先通过方向滤波从原始资料中提取噪声网格,并按飞行测线提取噪声网格中的数据并分离有用的地质信息,最终将分离后的测线水平误差从原始资料中去除得到调平后资料,以此实现航空物探资料的微调平处理。同时,针对资料处理中遇到的诸如滤波器选取、异常分离阈值确定、最终调平效果检验等实际问题进行讨论,这对理解微调平并应用于实际资料处理均具有意义。     

铀资源勘查多源地学数据挖掘技术

核能作为清洁能源之一,是实现我国能源经济可持续发展的重要支撑。近年来,核电的快速发展对天然铀资源供给提出了新需求、新挑战,利用现代对地观测新技术新方法,持续开展铀资源高效勘查,是扩大天然铀资源量的关键途径。基于数据挖掘和知识发现技术,综合利用遥感、地球物理、地质等多源地学数据,通过光学遥感数据与雷达数据融合、航磁、航放、重力与地学数据综合分析,结合地面遥感地质调查与验证,系统研究了桃山矿田及其邻区主要成矿岩体、控矿构造、热液蚀变等多种铀成矿要素的电磁波谱特征,综合评价了铀成矿条件,圈定了远景靶区。     

CASI/SASI航空高光谱遥感矿物技术研究——以甘肃北山柳园地区为例

能源勘查、岩石矿物识别、矿物丰度制图以及成矿远景区圈定是高光谱技术发展和应用的主要方向。CASI/SASI航空高光谱数据可以在同一平台下同时获取覆盖可见光-近红外-短波红外光谱段的光谱信息, 且光谱分辨率和空间分辨率远远优于多光谱及星载高光谱数据, 所以在矿物蚀变信息提取中具有广泛的应用前景。以柳园研究区为研究对象, 对CASI/SASI航空高光谱遥感矿物过程中的关键技术进行了实验研究, 确定出航空高光谱矿物蚀变信息提取流程, 并对研究区蚀变矿物进行识别、填图。通过与研究区地质资料和前人实地勘探资料对比得出, 研究区CASI/SASI航空高光谱遥感蚀变异常结果与现实状况相当吻合。      

Master of the Obscure—Automated Geostatistical Classification in Presence of Complex Geophysical Processes

The topic of this paper is the retrieval of hidden or secondary information on complex spatial variables from geophysical data. Typical situations of obscured geological or geophysical information are the following: (1) Noise may disturb the signal for a variable for which measurements have been collected. (2) The variable of interest may be obscured by other geophysical processes. (3) The information of interest may formally be captured in a secondary variable, whereas data may have been collected for a primary variable only, that is related to the geophysical process of interest. Examples discussed here include mapping of marine-geologic provinces from bathymetric data, identification of sea-ice properties from snow-depth data, analysis of snow surface data in an Alpine environment and association of deformation types in fast-moving glaciers from airborne video material or satellite imagery. Data types include geophysical profile or trackline data, image data, grid or matrix-type data, and more generally, any two-dimensional or three-dimensional discrete or discretizable data sets. The framework for a solution is geostatistical characterization and classification, which typically involves the following steps: (1) calculation of vario functions (which may be of higher order or residual type, or combinations of both), (2) derivation of classification parameters from vario functions, and (3) characterization, classification or segmentation, depending on the applied problem. In some situations, spatial surface roughness is utilized as an auxiliary variable, for instance, roughness of the seafloor may be derived from bathymetric data and be indicative of geological provinces. The objective of this paper is to present components of the geostatistical classification method in a summarizing and synoptical manner, motivated by applied examples and integrating principal and generalized concepts, such as hyperparameters and parameters that relate to the same physical processes and work for data in oversampled and undersampled situations, parameters that facilitate comparison among different data types, data sets and across scales, variograms and vario functions of higher order, and deterministic and connectionist classification algorithms.     

发展中国航空物探技术有关问题的思考

本文概要介绍了中国航空物探(航磁、航空电磁、航空重力、航空伽马能谱)技术现状,近年来在仪器研制、测量技术、数据处理、解释方法与软件研发等方面的最新进展,分析了中国航空物探技术发展存在的主要问题.对中国航空物探技术的发展趋势进行了探讨.预测航空物探技术将向提高对探测目标的分辨能力和探测深度的方向发展,航空重力测量技术将得到广泛的应用.提出了以国家需求为导向,重点发展航磁多参数测量方法技术、航空重力测量和重力梯度测量技术、大探测深度时间域航空电磁测量技术,突破高温超导探测器研制的关键技术,发展航空重、磁、电的各种反演技术与三维可视化技术,建立物探仪器重点实验室,完善航空物探动态试验场,加快标准化建设,加快发展与航空物探相关行业(如通用航空)等建议.     

航空地球物理勘查科技创新与应用

简要回顾了中国航空物探技术的发展历程，重点阐述了21世纪以来、尤其是"十一五"以来国内航空物探的主要技术创新与应用成果，并对今后发展趋势进行了分析与预测。为满足国家与社会需求，"十一五"以来，中国的航空物探技术，尤其是航磁多参量、矢量测量、航空重力测量和时间域航空电磁测量技术得到快速发展；在航空物探技术创新过程中，航空物探资料的综合研究和应用得到了加强，在基础地质、固体矿产勘查与评价、能源勘查与评价等方面取得了重要成果，在地下水资源调查、工程地质勘查、环境地质调查等方面显示出了良好的应用前景。为满足国家资源勘查和环境评价对航空探测技术的需求，未来中国航空物探测量系统的分辨率、稳定性和实用性将进一步提高，航空物探在加强基础地质、固体矿产勘查、能源勘查等传统领域应用的基础上，将拓展及加强在深地探测、深海探测、深部地热调查、水资源调查、地质灾害调查、军事及测绘等领域的应用。