『壹』 航空伽馬場特徵
航空γ測量，以3.096nC/(kg·h)為界分為低場和高場，除花崗岩類是高場外，其餘均表現為低場。宏觀上以秦安—成縣西為界，以東為高場區，在岩漿活動強烈的李子園地區尤為突出。而北道－李子園低場帶、甘泉西－三河口高場帶，可能反映斷裂構造。金礦化主要分布在低場或高、低場分界附近，即放射性活度高場的花崗岩外接觸帶，條件概率P放為0.792。砂金為低場區，可能與地貌或第四系有關。
『貳』 PEI公司航空伽馬能譜測量儀
一、內容概況
Pico Envirotec（PEI）公司2004 年推出了新的航空伽馬能譜測量儀——GRS10 和GRS16，可用於探測天然和人工放射性污染。這兩種儀器都是採用 NaI（TI）大體積探測器陣列製成的智能化、自調節伽馬能譜儀，所採用的硬體相同，但數據輸出格式不同。GRS10 可以連接10 個探測器，並且每個探測器可獨立輸出數據，也可累加到256 道或512 道。GRS16 可以連接16 個探測器，並且記錄多達512 道能譜數據。與過去的伽馬能譜探測器相比，GRS10/16 減少了「死區時間」，主要原因是沒有使用匯總放大器，而是採用了數字放大和 PEI 開發的數字脈沖探測器，從而改善了PMT（photomultiplier tube）晶體脈沖探測器的線性特徵。此外，獨立的512 道能譜數據質量比較高，可以用多種新技術消除氡的干擾。GPX 航空測量公司在納米比亞的測量表明，GRS10 的效果較好。經過幾年的發展，Pico推出伽馬能譜儀AGRS，其記錄的能譜信息可達1024 道，具備全自動和自穩定能力。基於此，Pico公司研發了新的全自動化航空伽馬能譜測量系統AirSPEC（圖1），可以與磁力儀、TDEM等測量集成使用。
圖1 AirSPEC伽馬能譜測量系統
二、應用范圍及應用實例
用於探測天然和人工放射性污染。
三、資料來源
http://www.picoenvirotech.ca
Pavel Jurza Use of 214 Pb photopeaks for radon anomaly detection and removal：utilizing a new generation of airborne gamma⁃ray spectrometer and dataprocessing［EB/OL］.http://www.worleyparsonsgpx.com.au/214Pb Radon Removal.pdf，2004
Pico Envirotec，inc.Airborne high⁃resolution gamma⁃ray spectrometer ［ EB/OL］
Proct Catalogue ［ EB/OL］.http://www.picoenvirotec.com/environment/.2011
『叄』 航空物探遙感中心遙感技術「八五」成就及近期展望
唐文周
（航空物探遙感中心，北京100083）
「八五」期間，航空物探遙感中心（以下簡稱航遙中心）繼續發揮遙感技術優勢，承擔國家基礎地質調查、礦產勘查、環境評價、城鄉規劃和國土資源調查等領域的任務，緊密跟蹤國內外遙感技術發展趨勢，開展遙感新技術、新方法研究，完成各種比例尺的航空遙感飛行36.6萬km2，完成勘查項目31項、科研項目22項和市場項目11項，取得了豐碩的成果和顯著的技術進步。五年間，中心共獲得地礦部科技成果獎和勘查成果獎二等5項；三等6項；四等10項，為提高我國遙感技術的總體水平，為地質工作發展和國民經濟建設做出了積極貢獻。
一、遙感地質應用的主要成果及技術進步
（一）基礎地質調查中遙感應用繼續加強
1.1:5萬區域地質調查中的遙感應用試驗
在各省、自治區近年應用遙感技術進行1:20萬和1:5萬區調所取得經驗基礎上，「八五」期間原地礦部繼續在1:5萬區調工作中大力推廣應用遙感技術。這期間，航遙中心與中國地質大學（北京）共同承擔了內蒙古蘇尼特左旗8幅1:5萬圖幅的遙感區調聯測試驗。由於充分發揮了遙感技術的特點，遙感與常規方法緊密結合，這8幅圖實際觀察路線總長度僅2000km，比常規方法減少了一半，而且在岩性單元識別、斷裂構造解譯、侵入體圈定及其單元超單元劃分、地質界線追蹤、航片連圖等方面均更為直觀、准確。項目人員僅用3年時間就完成了任務，質量達到優良，明顯縮短了填圖周期，減輕了勞動強度，節省了投資。工作中，項目人員還對1:5萬遙感填圖的方法技術作了系統總結，取得了有借鑒和推廣意義的好經驗。
2.重點成礦區帶遙感編圖
「八五」期間，航遙中心與有關省局配合，承擔了華北地台北緣、長江中下游、秦巴和華南四個重點成礦區片的物化遙編圖及綜合解釋工作，採用TM和多源地學數據綜合分析方法，對這些地區的區域構造格架等基礎地質問題和區域成礦遙感判別模式等找礦問題進行了系統研究，取得了許多新認識，預測了一系列找礦遠景區和靶區，為這些地區深化基礎地質研究，部署進一步的礦產勘查工作提供了科學依據。
（二）礦產勘查遙感技術應用不斷深入
1.礦產遙感信息形成機理和成礦模式研究
地質遙感信息形成機理研究是遙感理論研究的新領域，是提高遙感找礦方法科學性、針對性和有效性，促進遙感地質解譯向規范化、模式化方向發展的必由之路。「八五」期間，航遙中心在總結以往油氣田和金屬礦床遙感應用成果基礎上，從地物波譜形成的物理基礎和成礦機理分析著手，分析了油氣田的構造信息（間接標志）和烴類物質微滲漏信息（直接標志），以及以金為主的內生金屬礦床的遙感圖像特徵信息的形成機理。
在礦床勘查中，航遙中心還注意把遙感技術與地質新理論相結合，開展成礦遙感識別模式的研究。例如，在長江中下游、華南和中條山等地區運用遙感綜合分析技術、深源岩漿動力學理論和遙感構造模式理論，並引入遙感地質變數統計的找礦預測方法，建立了多種遙感識別模式，對區域地質構造和礦田構造進行再認識，為擴大找礦遠景提供了科學依據。應用西天山—西昆侖地區的航天遙感圖像以境內外若干已知大型—特大型礦床的遙感影像特徵為參照，依據板塊構造理論系統對比了該區境內外的成礦地質條件，提出了南費爾干納—阿特巴希溝島弧帶的東部進入我國境內，西天山地區存在大型金礦成礦地質環境的新認識。這項研究結果為該區今後開展以金、銅為主的礦產勘查工作提供了科學依據。
2.遙感方法的綜合應用取得明顯找礦效果
「八五」期間，航遙中心運用遙感和多源地學數據的綜合分析方法取得了可喜的找礦效果。例如，在新疆阿舍勒、阿希地區的遙感地質找礦應用研究中，綜合應用航天及航空遙感資料，圈定找礦有利地段9處和金、銅靶區7個，其中，布哈依塔勒德靶區金品位最高達154.9g/t；與青海地礦局遙感站合作，在柴達木盆地南北緣區域化探異常評價與金礦靶區遙感預測中取得了大量與金礦有關的近礦遙感信息，篩選出找礦靶區43個，使該區金礦勘查工作有了突破，得到省局的好評。航遙中心較早地提出新疆羅布泊地區的衛片存在鉀鹽礦床的特徵影像，其後的航空伽馬能譜調查以及1995年與地科院等單位聯合組隊，進入羅北凹地所進行的實地考察和淺地表取樣工作，證實該區賦存著一個大型鉀鹽礦床。
（三）環境與災害調查中遙感應用更加廣泛
隨著我國經濟的高速發展和人口的不斷增長，環境問題已成為全社會關注的重要問題之一。「八五」期間，航遙中心配合國家和地方區域性環境整治及重大工程建設，開展了一系列遙感環境評價和地質災害調查工作。在國家計委下達的新歐亞大陸橋（中國段）沿線遙感綜合調查項目中，中心承擔了連雲港—寶雞段地質災害和區域構造穩定性遙感評價工作，全面調查了沿線200km寬條帶內的地質災害類型，並建立了相應的資料庫，探討了區域減災、防災體系的建設。在長江上游攀枝花—瀘州段沿岸遙感綜合調查中，全面分析了金沙江下游地區滑坡、泥石流的分布規律、生成環境和活動方式，查明了植被分布現狀，建立了重點城鎮及周邊地區土地利用分類系統及資料庫，提出了防護林體系建設、水力資源梯級開發和小流域治理的措施。
（四）國土資源遙感綜合調查又獲新成果
為適應地方經濟建設和國土規劃整治的需要，「八五」期間，航遙中心承擔了海南省以及重慶、海口、岳陽、溫州、寧波、深圳等大、中城市的遙感綜合調查。這些多學科、跨部門的綜合調查為當地的資源開發利用、環境整治、城鄉規劃和工程建設提供了大量現時性好、技術含量高、潛在效益顯著的遙感資料。
海洋是人類征服自然、獲取資源的重要領域，遙感技術的發展為研究海洋環境，探索海洋資源開辟新的捷徑。「八五」後期，航遙中心在我國遠離大陸的海洋國土調查中，以TM和典型海區特種航攝資料為數據源，結合應用機載GPS定位數據和雷達測高數據，查明了該海域島礁的分布現狀；改進了傳統的遙感水深模型，根據測量數據繪制了各島礁30m以淺的水深圖；編制了全區1:25萬遙感影像海圖。這些成果在海洋油氣資源普查、測繪、科學考察、航運、漁業、軍事等方面均有重要參考價值。該項任務的完成為探索遙感在海洋調查中的應用技術積累了新經驗，為今後在大陸架和海洋專屬經濟區調查中開展更加深入的遙感工作打下了基礎。
（五）遙感新技術新方法研究取得顯著進展
1.航空多光譜技術實用化研究
此項研究是原地礦部「八五」科技攻關項目。研究中，對已有多光譜數據做統計處理和綜合分析後，提出了航空多光譜數據採集的最佳方法；建立了輻射度歸一化和圖像校正模型，在國內首次實現了航空多光譜圖像的輻射校正、幾何校正和多磁帶數據鑲嵌；建立了以岩礦為主的地物波譜資料庫；在對數剩餘模型基礎上開發了新的視反射率模型；在多光譜數據的地質應用方面採用波譜形態編碼方法，成功地提取出了以針鐵礦和赤鐵礦為主的兩種褐鐵礦化蝕變類型；系統總結出一套航空多光譜地質應用的工作程序和方法。這些成果為航空多光譜技術，乃至成像光譜技術在地質找礦中的廣泛應用准備了技術條件。
2.微波遙感技術及應用研究
微波遙感，由於具有全天時、全天候以及對某些地物有一定穿透能力等特點，近年來得以迅速發展。從1991年起，航遙中心參加國家863計劃，對雷達圖像的地質應用方法進行了研究，在雷達圖像空間結構信息增強、圖像雜訊平滑、雷達圖像與TM圖像的准確套合和彩色合成、線性構造和隱伏構造信息提取等方面取得了初步進展，為進一步開展微波遙感技術地質應用研究奠定了基礎。
3.圖像處理方法與GIS技術應用研究
「八五」期間，航遙中心在地學勘查圖像模式識別和數量分析方面繼續進行研究，取得了許多新進展。例如，採用單元控制碼壓縮和快速定址技術，實現了遙感、物化探及地質圖像不規則單元的自動劃分、圖像分割和自動提取；提出了多源地學數據綜合的相容性分析方法；將分維方法應用於多元統計中，創造性地發展了分維KL變換新方法；在GIS支持下，對地質線性體、環形體及水系進行數量化分析和人工神經網路識別，在微機上實現了利用遙感數據對地學圖件屬性和點、線的更新。對以上方法開發的微機軟體，經過試驗區實例驗證，結構合理、使用方便、應用效果良好，均有一定的推廣價值。
4.測繪制圖技術研究
隨著經濟的發展，各部門對利用遙感數據進行測繪制圖的需求越來越大。航遙中心在「八五」期間依據攝影測量原理，制訂了SPOT影像多級匹配策略，提出影像配准快速演算法和相關系數法匹配的自適應窗口技術，建立了簡化的最小二乘法匹配模型，實現了從SPOT立體像對自動提取高程信息，建立DEM數字高程模型，並形成了基本達到實用化程度的完整的微機軟體系統；利用數字圖像處理技術，對航天遙感數據做高精度幾何畸變校正和數字鑲嵌，形成數字影像原圖，並與經過綜合取捨原則編製成的地理基礎底圖准確疊合，製成數字影像地圖，幾何精度達到一個像元以內。此外，還與比利時歐洲遙感公司合作，對航空圖像數字正射影像圖製作技術進行了研究，成功製作了1:10000西安市彩紅外航空數字正射影像圖。
二、遙感地質應用面臨新的挑戰和機遇
（一）在經濟體制改革中遙感地質面臨挑戰和機遇
「八五」以來，隨著我國經濟體制改革的逐步深化，原地礦部在加快地質工作發展步伐，攀登地質科技高峰的同時，積極穩妥地推進管理體制和機構改革，進行地勘隊伍戰略性結構調整，以適應社會主義市場經濟發展的需要。在這種變革過程中，航遙中心面臨遙感指令性地勘任務相對減少，遙感應用市場競爭日趨激烈，遙感技術隊伍需要減員增效等一系列挑戰。
然而，廣大遙感科技人員在挑戰面前始終保持著清醒的頭腦和飽滿的情緒，一方面意識到只有在改革浪潮中努力轉變觀念，在市場經濟條件下審時度勢，面向社會，面向市場，發揮自己的特長和優勢，找准自己的生存發展空間；一方面堅信，在這種變革中遙感技術作為現代高新技術將繼續得到重視和發展。通過遙感技術隊伍的結構調整，一支用地質新理論和高科技武裝、有先進裝備、能夠肩負「九五」和2010年發展規劃提出的宏偉任務的精幹遙感技術隊伍將以嶄新面貌出現，為我國地質工作的發展作出更大貢獻。因此，經濟體制改革本身就是一種發展機遇。
（二）在技術發展中遙感地質面臨挑戰和機遇
隨著國民經濟建設對礦產資源需求的日益增長和礦產開發工作的加劇，我國尋找「近、淺、富、易」礦產地的前景已經越來越小，找礦工作開始瞄準國內主要成礦區帶內一些成礦環境相對復雜、研究程度相對較低、調查和開發條件相對困難的地區，其中，包含許多邊遠地區，如西南「三江」、西昆侖、西天山等，因而找礦難度越來越大。國家對遙感地質工作寄予了更高的期望。遙感地質工作不僅需要遙感技術人員能從遙感信息中提取與成礦有關而用常規地質方法難以獲取或發現的新信息；更需要從遙感數據所反映的地表、淺地表地質體和自然景觀的波譜信息及其空間組合特徵中去辨認與之有關的地下深部信息，推測隱伏的各種地質構造、地質體和成礦特徵。這無疑是遙感地質在礦產勘查技術領域面臨的新挑戰。
眾所周知，包括遙感技術在內的各種新技術是為滿足人們生產、科研活動的需要在實踐中不斷發展起來的。進入90年代以來，遙感技術，特別是衛星遙感技術迅猛發展，種類繁多的衛星遙感數據源源不斷地進入應用市場；數據的空間解析度、光譜解析度越來越高，工作譜段范圍越來越大。這無疑為遙感地質工作帶來了新機遇和更加廣闊的應用前景。其中，最有代表性的發展當數成像光譜技術和微波雷達技術。成像光譜技術，由於同時具有反映地物連續波譜特徵和成像的兩大特點，有明顯的高光譜解析度的優勢。顯然，它在地質找礦中對識別不同礦物、岩石、礦化蝕變帶以及與礦化作用或油氣微滲漏有關的環境變異特徵，進而推測以至量化礦產的賦存狀態是十分有用的。雷達遙感技術具備的特殊的優勢，為我國南方多雲、多雨、植被覆蓋稠密區，北方沙漠乾旱區，以及高海拔冰雪覆蓋區的地礦工作提供了新的數據源。
與此同時，一系列相關技術，如計算機、GIS、GPS、地球物理、地球化學等技術的高度發展也在一定程度上促進了遙感技術的發展，增強了遙感地質應用的活力，無疑也是一種好機遇。例如，基於計算機技術的GIS技術進入地質工作，可以使遙感地質應用走出以往側重於波譜信息增強、提取的小圈子，在數據管理、空間特徵分析、多時相信息動態對比、多源地學數據擬合等方面啟發新思想，獲得好效果；GPS和遙感數據的結合應用給區域填圖、地質測繪、礦點檢查、地質災害監測中的定位帶來了許多方便；遙感、地球物理、地球化學數據的綜合應用，互為補充，則有利於全面揭示從地表到地下深部的地貌景觀、地質構造和物質分布遷移特徵。
三、遙感地質應用的發展方向
（一）遙感地質應用近期發展趨勢
遙感技術是一門綜合性的高新技術。隨著社會需求的增長和相關科學的發展，它始終在迅速發展和完善之中。「九五」和今後10多年裡，遙感地質應用的發展趨勢將有以下主要特點：
1.隨著資源衛星日趨多樣化、小型化，以及航空遙感資料獲取方式向數字化方向發展，數字化地質填圖技術將全面替代常規地質填圖技術；遙感數據的獲取和處理將更加便捷。
2.遙感數據的光譜解析度和空間解析度繼續提高，並能全天時、全天候獲取信息，使遙感在礦產勘查和地質災害監測等方面應用的有效性將顯著提高。
3.細分光譜信息處理、微波雷達、激光測深等應用技術不斷完善和出新，遙感地質應用領域不斷拓寬。
4.遙感技術與各種地學學科、多種高新技術進一步融合，圖像地質解譯向自動化、定量化方向發展。
5.遙感資料與成果，通過國際信息網路的頻繁交流，將有力地推動地質遙感產業化的進程。
（二）航遙中心遙感地質應用的努力方向
為了適應遙感技術的發展趨勢，滿足我國國民經濟高速發展，以及實現原地礦部「九五」期間「3項計劃、2項工程」和2010年遠景目標的需要，在今後10多年裡，應該在總結「九五」以來所取得成績和經驗的基礎上，揚長避短，努力做好以下幾方面工作，把遙感地質應用和遙感方法研究的總體水平推向新的高度。
1.配合原地礦部1:25萬第二輪填圖計劃和1:5萬區調，充分發揮遙感數字圖像處理、圖像製作和地質解譯方面的優勢，為各省、自治區提供與填圖圖幅配準的系列遙感影像圖件和滿足新填圖要求的高質量地質解譯成果；與有關部門配合，努力發展數字化地質填圖技術，建立國家或大區域填圖網路系統，逐步替代常規地質填圖技術。
2.在航空多光譜技術實用化研究基礎上，開展成像光譜技術和微波雷達技術的應用研究，使這些新方法及時在礦產勘查、大陸架和海洋專屬經濟區調查、城市和省區國土資源調查以及環境評價中發揮積極作用，促進社會經濟的可持續發展和生態環境的良性循環。
3.更深入地開展遙感地質礦產信息形成機理、遙感信息增強—提取以及遙感解譯定量化等方法研究，加強遙感與GIS、GPS技術相結合的應用開發；做好遙感新技術攻關、技術儲備、技術推廣工作和技術隊伍建設工作。
4.進一步發揮「中心」在國內航空遙感領域的技術優勢，重視遙感設備的更新改造和合理配置，注意已有航空圖像資料的二次開發，在完成國家地質任務的同時，努力拓寬遙感應用和研究領域，在國土資源調查、生態環境評價等方面佔領更多的國內外市場。
THE ACHIEVEMENTS IN REMOTE—SENSING TECHNOLOGY GAINED BY THE AEROGEOPHYSICAL SURVEY AND REMOTE-SENSING CENTER DURING THE 8TH FIVE-YEAR PLAN AND THE PROSPECTS FOR THE NEAR FUTRUE
Tang Wenzhou
（Aerogeophysical Survey and Remote-Sensing Center,Beijing 100083）
Abstract
Based on a review on the major achievements gained by the Aerogeophysical Survey and Remote-Sensing Center ring the 8th Five-Year Plan in such applied aspects of re- mote-sensing technology as regional geological mapping,mineral resource exploration,geological hazard monitoring,environmental quality evaluation and territory resource investigation,the present paper analyses the challenge and the opportunity encountered by the remote-sensing geologists in the new situation,predicts the development trend of remote- sensing technology and corresponding working orientation in the coming years,and emphatically points out the increasingly important role that the remote-sensing technology should play in speeding up geological work and promoting the social and economic continued development of China.
『肆』 航空γ能譜儀
我國目前使用的航空γ測量裝置都是加拿大Exploranium公司生產的256道航空γ能譜儀。一為GR-800D，一為GR-820。後者與前者相比，有幾點較大改進。
1）GR-820的穩譜技術，是利用天然γ能譜中特徵峰採用軟體和硬體相結合的數字化穩譜技術，且分別對單條晶體進行自動穩譜。從總體來看，釷峰（2.62MeV）漂移小於±1道，（GR-800D一般小於±3道），且無需恆溫。
2）數字化、可視化、自動化優於GR-800D；GR-820具有適時錯誤判斷系統，出現錯誤信息即時報警，確保儀器可靠工作。
3）GR-820具有譜圖實時顯示，有利於空中適時了解γ場變化情況和發現異常（GR-800D要通過作圖顯示）。
4）GR-820採用線性放電法進行模數轉換，其積分非線性和微分非線性優於電壓比較法（GR-800D）。
5）能自動計算能量解析度和峰漂，且具有多種數據輸出格式和方式，甚至可按用戶需要設置。
GR-820為256道也可以擴展為512道，其結構原理如圖4-6-1所示。
圖4-6-1 GR-820的結構原理框圖
探測器為兩箱NaI（Tl）晶體，每箱為五條一樣大小方形晶體。其中一個為上測晶體，擺放在四個晶體上面，以下測晶體為地面岩石、土壤放射性γ射線的屏蔽層。每條晶體用隔溫材料包裝，箱體下面有防震材料，可裝在飛機艙底板上。為減小雜訊，線性放大器使用專門電源。ADC為線性放電模數轉換器。下甄別器閾電壓可手調從20～200 keV。上甄別器閾電壓設置為4 MeV。4 MeV以上為宇宙射線測量道。每道最大計數率為65536（16位）。前置放大器是使探測器輸出脈沖信號保持不變，進入主放大器（線性放大器），使脈沖幅度線性放大，以利後續處理。本機使用的ADC為50MHz Wikinson線性放電模數轉換器，DMA為一個編址存儲器，根據ADC輸出的數碼，給予地址碼，使進入道址（+1）。本機使用兩個計算機晶元（CPU），主CPU為MPU進行行參數設置，數據收集包括γ譜數據、雷達測高數據、GPS定位、氣壓、溫度以及顯示功能和數據輸出系統。SPU為輔助CPU，主要用於穩譜等。DAO為四道模擬輸出曲線圖系統，以供適時觀察。
本機穩譜系統的特點是，上測探測器採用一個低強度（0.01μCi；1Ci=3.7×1010Bq）的銫-137源（662 keV），放置在頂部；下測探測器穩譜採用天然核素釷（2615 keV）和鉀（1460 keV）。在空中正式飛行測量時，下測探測器，常採用天然釷峰作自動穩譜。因為地面鈾含量高的時候，鉀峰（1460 keV）容易受到干擾，但釷峰基本沒有干擾。只是釷峰2615 keV的計數率通常不高，峰值出現「參差不齊」；但GR-820在軟體計算上作了改進，使釷峰成為最好的選擇。釷峰的計數率只要超過0.5計數/s的地區，就可以用作穩譜。實際使用時：如果整個測區釷峰計數率高於1計數/s，就選用釷峰。如果釷峰小於1計數/s，而鉀峰受影響不大，其計數超過2計數/s則可先用鉀峰。
如果是海上飛行測量或大部分（60%）測區在海上，雖然釷、鉀仍有本底計數，可能計數率過低。可控制一定高度，在海上先飛行30 min，統計30 min讀數。如果釷或鉀峰值超過300計數/30 min，仍可用以穩譜。如果低於100計數/30 min，這時只能在下測探測器中放入0.01 μCi（1Ci=3.7×1010Bq）的137Cs源或放一小袋（5 kg）鉀肥，即可用銫峰（660 keV）或鉀峰進行穩譜。
GR-820的所有數據採集都在空中完成。最後得到輸出是一張硬碟。
室內有一台工業計算機（相當於GR-800D的G-714）對硬碟輸入的數據進行計算處理，列印出各種圖件。
『伍』 RS-、RS-航空伽馬能譜系統
一、內容概述
Radiation Solutions Inc（RSI）的RS-500（圖1，圖2）、RS-700（圖3）是目前機載系統上最先進的產品，多家物探公司使用其進行能譜測量。RS-500使用RSX-4和RSX-5探測器，Exploranium公司稱其具有革命性，信道輸出可選擇256、512或者1024，它採用先進的DSP/FPGA技術，使其他系統顯得過時。對探測盒中的每個晶體都使用獨立的ADS（Advanced Digital Spectrometer），ADS是具有1024道解析度的高解析度能譜儀，確保可以檢測出天然或者人為的放射性元素。RS-700比RS-500更輕便，其基本組成和RS-500類似，使用RSX-1和RSX-3×3作為探測器。
圖1 RS-500
圖2 RS-500航空伽馬能譜儀
圖3 RS-700
二、應用范圍及應用實例
RS-500、Rs-700廣泛應用於地質與石油探礦、鋼鐵冶煉、核電站、公共安全與核應急、國土安全、軍事、環境保護、疾控（CDC）與衛生監督機構、核材料、海關與出入境檢驗檢疫、民航、鐵路、公路與航運、核退役及去污等領域。尤其是其RS-230型能譜儀是世界上唯一採用鍺酸鉍（BGO）的晶體製作，靈敏度高出同體積碘化鈉晶體能譜儀50%之多，體積小，能效高且不易潮解，廣泛應用於探礦領域。
三、資料來源
http://www.radiationsolutions.ca
RS-500 Advanced Digital Gamma-Ray Spectrometer［EB/OL］.http://www.radiationsolutions.ca/，2011
RS-700 Mobile Radiation Monitoring System［EB/OL］.http://www.radiationsolu tions.ca/，2011
『陸』 伽馬射線能不能擊沉航空母艦
只能傷人，毀壞電子設備，對船體不能損傷
『柒』 航空伽馬能譜資料解釋中提取弱信息的歸一化方法研究
熊盛青
（航空物探遙感中心，北京100083）
高精度航空伽馬能譜測量資料蘊含有豐富的信息，既可用於地質填圖，又可用於地質找礦，但測量結果受取樣岩石（或土壤）類型、土壤濕度、植被覆蓋以及測量幾何條件等諸多重要因素的影響較大。這些因素在勘查油氣、隱伏鈾礦或其它礦產時必須抑制或考慮在內，這是因為與上述礦產有關的放射性異常通常很微弱，一般僅有相對於背景場20%左右的變化，並且是疊加在復雜背景之上的，通常不是有意義的異常被掩蓋，就是「真、假」異常難辨，因此，能否有效地排除各種干擾成為伽馬能譜測量方法找礦取得效果的關鍵性問題。
實踐表明，採用適當的數學方法對伽馬能譜數據進行處理，是排除干擾、提高信噪比的重要手段。近年來，研製開發了多種提取弱信息的解釋方法，除結構－邏輯法[1]之外，提取剩餘異常也是一類提取弱信息的重要解釋方法。這類方法就是把不同岩性的放射性元素含量校正到同一水平上，稱為「歸一化法方法」，其中最主要的有「釷歸一化法」[2～4]和所謂的「以聚類分析為基礎的岩性歸一化法」。本文在介紹上述兩種方法的基本原理、計算步驟的基礎上，重點探討它們在油氣、鉀鹽、金、銅多金屬等礦產勘查中的應用效果。
一、釷歸一化法
「釷歸一化法」的基本思路與依據是[2～4]：①釷元素在近地表條件下相對穩定，能夠較好地反映岩石（或土壤）原始狀態下的分布特徵，是比較靈敏的岩石地球物理特性指示參數；②大量統計結果表明，在各類正常的沉積岩石中，放射性元素釷與鈾及鉀含量之間存在一定的相關關系（如線性關系、對數關系等），而油氣藏的形成等特殊地質地球化學作用過程可能引起鈾、鉀含量的變化，但釷含量相對穩定不變或略有降低。因此，利用釷與鈾及鉀含量之間的特定關系，根據釷含量可計算出「理想的」鈾、鉀含量值，這種「理想的」含量基本上代表了測區各類岩性的背景值；③偶然影響釷視含量的因素也以類似和可預測的方式影響了鈾和鉀，因此，根據它們相似的特性以及它們的相對關系，可以用釷值初步預測鉀和鈾。預測的（或理想的）鈾、鉀含量與實際測量值之間的重大差異，一定是除岩性、土壤濕度、植被或測量幾何條件之外的其它因素所引起。通過突出這些次級的影響，人們可以確定勘查固體礦產和油氣資源的有利靶區。
在航空伽馬能譜總量與釷含量之間也存在類似的相關關系，且由於總量測量靈敏度高，放射性統計漲落誤差對微弱異常的影響更小些。
（一）常規歸一化方法
根據實測航空和地面伽馬能譜測量數據，按測線（或分區）統計對應不同釷質量分數區間的鉀、鈾質量分數和總量的平均值。對各道統計數據進行各種線性的、對數的回歸分析，得到回歸方程。通常有如下關系：
航空物探遙感論文集
式中，A、B、A′、B′、A″和B″為回歸系數；ws（Th）為測點i實測的釷含量；wi（Ur）、wi（K）和wi（U）分別為第i測點由釷含量計算出來的「理想的」總量、鉀和鈾含量值。
由方程（4）～（6）可以計算出每個測點的實測值與計算的理想值之間的差值，即剩餘質量分數值
航空物探遙感論文集
式中，ws（Ur）、ws（K）、ws（U）分別為測點i的實測總計數率（或總量）、鉀質量分數（或鉀道計數率）、鈾質量分數（或鈾計數率）wd（Ur）、wd（K）和wd（U）分別為總量、鉀和鈾的剩餘質量分數值。
方法步驟如下：①輸入剖面數據；②統計對應不同釷值區間的鉀、鈾總量及釷平均值；③對統計數據進行回歸分析，得到回歸方程；④利用（1）～（3）式，根據釷測量值（質量分數或計數率），計算理想的鉀、鈾質量分數值和總量值或鉀、鈾、總道計數率；⑤利用（4）～（5）式計算各參量的剩餘質量分數值；⑥重復步驟（1）～（5），計算下一條測線直至計算完所有測線；⑦對計算的剩餘質量分數值進行滑動平均處理，以闡明變化趨勢；⑧繪制剩餘質量分數值平面剖面圖：⑨進行地質解釋。
（二）簡化的歸—化方法
每個地面和航空伽馬能譜測量剖面的鈾和鉀數據也可用下述方法歸一化到釷數據。試驗了各種線性的、對數的和二級曲線的擬合程序，與這些變化有關的最簡單的常見方程（7）、（8）和（9）被確定為是通過原點的線性方程。線的斜率由平均
航空物探遙感論文集
這里wi（K）、wi（U）、wi（Ur）分別為第i點由釷定義的「理想的」鉀、鈾、總量值，由這個計算方法，該方程直接由數據計算出來。
由方程下列方程可得到每個測點的測量值與計算的理想值之間的相對偏差。
航空物探遙感論文集
式中，wd（K）、wd（U）、wd（Ur）分別為用測點測量值的分數來表示的相對偏差，即歸一化的鉀、鈾、總量值。
經驗證明：在油氣藏上方，w′d（K）為低值（負值），w′d（U）為較低（負）值或為正值，w′d（K）和w′d（U）的變化用二者之差綜合為一個簡單的正數△δ。
航空物探遙感論文集
正的△δ值是對石油的有利指示[3]。
上述釷歸一化方法同樣也適應處理平面網格數據，方法同上。
二、以聚類分析為基礎的岩性歸一化方法
該方法是在「地層最優分割與聚類分析相結合的統計分析方法」[6]的基礎上發展起來的一種消除岩性干擾計算剩餘值的方法。基本思路是：在採用定量解釋方法對航空伽馬能譜資料進行「岩性」分類的基礎上，通過扣除各種「岩性」的背景值，消除不同岩性的影響，突出與礦化等有關的放射性弱異常。方法原理如下。
（一）岩性分類
為研究鈾、釷、鉀分布情況與岩石或土壤分布的關系，採用上述「地層最優分割與聚類分析相結合的統計分析方法」對伽馬能譜數據進行聚類分析得到分類圖，並以此分類圖為基礎進行岩性分類。其技術要點包括：①計算均勻度、自動提取初始聚類中心；②粗選初始聚類中心；③系統聚類分析；④動態聚類分析（圖1）。
圖1以聚類分析為基礎的岩性歸一化法流程
（二）計算剩餘質量分數值
有兩種計算剩餘質量分數值的方法。第一種方法是以數據分類結果為基礎，假定每個類別代表了一種「岩性」或「土壤」類型。具體作法是：將待處理的測量數據（如K、U等）與分類數據比較，按不同類別分別求出每一類的平均值，並將它們分別賦給對應類別的所有測點而形成平均值網格數據文件。可以認為這類數據基本代表了測區各種岩性的背景水平；然後將上述平均值數據再進行滑動平均處理，以消除不同類別之間可能出現的數據「台階」；最後將各點測量值與上述平均值相減，得到剩餘值。
第二種求得剩餘值的方法是，利用上述方法做出分類圖，並將分類圖與地質資料進行對照，找出土壤類型與分類圖上類別的對應關系，並確定各土壤類型鈾、釷、鉀含量的平均值，然後用實測值減去相應土壤類型的平均值得到校正後的剩餘值，重新繪制等值圖，即得到歸一化等值圖。
以聚類分析為基礎的歸一化方法的應用效果取決於岩性分類的准確性。應用中須注意：①所選聚類變數在滿足岩性填圖方法的一般要求的前提下，如變數不相關等，應盡可能與待處理參數一致；②在分類時（取初始聚類中心時）應考慮岩石的出露情況，以便准確地選擇分類數；③在解釋時，應注意剔除水體等造成的假異常；④該方法只適用處理二維網格數據。
三、應用研究
（一）在油氣勘查中的應用
利用上述方法對青海柴達木盆地、河北黃驊和內蒙二連等地區的實測航空伽馬能譜資料進行了處理和研究，這里僅以柴達木盆地油氣勘查中駝峰山構造的圈定為例說明其應用效果。該構造位於研究區東部，為一個已知氣田。航空伽馬能譜反映為鉀、鈾的相對降低，這種異常特徵在經過釷歸一化和岩性歸一化方法處理的剩餘鉀異常圖反映得更明顯（圖2）。
由圖可見，①兩種歸一化處理方法獲得了類似的結果，都出現了圈閉的低值異常；②在構造內部放射性場的分布還存在一定的差異，可能反映了次級構造的分布特徵。
（二）在鉀鹽勘查中的應用
1.在柴達木盆地三湖地區尋找隱伏鉀鹽礦中的應用
圖3是在柴達木盆地三湖地區利用上述方法尋找隱伏鉀鹽礦中的應用實例。該區位於察爾汗鉀鹽礦床的外圍，航空伽馬能譜鉀含量圖上反映為呈橢圓形的低緩升高區，但僅高出背景值約15%，依據原始圖件對該鉀升高區還難以定性。然而，在剩餘鉀含量圖上出現了明顯的異常，異常內部分布特徵更加清晰，並與已知鉀鹽礦區的異常連成一片。經地面查證，在該異常區約0.6m深處發現一層厚約幾十厘米的鉀鹽礦，氯化鉀平均含量為4.2%，最高為7.09%，在70cm左右深處分布有一層含鹵水層，經水樣化驗晶間鹵水氯化鉀都超過了工業品位。由此推斷該弱鉀異常系隱伏鉀鹽礦層和深部富鉀鹵水的綜合反映。
2.在羅布泊地區鉀鹽礦礦產勘查中的應用
利用Th歸一化方法對新疆羅布泊地區航空伽馬能譜資料進行了數據處理，結果表明，釷歸一化鉀含量圖有效地消除了鉀含量圖上位於測區東部和西北部地區由氧化鉀（K2O）引起的高鉀區，而測區中部鹽類沉積區的可溶性鉀異常由於消除了岩性背景干擾而顯得更清晰、直觀。據此共圈出了40多處可溶性鉀異常，其中至少有4處已經地面工作所證實，並發現大型鉀鹽礦產地一處，鉀鹽礦床兩處。
3.在金礦勘查中的應用
利用Th歸一化方法對新疆北部某金礦區航空伽馬能譜鉀含量進行了圖像處理（圖略）。處理結果表明，Th歸一化鉀含量圖像有效地消除了各種岩性干擾，突出了與金礦化有關的鉀異常（黃色調區），根據該圖共出了8處剩餘鉀異常。經分析認為，它們大都與金礦化蝕變有關，其中1～4號異常由已知金礦蝕變帶引起；8號異常位於中酸性岩體接觸帶上，地表已見有金礦化，是礦區外圍重要的找礦靶區；7號異常大致與已知礦帶平行分布，經地面工作驗證，發現了新的金礦蝕變帶。
圖2駝峰山構造航空伽馬能譜剩餘鉀含量平面等值線
上圖：釷歸一化法；下圖：岩性歸—化法
1—零等值線；2—負等值線；3—氣井；4—氣田范圍
圖3不同方法突出弱鉀異常的效果對比
a—岩性歸一化剩餘鉀含量；b—釷歸一化剩餘鉀含量；c—鉀含量
四、結論
①釷歸一化方法是眾多提取剩餘值方法中效果較為突出的一種，最初主要用於突出與油氣有關的弱放射性異常，獲得了良好的應用效果。近年來，該方法又被應用於尋找鉀鹽礦、金和多金屬礦，並分別在消除氧化鉀干擾、突出可溶性鉀異常以及在消除岩性干擾、突出與金和多金屬礦化蝕變有關的弱放射性異常方面效果顯著。
②以聚類分析為基礎的岩性歸一化方法有兩種求剩餘質量分數值的方法，它們各具特色，前一種方法自動化程度高，當區內岩性較均勻時也能得到很好的結果。但當區內岩性復雜時，「岩性」的代表性較相對差些。第二種方法工作過程相對繁瑣，當有較高質量的地質圖時，岩性背景值選取相對准確，歸一化結果能較好地符合實際情況。
利用上述方法對青海柴達木盆地、新疆阿勒泰、羅布泊和哈巴河、河南黃驊和內蒙二連等地區的實測航空伽馬能譜資料的處理和研究結果表明，該方法是航空伽馬能譜測量勘查油氣、鉀鹽、金及有色金屬等礦產中提取弱信息的有效方法。
參考文獻
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THE STUDY OF NORMALIZATION METHODS FOR EXTRACTING WEAK INFORMATION IN THE INTERPRETATION OF AIRBORNE GAMMA SPECTRALMETRIC DATA
Xiong Shengqing
（Aerogeophysical Remote-Sensing Center,Beijing 100083）
Abstract
The present paper recounts two interpretation methods for extracting resial anomalies in the interpretation and processing of data from airborne gamma spectral survey,viz.,Th normalization technique and lithologic normalization technique based on cluster analysis.Following an introction to the basic principles and calculation steps of these techniques,this paper deals emphatically with their application effects in the prospecting for oil and gas,potash salt,gold,copper and polymetallic mineral resources.
『捌』 航空物探「八五」科技進展綜述
高仁載熊盛青王守坦
（航空物探遙感中心，北京100083）
航空物探是把地球物理勘探技術與航空技術結合的一門技術，是一種獲取並研究岩石圈，特別是與地殼有關的多種地球物理場信息的方法手段。近些年來，隨著航空、電子和計算機技術，以及地球物理勘探及其解釋技術的發展，航空物探方法在地質找礦、基礎地質和區域地質（包括岩石圈研究）、水文和工程地質、環境和災害地質研究等諸多領域得到了廣泛的應用。
我國航空物探技術起源於50年代，經40年的發展，尤其在「七五」期間，將GPS、電子技術和計算機等多項先進科學技術應用於航空物探，使我國航空物探技術得到了較大的提高。「八五」期間，在鞏固「七五」開始的第二代航空物探技術研究基礎上，又得到了穩步的發展。
一、航空物探工作概況
「八五」期間，受國際、國內礦業需求和發展的影響，航空物探事業的發展與隊伍規模都受到了一定的影響。與「七五」相比，總的工作量有所下降。但在此期間，原地礦部系統的航空物探勘查工作量仍保持在較高的水準，共完成工作量791857km，其中，指令性任務561857km，見表1。
表1航空物探工作量對比
「八五」期間，航遙中心航空物探勘查與科研成果顯著，共完成勘查與科研報告68份，其中勘查報告48份（指令性34份，市場14份），科研報告20份；共獲部級成果獎、科技獎23項，其中二等獎以上5項。
二、航空物探主要技術進展
（一）航空物探探測技術取得長足進展
1.氦光泵磁力儀技術性能再上新台階
我國自行研製的以量子力學理論為原理的氦光泵磁力儀，與國際上通用的銫光泵磁力儀相比，原理上更具優越性，儀器整體性能與國際先進水平一致。「八五」期間，在原生產的HC-85氦光泵磁力儀基礎上，進一步研製了HC-90氦光泵磁力儀，靈敏度進一步提高，達0.0025nT；儀器的南北工作跨度更大，達到1700km以上；采樣率更高，達2～10次/s。經過我國某海域測量考驗證明，與其它設備組成的航磁測量系統可在世界任何地區獲得高質量的航磁數據。
2.航空物探數據收錄微機化
在航空物探收錄系統方面，「八五」期間我國自行研製了以PC機為基礎的航空物探收錄系統，現已廣泛應用於航空物探測量中，其各方面性能均可與國際上通用的系統相媲美。
3.自行研製成功Y-11B三頻硬架式航空電磁系統（該套系統由原地礦部物化探所研製），在甘肅敦煌等地區的找水應用中獲得良好效果。
4.初步研製成功航磁水平梯度系統，其雜訊等技術指標與南非等國外類似系統相當，已在兩個工區進行了試驗飛行，效果尚可，一些技術問題有待解決。
5.研製了航磁事後軟補償技術，近期引進了航磁實時軟補償技術，正在進行試生產測量。
6.航空導航定位精度有較大幅度提高。
普遍使用GPS導航定位技術，詳測中使用事後差分GPS定位技術，已著手試用雙星座導航定位技術，導航定位精度可提高到20m左右。
（二）建立了多套具有我國特色的高精度航空物探測量系統
「八五」期間，集成了5套適用於不同勘查目的的高精度航空物探測量系統，即低緯度大跨度的安-12飛機的航磁測量系統、Y-12飛機的航磁水平梯度測量系統、海鷗輕型飛機無操作人員的航磁測量系統、米-8直升飛機航磁懸掛式測量系統、Y-12航空磁測或磁伽馬能譜測量系統和雙水獺飛機的航空物探綜合站測量系統。
（三）數據處理與解釋方法技術顯著提高
由於計算機技術和地球物理解釋技術的發展，「八五」期間，航空物探資料處理、成圖和解釋技術得到了很大進步。
1.野外預處理實現了微機化和現場化
可以在野外現場進行各種數據改正、統計與成圖等工作。自行研製具國際先進水平的功能強大的預處理軟體包，可在野外現場提供航跡、平面剖面圖和各項統計報告，以便及時指導野外生產工作。
2.微機數據處理與成圖系統基本形成
基本完成了數據處理及成圖軟體由IBM4341機向微機的移植與優化，初步擺脫了因IBM-4341計算機老化而影響數據處理進度的困境，大大縮短了數據處理周期，並使數據處理成本大幅度降低。研製開發了虛擬切割線法、水平微商法和方向濾波法等輔助調平方法和軟體。
3.解釋方法有新進展，開發了新的解釋軟體
「八五」期間，結合生產和科研工作，研究和開發了一些新的解釋方法與軟體。
（1）航磁解釋技術有較大進展
①結合低緯度航磁解釋，研究了變傾角化極和化赤的方法。
②完善了切線自動計算磁源深度、人機聯作重磁正反演計算、沃納反褶積法磁源深度計算、最大熵磁源深度計算以及重磁剖面水平導數計算及其磁源深度計算等方法與軟體。
③研究了多種弱信息提取方法，包括趨勢圓滑剩餘異常計算方法、曲率濾波方法、小波變換、航磁△T歸一化總梯度法等。
④地溫梯度計算方法技術。
⑤構造分層方法技術。
（2）航空伽馬能譜解釋方法技術進一步完善。主要有航空伽馬能譜數據自動分類填圖技術、主分量分析技術、F參數法、釷歸一化法、變異系數法、結構－邏輯法等。
（3）航電解釋方法技術略有進展，研究了相位異常（標差異常）法及其圖件編制方法技術，硬架航空電磁系統的二層反演解釋方法與軟體。
（4）航空物探綜合解釋及找礦預測方法技術不斷完善
結構－邏輯法、神經網路、分形理論等解釋方法在航空物探綜合資料的解釋中得到了較為廣泛的應用。
（5）定量找礦預測方法技術已普遍採用
包括航空物探異常定量篩選與排序技術、灰色系統理論、推廣模型特徵分析、層次分析、數量化理論等找礦預測方法，以及基於GIS的礦產預測方法等。
這些成果的取得，使我國在航空物探解釋應用的總體水平上與國際上發展同步。
三、航空物探應用成果顯著
（一）在油氣勘查中的應用更廣泛更深入
油氣勘查是航空物探廣泛應用和市場發育最好的領域之一。在50～70年代，油氣勘查普查階段，中小比例尺航磁測量的成果和資料成為油氣勘查的重要依據，利用航磁測量圈定了大量的構造異常和可能的油氣聚集帶。
80年代以來，尤其在「八五」期間，隨著航空物探技術的發展，中大比例尺高精度航空物探測量又在油氣勘查中用於圈定局部構造異常，解決火成岩分布范圍和規律，並利用航磁資料計算沉積盆地地溫梯度和不同地質界面地溫場，以評價油氣生成環境，預測油氣遠景和指出找油氣靶區。「九五」期間，利用高精度航磁測量解決更為細致的油氣勘查問題的應用勢頭不減。
近幾年來，一些國際石油公司在中國也陸續應用原地礦部航空物探遙感中心的航空物探技術，在投標區開展高精度航空物探調查。所取得的成果得到他們的贊揚，並認為我國的航空物探測量技術可與國際上的先進技術相媲美。
（二）在基礎地質研究中繼續起著重要作用
由於航空物探可以快速有效地通過測量地球物理場信息，了解各種地質塊體、岩體、斷裂、基底起伏和部分岩層的狀況，航空物探資料已成為地質填圖、成礦預測以及基礎地質研究等方面的重要資料。大面積航磁圖已用於基礎地質研究和區域成礦規律研究，為戰略性找礦部署服務。航磁資料在中國大陸大地構造分區與演化、形成機制、礦產分布規律和南海海盆演化等研究中發揮了重要作用。根據航磁資料首次提出的郯－廬斷裂、吳旗－多倫斷裂、民豐－尾亞斷裂、紅河－哀牢山斷裂等已為地質界所證實和公認。
「八五」期間，利用1:400萬全國航磁圖，結合其它地球物理資料，對全國大地構造特徵進行了研究，提出了對全國基礎地質研究有益的依據和建議。
在資料庫建立、編制航磁圖方面也取得了進展。在「七五」編制1:400萬全國航磁圖的基礎上，又對華北北緣、秦巴、長江中下游和華南等多個重點區片，編制了不同比例尺的航磁圖。最近，結合新近測量的航空物探資料，開展國際合作，開始重新編制高水平的全國1:100萬航磁圖的工作，這將提供一份新的基礎地球物理資料，並為基礎地質研究提供更新的依據。已開始的建立全國航磁資料庫工作，將為全國地質GIS系統的形成提供重要基礎資料。
航空物探可以解決地質填圖中的許多問題，在隱伏地區效果更為明顯，如劃分斷裂構造、圈定岩體、區分地層與岩性等等。「八五」期間，在新疆阿勒泰、哈巴河、康古爾塔格、羅布泊和湘南、黑龍江多寶山等許多金屬礦成礦區帶，利用航空物探資料進行岩性構造填圖和找礦遠景預測，取得了良好的應用效果。實踐表明，航空物探在1:5萬區調中能發揮重要作用。
（三）固體礦產勘查工作取得較好的找礦效果
固體礦產勘查一直是航空物探的一個主要應用領域。新中國建立以來所找到的磁鐵礦床，80%都是通過航磁發現的。
近年來，隨著航空物探觀測精度的提高，以及多種航空物探方法的綜合，在尋找隱伏礦藏，以及尋找弱或無磁性固體礦床的勘查中，航空物探直接或間接地發揮了重要作用。如在新疆一些地區，利用綜合航空物探方法，進行大比例尺的區域填圖，圈定了一些金礦成礦帶或靶區，並經驗證找到了金礦體。在羅布泊，利用航空伽馬能譜測量發現的鉀異常，經部分驗證，找到了大型鉀鹽礦床。在山東地區，航空電磁測量圈定了低阻破碎帶，從而找到了多處金礦體。
據不完全統計，「八五」期間，航空物探發現異常4611處，檢查150處，見礦8處，見礦率達5%。由於經費限制，航空物探異常查證數量太少，影響了航空物探找礦效果的充分發揮。
（四）水工環地質調查
「八五」期間，航空物探技術在水工環地質調查中也發揮了一定的作用，尤其是在解決城市穩定性、核電站選址以及尋找地下水資源等方面，航空物探發揮了重要作用。
採用航電並配合航空伽馬能譜測量等方法，通常可以用於快速查明區內水系、古河道，圈定海侵范圍，確定地下水類型，劃分鹹淡水界線，圈定淡水體及其在不同深度的分布范圍，在乾旱地區尋找富水區以及進行水資源預測等。在河北南宮、江蘇連雲港等地區尋找地下水資源取得了很好的成果。
利用航空物探技術曾為北京、上海等大中城市進行城市的穩定性調查；為三峽地區穩定性評價；為大亞灣等3個核電站選址等提供服務，均取得了很好的應用效果。
四、我國航空物探現狀與前景展望
（一）我國航空物探技術現狀
總體上，我國航磁測量技術已達到國際一流水平，基本具備參加國際競爭的能力；航空放射性測量基本能跟上世界發展趨勢；國際上航空電磁法發展較快，受飛行器和地形等條件限制，我國與國際上有一定的差距；航空重力測量，由於資金等因素影響，在國內尚未開展。
我國航空物探已開始走向國際市場，實現了由單一技術合作向經濟與技術合作相結合的方向轉變。
存在的主要問題是：①儀器老化，尤其是航空伽馬能譜儀和航電儀器，引進已近20年，亟待更新換代。②飛行成本提高，可用機型有限，在一定程度上制約了承擔國外公司在中國境內進行風險勘探中的航空物探任務以及航空物探走向國際市場的能力。③航空物探在油氣勘查中，解釋方法手段較單一，解決問題的能力有限；在固體礦產勘查中，由於資金短缺及缺少有效的異常篩選方法等原因，大量異常未得到查證，影響了找礦效果的進一步發揮。④航空物探的應用領域，尤其是在環境、農業等領域中的應用還有待進一步開拓。⑤人才短缺，現有人員技術單一，知識老化嚴重等等。
（二）國際航空物探現狀與發展趨勢
1.航空物探公司跨國聯合、兼並，工作量呈增加態勢。
90年代以來，尤其是近兩三年，國際航空物探市場顯現出復甦與發展的態勢，用於礦產勘查的航空物探工作量每年超過200萬測線公里，尤其是北美、拉美和非洲需求量較大，東南亞地區也有一定市場。澳大利亞等國家每隔十年便進行新的一輪航空物探測量。國際上航空物探公司約有30多家，其中主要的有7～8家，大都是跨國公司，他們基本上佔領了這些市場。
2.航空物探測量技術發展很快，向尋求解決更精細的地質問題與擴大應用領域兩個方向發展。
（1）開展高解析度航空物探測量（也稱超詳細測量）
主要目的是為各國政府的跨世紀找礦工程和礦業公司找礦服務，用於解決地質填圖和找礦中的更精細問題，以及水文、工程地質等方面的問題。
高解析度航空物探的主要技術參數如下：
①採用現代化的儀器裝備：航磁測量採用光泵磁力儀，靈敏度為0.001nT或更高，采樣間隔0.1s一次，伽馬能譜測量採用256道具有自動穩譜性能的能譜儀，晶體體積33L或以上。
②測量線距密，一般為100～400m，在金屬礦產遠景區一般為200～250m，在勘探程度較高的已知礦區及其外圍加密到100m或更小。
③飛行高度低，航高大部分地區為100m以內，一般不超過150m；在地形起伏較大的地區，一般採用直升飛機測量。
④導航定位精度高。採用實時GPS導航定位技術，定位精度為2～3m。
⑤采樣密度大。對航磁測量相當於6～7m採集一個數據。
高解析度航空物探所能解決的主要地質找礦問題如下：
①超詳細的構造細節識別；
②岩石邊界的精確填圖；
③區分雜岩單元；
④分辨細小的斷層與裂隙；
⑤提取有用的風化層信息；
⑥「穿透」沉積層對下伏基岩進行填圖；
⑦快速有效地對礦產勘查遠景區進行評價，更快更好地進行勘查選區；
⑧直接發現與礦和可能與礦有關的異常。
（2）環境和國土調查等方面的應用
利用航空放射性方法定期進行環境監測；利用航電和航磁測量了解土地的鹽鹼化分布等，為土地改良計劃服務。
（三）我國航空物探發展趨勢
1.追蹤國際航空物探的發展動向，結合國情發展航空物探技術與方法。
2.積極主動地為我國跨世紀地礦工作服務。
（1）開展中高山航磁測量，為國家提供戰略性後備礦產勘查基地；
（2）開展高解析度航空物探綜合測量，為新一輪填圖計劃及找礦服務。
3.開展海域航磁測量，為維護國家主權與探明海洋油氣資源做貢獻。
4.積極開拓國際市場。
我國已基本具備參與國際市場競爭的能力。在國家「充分利用國際國內兩種資源、兩個市場」的戰略性部署中，只要國家在政策和投資上予以扶持，航空物探定能在國外找礦中發揮重要的先期作用。
5.開拓新的應用領域。
航空物探在水文地質和環境監測方面的潛力還有待進一步發揮。
總之，隨著航空物探技術的發展，它不僅會在地質勘查各個領域發揮越來越重要的作用，而且在國民經濟的許多領域也將發揮新的作用。
A REVIEW OF THE TECHNICAL ADVANCES IN AEROGEOPHYSICAL SURVEY DURING THE PERIOD OF 8TH FIVE-YEAR PLAN
Gao Renzai,Xiong Shengqing,Wang Shoutan
（Aerogeophysical Survey and Remote-Sensing Center,Beijing 100083）
Abstract
The present paper gives a brief review on the main technical advances and achievements gained by the Ministry of Geology and Mineral Resources in the field of aerogeo-physical survey ring the 8th Five-Year Plan,and makes an analysis and prediction of the development trend of aerogeophysical survey in China.
『玖』 航空多道伽馬能譜數據處理軟體包
張玉君王乃東張志民
（地質礦產部航空物探遙感中心）
摘要 本文闡述一個在SEL32/57計算機硬軟體環境下運行的處理航空多道伽馬能譜數據的軟體包，它由磁帶格式變換模塊TAPEFORM等七個模塊組成，每個模塊又包含有數個子程序。源程序用FORTRAN語言寫成，共有語句2200多條（注釋行不在其內）。在微分譜分析模塊中採用了迭代技術求全譜本底，稱之為逐次淹沒法。經生產應用證明：軟體包運行穩定，技術方法和理論正確，達到了國外同類軟體的水平。
概況
1984年初地礦部航空物探遙感中心接收了從美國Geometrics公司引進的航空多道伽馬譜系統，它由GR-800D能譜儀及G714收錄器組成，除記錄鉀、鈾、釷及總計數率四個積分窗口外，它還以微分譜的形式將向上和向下探測器各256道能譜數據記錄在九軌磁帶上。微分譜的用途在於：檢驗積分窗口值的可靠性，檢查峰漂並進行軟體穩譜，組織更多的有用能窗等；Geometrics公司出售專門的軟體解決這些問題，這部分軟體售價4～5萬美元。引進這套系統時未購買相應軟體。
中心曾從加拿大Scintrex公司引進綜合航空測量系統及數據處理系統，四道能譜儀及G—704收錄器包括在其中，數據在SEL32/57機上處理。SEL32/57機硬體、軟體環境為處理多道能譜資料提供了一定條件。於是產生了一個明智的方案：把研究的問題集中到溝通G714-G104渠道、微分譜分析及四道處理程序的改進等方面，從而加快了研究速度。
該軟體包由以下七個模塊組成：
（1）磁帶格式變換模塊TAPEFORM，將G714記錄格式轉換為G704格式；
（2）微分庫建立模塊G714BASE，在磁碟上建立微分譜數據文件；
（3）微分譜分析模塊SPCANAL，利用微分道數據進行能譜分析，評價峰漂、計算峰中位值；
（4）軟體穩譜模塊SFSTBL，當峰移顯著時，移動窗口值，利用微分道數據，形成替換數據文件；
（5）有效高度計算模塊HSTAT，用雷達高度值，氣壓高度值及溫度值求有效高度，並統計；
（6）含量計算模塊MULT01，修正K,U,Th數據，並求其含量；
（7）比值計算模塊MULT02，利用調過水平的含量值求比值。
以上各模塊之間的關系示於圖1，各模塊均用FORTRAN語言編寫，每個模塊又由數個子程序組成，不算注釋行，共有語句2200餘條。在微分譜分析模塊中採用了迭代技術求全譜本底，該方法又稱之為逐次淹沒法，它是核物理測量伽馬譜學近十年出現的一種新技術。
圖1航空多道能譜數據處理流程圖
經過四年生產應用證明：該軟體包運行穩定，程序中使用的技術方法和理論正確，軟體穩譜方法巧妙，達到了國外同類軟體的水平。
多道能譜的潛在優勢除了軟體穩譜外，還在於提供更多的有用能窗及通過微分譜擬合求解 K, U,Th元素含量等。國外一些學者正在朝這方面努力。
一、飛行數據帶讀入和轉換程序原理
磁帶格式變換模塊TAPEFORM的簡要框圖如下：
張玉君地質勘查新方法研究論文集
同時，為將 G714原始記錄帶上信息進行有針對性的篩選並送到微分庫文件中，編制了G714BASE模塊，並編制了G714微分庫輸出子程序RBASE1,RBASE2,RBASE3,RBASE4。
以下是在TAPEFORM和G714BASE程序中解決的四個問題：
1.首先解決正確讀帶問題
將帶上信息正確輸入計算機內存，保證物探軟體庫TAPEIN子程序從帶上讀2304個位元組，子程序參數IERB使磁帶機遇到文件結束碼時停機。
2.ASCII碼和EBCDIC碼轉換
這兩種碼都是8位表示一個字元，當進行ASCII→EBCDIC變換時，數字0—9的變換只需把第7和第8位由0變為1即可，反之1變0。字母A—Z只需把第8位由0變1；反之，1變0。特別需要指出的是正負號不在此規則內，需對信息先判別正負，單獨處理。
3.ASCII和二進制數變換
在ASCII→二進制數變換時，我們採用乘積累加法。舉例如下：7583（ASCII）見圖2：
設K=4，循環四次，取「3」，「8」，「5」，「7」。
最後，jIA=7583，為二進制數。
反之，二進制數→ASCII碼，採用除法取余，例如7583（二進制數），則7583÷10=758餘「3」，758÷10=75餘「8」，除四次即可得到7583（ASCII碼）。一般計算機上都有取餘子程序。
圖2ASCII二進制變換
4.磁碟輸入輸出速度
利用SEL32/57機物探軟體庫RREAD和RWRITE對盤輸入輸出信息，應注意兩子程序的四個參數LFC,BUFF,NREC和0,BUFF與NREC的使用大有開發餘地。若BUFF=192,NREC=192，則每次輸出一個磁碟塊；而BUFF=3072,NREC=3072，則一次可輸出16個磁碟塊到內存。實踐證明，NREC取3072或4096為佳，既快又安全。
二、微分譜分析和軟體穩譜模塊原理及功能驗證
1.微分譜分析模塊（SPCANAL）
微分譜分析模塊流程如圖3，其原理可分解為以下七個步驟：
（1）合成微分全譜。利用G714微分庫，對一條或數條測線各點下視探頭微分值按道合成，以獲得統計性較好的微分全譜。
張玉君地質勘查新方法研究論文集
式中：i——道；j——測點號；k——測線號。
（2）五點移動加權平均光滑濾波。濾波次數可以是一次或多次，濾波公式為：
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經實際數據實驗證明，採用一次濾波即能取得較好效果。
（3）用逐次淹沒法求全譜本底。即用迭代技術將能峰逐次淹沒到真實背景水平，從而求出本底譜。具體做法是：
圖3SPCANAL模塊框圖
將微分譜從40道至251道分為22個段（Ply）,88個節（Bin）。每個段由4個節組成，每個節由1道，2道或3道組成。具體分配如圖4，圖中：
圖4逐次淹沒法求本底各道分段分節示意
自Bin（1）至Bin（8）共2個Ply，對應40至47道。
自Bin（9）至Bin（36）共7個Ply，對應
自Bin（37）至Bin（84）共12個Ply，對應
張玉君地質勘查新方法研究論文集
至
張玉君地質勘查新方法研究論文集
道。
自Bin（85）至Bin（88）共1個Ply，對應248至251道。
由於伽馬能峰的寬度從低能區到高能區是逐漸變大的，又由於希望每一能峰能包括5～7個節，故每個節所包含的道數是遞增的；第85～88節每個節只包括1道，這是因為這個區間內設有能峰，另一原因是為使節的總數目成為4的倍數。低能區每個節也只包括1道，是因為考慮到在低能區能峰有可能較密集。
迭代開始，首先對各個節內各道計數求平均值BBIN。做為該計數，將每一節的計數與左，右相鄰兩段內同樣節號的兩個節計數的均值做比較，如果此平均值小於該節計數，則以此均值替代該節計數。如對於第4段第3節，取第3段第3節及第5段第3節計數相加除以2，如果此平均值比第4段第3節計數更小，則以此平均數做為第4段笫3節的計數，然後用相鄰節的計數內插求出各道計數，再與各道原始計數做比較，如原始計數更低，則取原始計數為該道計數。如此迭代八次，所得之各道值即為欲求之本底譜。
張玉君地質勘查新方法研究論文集
式中：i——段號；j——段內節號；（i·4+j）—總節號。各道之值為：
對9——36段：
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對37—84段：
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對1～8段及85～88段，道計數與節計數是一致的；
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式中：m為道號。
（4）求凈峰譜線：計算凈峰面積。總譜線逐道扣除本底譜即得凈峰譜，按窗口累加即可求出凈峰面積。
（5）一次微商。求一次微商是為了更准確地尋找峰位，微商計算公式如下：
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（6）六點判據求峰位。利用微分譜尋找峰中心位置的六點判據如圖5。選擇六點判據是考慮到伽馬能峰應具有相當寬度，道數太少會形成誤判，而道數太多又會造成丟失，其判別計算公式為：
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式中：CH為峰中位值。
圖5求峰位示意圖
程序運行報告將全部滿足（9）式之峰中位值列表打出。
（7）用行打繪全譜圖及微分譜圖。為了在行打上繪出全譜圖及微分譜圖，編寫了兩個子程序，各有十種比例尺可供自動選擇。在以上各處理步驟之間均可調用子譜圖程序，以便直接檢查運算情況。
2.軟體穩譜模塊（SFSTBL）
圖6為軟體穩譜模塊流程，根據譜分析報告，對比實際峰中位值與理想值，當峰漂顯著時（如，可假設當 Th的2.62MeV能峰漂移超過五道時，則認為峰漂顯著），調正軟體窗口值，利用微分譜重新組合積分窗口計數，將新窗口計數輸出，形成替代數據文件，供32/57庫管理程序DBFIX調用，修改積分庫中相應值。
3.程序功能實際驗證
微分譜分析和軟體穩譜兩模塊的主要功能實際驗證如下：
（1）評價峰移及峰漂。
銅陵工區多數架次儀器調節很好並較穩定。如21架次及28架次，經譜分析檢查峰漂小於一道。但第2架次儀器未調整好，經譜分析檢查發現峰移六道之多。
（2）實現軟體穩譜。
圖6SFSTBL程序框圖
對第2架次各測線下視探頭重新計算了窗口值，按測線建立了替換文件，改正了積分庫相應數據，達到了軟體穩譜目的。
（3）驗算多道譜儀部分參數。
利用第28架次水面不同高度飛行數據所做譜分析結果，經相關分析可求得多道譜儀的某些參數，並與83年渤海飛行所得之結果做比較，現將比較結果列於表1。
對比表1的結果，可發現1983年渤海飛行計算所得之
（4）譜分析程序還為全譜擬合求解U,Th,K三組分做了准備。
表1航空多道伽馬能譜儀參數檢驗
三、多道能譜積分庫數據處理
積分庫數據處理成圖過程中，數據帶轉貯入庫，數據編輯及錯誤修正均可借用SEL32/57數據處理專用軟體完成，有關能譜數據的處理方法與程序為新增內容，它們包括：①有效高度換算模塊HSTAT；②能譜分項校正模塊MULT01；③能譜特殊參數及比值計算模塊MULT02。
1.有效高度換算模塊（HSTAT）
本模塊為 MULT01模塊進行高度校正准備高度參數值。程序使用了 AD590M機外溫度計，1241M氣壓高度計及265無線電高度計的輸出參數。模塊流程見圖7。
圖7MULT01流程圖
將測量高度換算為標准環境下（一個大氣壓，0℃溫度）的有效高度，主要取決於空氣密度，而空氣密度與氣壓，溫度關系較密切。在測量參數中，將氣壓高度計輸出根據「The Encyclopedia of Atmospheric Sciences and Astrogcology,1967」標准，轉換為氣壓值，便可近似計算出有效高度值，公式為：
H ´（I）=H（I）·K0/K（I）·mmHg（I）/atm
式中：K0為絕對0度（－273.16℃）；atm為標准大氣壓（760mmHg）；H,K,mmHg為由測量值經轉換獲取的高度，絕對溫度及氣壓值；H´為有效高度。
2.能譜分項校正模塊（MULT01）
本模塊完全放棄了四道能譜儀綜合修正背景的作法，充分利用了多道譜儀具有上勘晶體和宇宙射線窗口的優勢，採取了逐點分項校正的方法。模塊流程見圖8。
可以證明，0.2→3.0MeV能量范圍內各窗口受宇宙射線的影響與字宙射線窗口的計數值成良好的線性關系。因此，有可能利用宇宙射線窗口計數剝離掉測量窗口的宇宙射線成分。
圖8MULT01流程圖
同樣可以證明，上勘探頭鈾道計數與下勘探頭受大氣氡的影響成比例關系。因此，可以利用上測計數近似地剝離下勘各窗口受到的氡氣影響。
此程序對原始能譜數據進行了以下修正處理：
①飛機本底修正；②宇宙射線修正；③死時間修正；④高度修正；⑤超高統計；⑥康普頓散射修正；⑦大氣氡修正；⑧三點遞推圓滑；⑨含量換算；⑩結果統計；（11負）值歸0；（12記）庫並列印報告。
3.能譜特殊參數及比值計算模塊（MULT02）
本模塊是為能譜數據地質應用編制的後繼程序。它計算三種窗口含量比值和一種放射性找礦特徵參數、對區分岩性及地質找礦有獨到功用。在計算以上參數時，遇到的主要問題是個別數據數值過小而引起當其作為分母時比值值域過大。為解決此問題，設置了各窗口元素閾值，凡小於閾值的數據點經與周圍數據內插而仍無明顯改善者，均廢棄為0。模塊流程見圖9。
圖9MULT02流程圖
參考文獻
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A SOFTWARE PACKAGE FOR PROCESSING OF DATA OF AIRBORNE GAMMA—RAY MULTICHANNEL SPECTROMETER
Zhang Yu jun, Wang Nai dong aud Zhang Zhi min
（Aero-Geophysical and Remote Senssing Centre,MGMR）
Abstract A software package for processing of data of airborne gamma-ray multichannel spectrometer under the hardware and software circumstances of computer SEL 32/57 is presented.The package consists of 7 moles.Each mole consists of several subroutines.The source programs are written in FORTRAN.There are more than 2200 statements in the package（excluding the comment lines）.For seeking ater background spectrum,an iterative technique called graal annihilation method is used in the molefor analysis of differential spectrum.A Four years' application of the software package in proction has proved the stability of operation and the correctness of the technique and the theory used in the programs.This software package comes up to the level of the similar ones overseas.
原載《物化探計算技術》，1989,Vol.11,No.1。
『拾』 航空γ能譜測量工作方法
GR-800航空γ能譜系統包括：航空γ能譜儀及數據收錄系統，以及地面基站兩大部分。前者的任務是數據採集和預處理，後者是進行資料回放，進行最終處理，提供相應的圖件。
航測工作方法包括：測區確定，比例尺的選擇，測線布置，野外飛行測量、數據處理，高場和異常研究以及地面檢查等。
（一）測區航測的目標確定
航測的詳細程度取決於目的要求。在20世紀70年代以前大多數國家γ航空能譜測量的主要任務是普查鈾礦。目前雖以地質填圖、普查找礦為主，但對輻射環境調查大大加強。
測區航測的目的決定了航測比例尺的確定，現舉例如下：①以全國放射性礦產資源評價和選擇遠景找礦地區為目的，進行放射性偏高γ場普查；以及大范圍輻射環境評價。一般選用1∶5萬到1∶20萬比例尺。②找尋鈾礦床或追索放射性異常。一般選用1∶2.5萬到1∶5萬比例尺；因異常范圍小，飛行高度盡可能降低。③在已有礦產發現的基礎上擴大找礦區域，一般選用1∶1萬到1∶2.5萬比例尺。④已知有污染的輻射區域圈定，視核事故擴散區域大小而定，選用比例尺可以是1∶5000到1∶2.5萬。⑤普查石油、天然氣或金屬礦產比例尺可以是1∶2.5萬到1∶20萬。
（二）測線布置與野外飛行
按照地質調查和地球物理、地球化學找礦布線的原則，航空γ能譜測線方向盡量與構造走向垂直。在實際工作中常遇到地質構造走向與地形走向一致的情況，為了減少飛行中上升、下降坡度過大，測線方向可以改為斜交地質構造，但交角不應小於45°。
測線視比例尺而定，也與飛行高度有關。據計算飛行高度20 m，探測γ射線作用帶半徑為70 m；高度60 m，半徑140 m，高度120 m，探測半徑達250 m，測量到80%射線。高度與作用帶密度大致是2倍的關系。比如要想找到最小異常帶為50 m寬，則飛行高度在100 m以下為宜。測線間距，早期較稀，一般是1∶1萬，用線距100 m；1∶2.5萬，線距250 m，現在有時用到100 m或150 m。
野外飛行為基線飛行，測線飛行和輔助飛行。
1.基線飛行
基線飛行的主要目的是監測大氣氡濃度的變化，同時檢查儀器工作狀態。還要確定航磁儀的零點漂移。大氣氡主要來自土壤氡，與濕度、溫度、大氣運動都有關系。
每個飛行日，早、晚都要進行基線飛行。
基線位置盡量選在機場附近，或去測區的途中。一般要求地形平坦，γ場和磁場正常地區；基線長度為5～8 km，飛行高度122 m，與測線飛行高度一致。
根據規范要求，早、晚測量結果，要求總道變化小於8%；鉀、釷道小於10%；鈾道小於15%為正常。
2.測線飛行
有時在測線系統飛行之前，要進行一到二次踏勘飛行，目的在於了解本區地形地貌、地質特徵。如果附近有已知放射性異常或鈾礦區，要進行穿越飛行，以便與未知異常進行對比。還要核對地形圖與地物標志是否一致。
測線飛行前，首先在航線圖上，取航測點大地坐標；經轉換後將數據輸入GPS。測線飛行高度保持120 m，沿地形起伏飛行。
3.輔助飛行
輔助飛行主要目的是測試儀器本底，測定大氣氡的校正系數；標定儀器的靈敏度和測定各道的衰系數。重要是選擇好測試場地，如圖5-3-2所示。場地面積一般是16 km×2 km，一半在水上（水深2 m以上），陸地地面比較平坦，地面放射性元素含量通過取樣分析得到。