『壹』 航空伽马场特征
航空γ测量，以3.096nC/(kg·h)为界分为低场和高场，除花岗岩类是高场外，其余均表现为低场。宏观上以秦安—成县西为界，以东为高场区，在岩浆活动强烈的李子园地区尤为突出。而北道－李子园低场带、甘泉西－三河口高场带，可能反映断裂构造。金矿化主要分布在低场或高、低场分界附近，即放射性活度高场的花岗岩外接触带，条件概率P放为0.792。砂金为低场区，可能与地貌或第四系有关。
『贰』 PEI公司航空伽马能谱测量仪
一、内容概况
Pico Envirotec（PEI）公司2004 年推出了新的航空伽马能谱测量仪——GRS10 和GRS16，可用于探测天然和人工放射性污染。这两种仪器都是采用 NaI（TI）大体积探测器阵列制成的智能化、自调节伽马能谱仪，所采用的硬件相同，但数据输出格式不同。GRS10 可以连接10 个探测器，并且每个探测器可独立输出数据，也可累加到256 道或512 道。GRS16 可以连接16 个探测器，并且记录多达512 道能谱数据。与过去的伽马能谱探测器相比，GRS10/16 减少了“死区时间”，主要原因是没有使用汇总放大器，而是采用了数字放大和 PEI 开发的数字脉冲探测器，从而改善了PMT（photomultiplier tube）晶体脉冲探测器的线性特征。此外，独立的512 道能谱数据质量比较高，可以用多种新技术消除氡的干扰。GPX 航空测量公司在纳米比亚的测量表明，GRS10 的效果较好。经过几年的发展，Pico推出伽马能谱仪AGRS，其记录的能谱信息可达1024 道，具备全自动和自稳定能力。基于此，Pico公司研发了新的全自动化航空伽马能谱测量系统AirSPEC（图1），可以与磁力仪、TDEM等测量集成使用。
图1 AirSPEC伽马能谱测量系统
二、应用范围及应用实例
用于探测天然和人工放射性污染。
三、资料来源
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
『叁』 航空物探遥感中心遥感技术“八五”成就及近期展望
唐文周
（航空物探遥感中心，北京100083）
“八五”期间，航空物探遥感中心（以下简称航遥中心）继续发挥遥感技术优势，承担国家基础地质调查、矿产勘查、环境评价、城乡规划和国土资源调查等领域的任务，紧密跟踪国内外遥感技术发展趋势，开展遥感新技术、新方法研究，完成各种比例尺的航空遥感飞行36.6万km2，完成勘查项目31项、科研项目22项和市场项目11项，取得了丰硕的成果和显著的技术进步。五年间，中心共获得地矿部科技成果奖和勘查成果奖二等5项；三等6项；四等10项，为提高我国遥感技术的总体水平，为地质工作发展和国民经济建设做出了积极贡献。
一、遥感地质应用的主要成果及技术进步
（一）基础地质调查中遥感应用继续加强
1.1:5万区域地质调查中的遥感应用试验
在各省、自治区近年应用遥感技术进行1:20万和1:5万区调所取得经验基础上，“八五”期间原地矿部继续在1:5万区调工作中大力推广应用遥感技术。这期间，航遥中心与中国地质大学（北京）共同承担了内蒙古苏尼特左旗8幅1:5万图幅的遥感区调联测试验。由于充分发挥了遥感技术的特点，遥感与常规方法紧密结合，这8幅图实际观察路线总长度仅2000km，比常规方法减少了一半，而且在岩性单元识别、断裂构造解译、侵入体圈定及其单元超单元划分、地质界线追踪、航片连图等方面均更为直观、准确。项目人员仅用3年时间就完成了任务，质量达到优良，明显缩短了填图周期，减轻了劳动强度，节省了投资。工作中，项目人员还对1:5万遥感填图的方法技术作了系统总结，取得了有借鉴和推广意义的好经验。
2.重点成矿区带遥感编图
“八五”期间，航遥中心与有关省局配合，承担了华北地台北缘、长江中下游、秦巴和华南四个重点成矿区片的物化遥编图及综合解释工作，采用TM和多源地学数据综合分析方法，对这些地区的区域构造格架等基础地质问题和区域成矿遥感判别模式等找矿问题进行了系统研究，取得了许多新认识，预测了一系列找矿远景区和靶区，为这些地区深化基础地质研究，部署进一步的矿产勘查工作提供了科学依据。
（二）矿产勘查遥感技术应用不断深入
1.矿产遥感信息形成机理和成矿模式研究
地质遥感信息形成机理研究是遥感理论研究的新领域，是提高遥感找矿方法科学性、针对性和有效性，促进遥感地质解译向规范化、模式化方向发展的必由之路。“八五”期间，航遥中心在总结以往油气田和金属矿床遥感应用成果基础上，从地物波谱形成的物理基础和成矿机理分析着手，分析了油气田的构造信息（间接标志）和烃类物质微渗漏信息（直接标志），以及以金为主的内生金属矿床的遥感图像特征信息的形成机理。
在矿床勘查中，航遥中心还注意把遥感技术与地质新理论相结合，开展成矿遥感识别模式的研究。例如，在长江中下游、华南和中条山等地区运用遥感综合分析技术、深源岩浆动力学理论和遥感构造模式理论，并引入遥感地质变量统计的找矿预测方法，建立了多种遥感识别模式，对区域地质构造和矿田构造进行再认识，为扩大找矿远景提供了科学依据。应用西天山—西昆仑地区的航天遥感图像以境内外若干已知大型—特大型矿床的遥感影像特征为参照，依据板块构造理论系统对比了该区境内外的成矿地质条件，提出了南费尔干纳—阿特巴希沟岛弧带的东部进入我国境内，西天山地区存在大型金矿成矿地质环境的新认识。这项研究结果为该区今后开展以金、铜为主的矿产勘查工作提供了科学依据。
2.遥感方法的综合应用取得明显找矿效果
“八五”期间，航遥中心运用遥感和多源地学数据的综合分析方法取得了可喜的找矿效果。例如，在新疆阿舍勒、阿希地区的遥感地质找矿应用研究中，综合应用航天及航空遥感资料，圈定找矿有利地段9处和金、铜靶区7个，其中，布哈依塔勒德靶区金品位最高达154.9g/t；与青海地矿局遥感站合作，在柴达木盆地南北缘区域化探异常评价与金矿靶区遥感预测中取得了大量与金矿有关的近矿遥感信息，筛选出找矿靶区43个，使该区金矿勘查工作有了突破，得到省局的好评。航遥中心较早地提出新疆罗布泊地区的卫片存在钾盐矿床的特征影像，其后的航空伽马能谱调查以及1995年与地科院等单位联合组队，进入罗北凹地所进行的实地考察和浅地表取样工作，证实该区赋存着一个大型钾盐矿床。
（三）环境与灾害调查中遥感应用更加广泛
随着我国经济的高速发展和人口的不断增长，环境问题已成为全社会关注的重要问题之一。“八五”期间，航遥中心配合国家和地方区域性环境整治及重大工程建设，开展了一系列遥感环境评价和地质灾害调查工作。在国家计委下达的新欧亚大陆桥（中国段）沿线遥感综合调查项目中，中心承担了连云港—宝鸡段地质灾害和区域构造稳定性遥感评价工作，全面调查了沿线200km宽条带内的地质灾害类型，并建立了相应的数据库，探讨了区域减灾、防灾体系的建设。在长江上游攀枝花—泸州段沿岸遥感综合调查中，全面分析了金沙江下游地区滑坡、泥石流的分布规律、生成环境和活动方式，查明了植被分布现状，建立了重点城镇及周边地区土地利用分类系统及数据库，提出了防护林体系建设、水力资源梯级开发和小流域治理的措施。
（四）国土资源遥感综合调查又获新成果
为适应地方经济建设和国土规划整治的需要，“八五”期间，航遥中心承担了海南省以及重庆、海口、岳阳、温州、宁波、深圳等大、中城市的遥感综合调查。这些多学科、跨部门的综合调查为当地的资源开发利用、环境整治、城乡规划和工程建设提供了大量现时性好、技术含量高、潜在效益显著的遥感资料。
海洋是人类征服自然、获取资源的重要领域，遥感技术的发展为研究海洋环境，探索海洋资源开辟新的捷径。“八五”后期，航遥中心在我国远离大陆的海洋国土调查中，以TM和典型海区特种航摄资料为数据源，结合应用机载GPS定位数据和雷达测高数据，查明了该海域岛礁的分布现状；改进了传统的遥感水深模型，根据测量数据绘制了各岛礁30m以浅的水深图；编制了全区1:25万遥感影像海图。这些成果在海洋油气资源普查、测绘、科学考察、航运、渔业、军事等方面均有重要参考价值。该项任务的完成为探索遥感在海洋调查中的应用技术积累了新经验，为今后在大陆架和海洋专属经济区调查中开展更加深入的遥感工作打下了基础。
（五）遥感新技术新方法研究取得显著进展
1.航空多光谱技术实用化研究
此项研究是原地矿部“八五”科技攻关项目。研究中，对已有多光谱数据做统计处理和综合分析后，提出了航空多光谱数据采集的最佳方法；建立了辐射度归一化和图像校正模型，在国内首次实现了航空多光谱图像的辐射校正、几何校正和多磁带数据镶嵌；建立了以岩矿为主的地物波谱数据库；在对数剩余模型基础上开发了新的视反射率模型；在多光谱数据的地质应用方面采用波谱形态编码方法，成功地提取出了以针铁矿和赤铁矿为主的两种褐铁矿化蚀变类型；系统总结出一套航空多光谱地质应用的工作程序和方法。这些成果为航空多光谱技术，乃至成像光谱技术在地质找矿中的广泛应用准备了技术条件。
2.微波遥感技术及应用研究
微波遥感，由于具有全天时、全天候以及对某些地物有一定穿透能力等特点，近年来得以迅速发展。从1991年起，航遥中心参加国家863计划，对雷达图像的地质应用方法进行了研究，在雷达图像空间结构信息增强、图像噪声平滑、雷达图像与TM图像的准确套合和彩色合成、线性构造和隐伏构造信息提取等方面取得了初步进展，为进一步开展微波遥感技术地质应用研究奠定了基础。
3.图像处理方法与GIS技术应用研究
“八五”期间，航遥中心在地学勘查图像模式识别和数量分析方面继续进行研究，取得了许多新进展。例如，采用单元控制码压缩和快速寻址技术，实现了遥感、物化探及地质图像不规则单元的自动划分、图像分割和自动提取；提出了多源地学数据综合的相容性分析方法；将分维方法应用于多元统计中，创造性地发展了分维KL变换新方法；在GIS支持下，对地质线性体、环形体及水系进行数量化分析和人工神经网络识别，在微机上实现了利用遥感数据对地学图件属性和点、线的更新。对以上方法开发的微机软件，经过试验区实例验证，结构合理、使用方便、应用效果良好，均有一定的推广价值。
4.测绘制图技术研究
随着经济的发展，各部门对利用遥感数据进行测绘制图的需求越来越大。航遥中心在“八五”期间依据摄影测量原理，制订了SPOT影像多级匹配策略，提出影像配准快速算法和相关系数法匹配的自适应窗口技术，建立了简化的最小二乘法匹配模型，实现了从SPOT立体像对自动提取高程信息，建立DEM数字高程模型，并形成了基本达到实用化程度的完整的微机软件系统；利用数字图像处理技术，对航天遥感数据做高精度几何畸变校正和数字镶嵌，形成数字影像原图，并与经过综合取舍原则编制成的地理基础底图准确叠合，制成数字影像地图，几何精度达到一个像元以内。此外，还与比利时欧洲遥感公司合作，对航空图像数字正射影像图制作技术进行了研究，成功制作了1:10000西安市彩红外航空数字正射影像图。
二、遥感地质应用面临新的挑战和机遇
（一）在经济体制改革中遥感地质面临挑战和机遇
“八五”以来，随着我国经济体制改革的逐步深化，原地矿部在加快地质工作发展步伐，攀登地质科技高峰的同时，积极稳妥地推进管理体制和机构改革，进行地勘队伍战略性结构调整，以适应社会主义市场经济发展的需要。在这种变革过程中，航遥中心面临遥感指令性地勘任务相对减少，遥感应用市场竞争日趋激烈，遥感技术队伍需要减员增效等一系列挑战。
然而，广大遥感科技人员在挑战面前始终保持着清醒的头脑和饱满的情绪，一方面意识到只有在改革浪潮中努力转变观念，在市场经济条件下审时度势，面向社会，面向市场，发挥自己的特长和优势，找准自己的生存发展空间；一方面坚信，在这种变革中遥感技术作为现代高新技术将继续得到重视和发展。通过遥感技术队伍的结构调整，一支用地质新理论和高科技武装、有先进装备、能够肩负“九五”和2010年发展规划提出的宏伟任务的精干遥感技术队伍将以崭新面貌出现，为我国地质工作的发展作出更大贡献。因此，经济体制改革本身就是一种发展机遇。
（二）在技术发展中遥感地质面临挑战和机遇
随着国民经济建设对矿产资源需求的日益增长和矿产开发工作的加剧，我国寻找“近、浅、富、易”矿产地的前景已经越来越小，找矿工作开始瞄准国内主要成矿区带内一些成矿环境相对复杂、研究程度相对较低、调查和开发条件相对困难的地区，其中，包含许多边远地区，如西南“三江”、西昆仑、西天山等，因而找矿难度越来越大。国家对遥感地质工作寄予了更高的期望。遥感地质工作不仅需要遥感技术人员能从遥感信息中提取与成矿有关而用常规地质方法难以获取或发现的新信息；更需要从遥感数据所反映的地表、浅地表地质体和自然景观的波谱信息及其空间组合特征中去辨认与之有关的地下深部信息，推测隐伏的各种地质构造、地质体和成矿特征。这无疑是遥感地质在矿产勘查技术领域面临的新挑战。
众所周知，包括遥感技术在内的各种新技术是为满足人们生产、科研活动的需要在实践中不断发展起来的。进入90年代以来，遥感技术，特别是卫星遥感技术迅猛发展，种类繁多的卫星遥感数据源源不断地进入应用市场；数据的空间分辨率、光谱分辨率越来越高，工作谱段范围越来越大。这无疑为遥感地质工作带来了新机遇和更加广阔的应用前景。其中，最有代表性的发展当数成像光谱技术和微波雷达技术。成像光谱技术，由于同时具有反映地物连续波谱特征和成像的两大特点，有明显的高光谱分辨率的优势。显然，它在地质找矿中对识别不同矿物、岩石、矿化蚀变带以及与矿化作用或油气微渗漏有关的环境变异特征，进而推测以至量化矿产的赋存状态是十分有用的。雷达遥感技术具备的特殊的优势，为我国南方多云、多雨、植被覆盖稠密区，北方沙漠干旱区，以及高海拔冰雪覆盖区的地矿工作提供了新的数据源。
与此同时，一系列相关技术，如计算机、GIS、GPS、地球物理、地球化学等技术的高度发展也在一定程度上促进了遥感技术的发展，增强了遥感地质应用的活力，无疑也是一种好机遇。例如，基于计算机技术的GIS技术进入地质工作，可以使遥感地质应用走出以往侧重于波谱信息增强、提取的小圈子，在数据管理、空间特征分析、多时相信息动态对比、多源地学数据拟合等方面启发新思想，获得好效果；GPS和遥感数据的结合应用给区域填图、地质测绘、矿点检查、地质灾害监测中的定位带来了许多方便；遥感、地球物理、地球化学数据的综合应用，互为补充，则有利于全面揭示从地表到地下深部的地貌景观、地质构造和物质分布迁移特征。
三、遥感地质应用的发展方向
（一）遥感地质应用近期发展趋势
遥感技术是一门综合性的高新技术。随着社会需求的增长和相关科学的发展，它始终在迅速发展和完善之中。“九五”和今后10多年里，遥感地质应用的发展趋势将有以下主要特点：
1.随着资源卫星日趋多样化、小型化，以及航空遥感资料获取方式向数字化方向发展，数字化地质填图技术将全面替代常规地质填图技术；遥感数据的获取和处理将更加便捷。
2.遥感数据的光谱分辨率和空间分辨率继续提高，并能全天时、全天候获取信息，使遥感在矿产勘查和地质灾害监测等方面应用的有效性将显著提高。
3.细分光谱信息处理、微波雷达、激光测深等应用技术不断完善和出新，遥感地质应用领域不断拓宽。
4.遥感技术与各种地学学科、多种高新技术进一步融合，图像地质解译向自动化、定量化方向发展。
5.遥感资料与成果，通过国际信息网络的频繁交流，将有力地推动地质遥感产业化的进程。
（二）航遥中心遥感地质应用的努力方向
为了适应遥感技术的发展趋势，满足我国国民经济高速发展，以及实现原地矿部“九五”期间“3项计划、2项工程”和2010年远景目标的需要，在今后10多年里，应该在总结“九五”以来所取得成绩和经验的基础上，扬长避短，努力做好以下几方面工作，把遥感地质应用和遥感方法研究的总体水平推向新的高度。
1.配合原地矿部1:25万第二轮填图计划和1:5万区调，充分发挥遥感数字图像处理、图像制作和地质解译方面的优势，为各省、自治区提供与填图图幅配准的系列遥感影像图件和满足新填图要求的高质量地质解译成果；与有关部门配合，努力发展数字化地质填图技术，建立国家或大区域填图网络系统，逐步替代常规地质填图技术。
2.在航空多光谱技术实用化研究基础上，开展成像光谱技术和微波雷达技术的应用研究，使这些新方法及时在矿产勘查、大陆架和海洋专属经济区调查、城市和省区国土资源调查以及环境评价中发挥积极作用，促进社会经济的可持续发展和生态环境的良性循环。
3.更深入地开展遥感地质矿产信息形成机理、遥感信息增强—提取以及遥感解译定量化等方法研究，加强遥感与GIS、GPS技术相结合的应用开发；做好遥感新技术攻关、技术储备、技术推广工作和技术队伍建设工作。
4.进一步发挥“中心”在国内航空遥感领域的技术优势，重视遥感设备的更新改造和合理配置，注意已有航空图像资料的二次开发，在完成国家地质任务的同时，努力拓宽遥感应用和研究领域，在国土资源调查、生态环境评价等方面占领更多的国内外市场。
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能谱仪
我国目前使用的航空γ测量装置都是加拿大Exploranium公司生产的256道航空γ能谱仪。一为GR-800D，一为GR-820。后者与前者相比，有几点较大改进。
1）GR-820的稳谱技术，是利用天然γ能谱中特征峰采用软件和硬件相结合的数字化稳谱技术，且分别对单条晶体进行自动稳谱。从总体来看，钍峰（2.62MeV）漂移小于±1道，（GR-800D一般小于±3道），且无需恒温。
2）数字化、可视化、自动化优于GR-800D；GR-820具有适时错误判断系统，出现错误信息即时报警，确保仪器可靠工作。
3）GR-820具有谱图实时显示，有利于空中适时了解γ场变化情况和发现异常（GR-800D要通过作图显示）。
4）GR-820采用线性放电法进行模数转换，其积分非线性和微分非线性优于电压比较法（GR-800D）。
5）能自动计算能量分辨率和峰漂，且具有多种数据输出格式和方式，甚至可按用户需要设置。
GR-820为256道也可以扩展为512道，其结构原理如图4-6-1所示。
图4-6-1 GR-820的结构原理框图
探测器为两箱NaI（Tl）晶体，每箱为五条一样大小方形晶体。其中一个为上测晶体，摆放在四个晶体上面，以下测晶体为地面岩石、土壤放射性γ射线的屏蔽层。每条晶体用隔温材料包装，箱体下面有防震材料，可装在飞机舱底板上。为减小噪声，线性放大器使用专门电源。ADC为线性放电模数转换器。下甄别器阈电压可手调从20～200 keV。上甄别器阈电压设置为4 MeV。4 MeV以上为宇宙射线测量道。每道最大计数率为65536（16位）。前置放大器是使探测器输出脉冲信号保持不变，进入主放大器（线性放大器），使脉冲幅度线性放大，以利后续处理。本机使用的ADC为50MHz Wikinson线性放电模数转换器，DMA为一个编址存储器，根据ADC输出的数码，给予地址码，使进入道址（+1）。本机使用两个计算机芯片（CPU），主CPU为MPU进行行参数设置，数据收集包括γ谱数据、雷达测高数据、GPS定位、气压、温度以及显示功能和数据输出系统。SPU为辅助CPU，主要用于稳谱等。DAO为四道模拟输出曲线图系统，以供适时观察。
本机稳谱系统的特点是，上测探测器采用一个低强度（0.01μCi；1Ci=3.7×1010Bq）的铯-137源（662 keV），放置在顶部；下测探测器稳谱采用天然核素钍（2615 keV）和钾（1460 keV）。在空中正式飞行测量时，下测探测器，常采用天然钍峰作自动稳谱。因为地面铀含量高的时候，钾峰（1460 keV）容易受到干扰，但钍峰基本没有干扰。只是钍峰2615 keV的计数率通常不高，峰值出现“参差不齐”；但GR-820在软件计算上作了改进，使钍峰成为最好的选择。钍峰的计数率只要超过0.5计数/s的地区，就可以用作稳谱。实际使用时：如果整个测区钍峰计数率高于1计数/s，就选用钍峰。如果钍峰小于1计数/s，而钾峰受影响不大，其计数超过2计数/s则可先用钾峰。
如果是海上飞行测量或大部分（60%）测区在海上，虽然钍、钾仍有本底计数，可能计数率过低。可控制一定高度，在海上先飞行30 min，统计30 min读数。如果钍或钾峰值超过300计数/30 min，仍可用以稳谱。如果低于100计数/30 min，这时只能在下测探测器中放入0.01 μCi（1Ci=3.7×1010Bq）的137Cs源或放一小袋（5 kg）钾肥，即可用铯峰（660 keV）或钾峰进行稳谱。
GR-820的所有数据采集都在空中完成。最后得到输出是一张硬盘。
室内有一台工业计算机（相当于GR-800D的G-714）对硬盘输入的数据进行计算处理，打印出各种图件。
『伍』 RS-、RS-航空伽马能谱系统
一、内容概述
Radiation Solutions Inc（RSI）的RS-500（图1，图2）、RS-700（图3）是目前机载系统上最先进的产品，多家物探公司使用其进行能谱测量。RS-500使用RSX-4和RSX-5探测器，Exploranium公司称其具有革命性，信道输出可选择256、512或者1024，它采用先进的DSP/FPGA技术，使其他系统显得过时。对探测盒中的每个晶体都使用独立的ADS（Advanced Digital Spectrometer），ADS是具有1024道分辨率的高分辨率能谱仪，确保可以检测出天然或者人为的放射性元素。RS-700比RS-500更轻便，其基本组成和RS-500类似，使用RSX-1和RSX-3×3作为探测器。
图1 RS-500
图2 RS-500航空伽马能谱仪
图3 RS-700
二、应用范围及应用实例
RS-500、Rs-700广泛应用于地质与石油探矿、钢铁冶炼、核电站、公共安全与核应急、国土安全、军事、环境保护、疾控（CDC）与卫生监督机构、核材料、海关与出入境检验检疫、民航、铁路、公路与航运、核退役及去污等领域。尤其是其RS-230型能谱仪是世界上唯一采用锗酸铋（BGO）的晶体制作，灵敏度高出同体积碘化钠晶体能谱仪50%之多，体积小，能效高且不易潮解，广泛应用于探矿领域。
三、资料来源
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
『陆』 伽马射线能不能击沉航空母舰
只能伤人，毁坏电子设备，对船体不能损伤
『柒』 航空伽马能谱资料解释中提取弱信息的归一化方法研究
熊盛青
（航空物探遥感中心，北京100083）
高精度航空伽马能谱测量资料蕴含有丰富的信息，既可用于地质填图，又可用于地质找矿，但测量结果受取样岩石（或土壤）类型、土壤湿度、植被覆盖以及测量几何条件等诸多重要因素的影响较大。这些因素在勘查油气、隐伏铀矿或其它矿产时必须抑制或考虑在内，这是因为与上述矿产有关的放射性异常通常很微弱，一般仅有相对于背景场20%左右的变化，并且是叠加在复杂背景之上的，通常不是有意义的异常被掩盖，就是“真、假”异常难辨，因此，能否有效地排除各种干扰成为伽马能谱测量方法找矿取得效果的关键性问题。
实践表明，采用适当的数学方法对伽马能谱数据进行处理，是排除干扰、提高信噪比的重要手段。近年来，研制开发了多种提取弱信息的解释方法，除结构－逻辑法[1]之外，提取剩余异常也是一类提取弱信息的重要解释方法。这类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，称为“归一化法方法”，其中最主要的有“钍归一化法”[2～4]和所谓的“以聚类分析为基础的岩性归一化法”。本文在介绍上述两种方法的基本原理、计算步骤的基础上，重点探讨它们在油气、钾盐、金、铜多金属等矿产勘查中的应用效果。
一、钍归一化法
“钍归一化法”的基本思路与依据是[2～4]：①钍元素在近地表条件下相对稳定，能够较好地反映岩石（或土壤）原始状态下的分布特征，是比较灵敏的岩石地球物理特性指示参数；②大量统计结果表明，在各类正常的沉积岩石中，放射性元素钍与铀及钾含量之间存在一定的相关关系（如线性关系、对数关系等），而油气藏的形成等特殊地质地球化学作用过程可能引起铀、钾含量的变化，但钍含量相对稳定不变或略有降低。因此，利用钍与铀及钾含量之间的特定关系，根据钍含量可计算出“理想的”铀、钾含量值，这种“理想的”含量基本上代表了测区各类岩性的背景值；③偶然影响钍视含量的因素也以类似和可预测的方式影响了铀和钾，因此，根据它们相似的特性以及它们的相对关系，可以用钍值初步预测钾和铀。预测的（或理想的）铀、钾含量与实际测量值之间的重大差异，一定是除岩性、土壤湿度、植被或测量几何条件之外的其它因素所引起。通过突出这些次级的影响，人们可以确定勘查固体矿产和油气资源的有利靶区。
在航空伽马能谱总量与钍含量之间也存在类似的相关关系，且由于总量测量灵敏度高，放射性统计涨落误差对微弱异常的影响更小些。
（一）常规归一化方法
根据实测航空和地面伽马能谱测量数据，按测线（或分区）统计对应不同钍质量分数区间的钾、铀质量分数和总量的平均值。对各道统计数据进行各种线性的、对数的回归分析，得到回归方程。通常有如下关系：
航空物探遥感论文集
式中，A、B、A′、B′、A″和B″为回归系数；ws（Th）为测点i实测的钍含量；wi（Ur）、wi（K）和wi（U）分别为第i测点由钍含量计算出来的“理想的”总量、钾和铀含量值。
由方程（4）～（6）可以计算出每个测点的实测值与计算的理想值之间的差值，即剩余质量分数值
航空物探遥感论文集
式中，ws（Ur）、ws（K）、ws（U）分别为测点i的实测总计数率（或总量）、钾质量分数（或钾道计数率）、铀质量分数（或铀计数率）wd（Ur）、wd（K）和wd（U）分别为总量、钾和铀的剩余质量分数值。
方法步骤如下：①输入剖面数据；②统计对应不同钍值区间的钾、铀总量及钍平均值；③对统计数据进行回归分析，得到回归方程；④利用（1）～（3）式，根据钍测量值（质量分数或计数率），计算理想的钾、铀质量分数值和总量值或钾、铀、总道计数率；⑤利用（4）～（5）式计算各参量的剩余质量分数值；⑥重复步骤（1）～（5），计算下一条测线直至计算完所有测线；⑦对计算的剩余质量分数值进行滑动平均处理，以阐明变化趋势；⑧绘制剩余质量分数值平面剖面图：⑨进行地质解释。
（二）简化的归—化方法
每个地面和航空伽马能谱测量剖面的铀和钾数据也可用下述方法归一化到钍数据。试验了各种线性的、对数的和二级曲线的拟合程序，与这些变化有关的最简单的常见方程（7）、（8）和（9）被确定为是通过原点的线性方程。线的斜率由平均
航空物探遥感论文集
这里wi（K）、wi（U）、wi（Ur）分别为第i点由钍定义的“理想的”钾、铀、总量值，由这个计算方法，该方程直接由数据计算出来。
由方程下列方程可得到每个测点的测量值与计算的理想值之间的相对偏差。
航空物探遥感论文集
式中，wd（K）、wd（U）、wd（Ur）分别为用测点测量值的分数来表示的相对偏差，即归一化的钾、铀、总量值。
经验证明：在油气藏上方，w′d（K）为低值（负值），w′d（U）为较低（负）值或为正值，w′d（K）和w′d（U）的变化用二者之差综合为一个简单的正数△δ。
航空物探遥感论文集
正的△δ值是对石油的有利指示[3]。
上述钍归一化方法同样也适应处理平面网格数据，方法同上。
二、以聚类分析为基础的岩性归一化方法
该方法是在“地层最优分割与聚类分析相结合的统计分析方法”[6]的基础上发展起来的一种消除岩性干扰计算剩余值的方法。基本思路是：在采用定量解释方法对航空伽马能谱资料进行“岩性”分类的基础上，通过扣除各种“岩性”的背景值，消除不同岩性的影响，突出与矿化等有关的放射性弱异常。方法原理如下。
（一）岩性分类
为研究铀、钍、钾分布情况与岩石或土壤分布的关系，采用上述“地层最优分割与聚类分析相结合的统计分析方法”对伽马能谱数据进行聚类分析得到分类图，并以此分类图为基础进行岩性分类。其技术要点包括：①计算均匀度、自动提取初始聚类中心；②粗选初始聚类中心；③系统聚类分析；④动态聚类分析（图1）。
图1以聚类分析为基础的岩性归一化法流程
（二）计算剩余质量分数值
有两种计算剩余质量分数值的方法。第一种方法是以数据分类结果为基础，假定每个类别代表了一种“岩性”或“土壤”类型。具体作法是：将待处理的测量数据（如K、U等）与分类数据比较，按不同类别分别求出每一类的平均值，并将它们分别赋给对应类别的所有测点而形成平均值网格数据文件。可以认为这类数据基本代表了测区各种岩性的背景水平；然后将上述平均值数据再进行滑动平均处理，以消除不同类别之间可能出现的数据“台阶”；最后将各点测量值与上述平均值相减，得到剩余值。
第二种求得剩余值的方法是，利用上述方法做出分类图，并将分类图与地质资料进行对照，找出土壤类型与分类图上类别的对应关系，并确定各土壤类型铀、钍、钾含量的平均值，然后用实测值减去相应土壤类型的平均值得到校正后的剩余值，重新绘制等值图，即得到归一化等值图。
以聚类分析为基础的归一化方法的应用效果取决于岩性分类的准确性。应用中须注意：①所选聚类变量在满足岩性填图方法的一般要求的前提下，如变量不相关等，应尽可能与待处理参数一致；②在分类时（取初始聚类中心时）应考虑岩石的出露情况，以便准确地选择分类数；③在解释时，应注意剔除水体等造成的假异常；④该方法只适用处理二维网格数据。
三、应用研究
（一）在油气勘查中的应用
利用上述方法对青海柴达木盆地、河北黄骅和内蒙二连等地区的实测航空伽马能谱资料进行了处理和研究，这里仅以柴达木盆地油气勘查中驼峰山构造的圈定为例说明其应用效果。该构造位于研究区东部，为一个已知气田。航空伽马能谱反映为钾、铀的相对降低，这种异常特征在经过钍归一化和岩性归一化方法处理的剩余钾异常图反映得更明显（图2）。
由图可见，①两种归一化处理方法获得了类似的结果，都出现了圈闭的低值异常；②在构造内部放射性场的分布还存在一定的差异，可能反映了次级构造的分布特征。
（二）在钾盐勘查中的应用
1.在柴达木盆地三湖地区寻找隐伏钾盐矿中的应用
图3是在柴达木盆地三湖地区利用上述方法寻找隐伏钾盐矿中的应用实例。该区位于察尔汗钾盐矿床的外围，航空伽马能谱钾含量图上反映为呈椭圆形的低缓升高区，但仅高出背景值约15%，依据原始图件对该钾升高区还难以定性。然而，在剩余钾含量图上出现了明显的异常，异常内部分布特征更加清晰，并与已知钾盐矿区的异常连成一片。经地面查证，在该异常区约0.6m深处发现一层厚约几十厘米的钾盐矿，氯化钾平均含量为4.2%，最高为7.09%，在70cm左右深处分布有一层含卤水层，经水样化验晶间卤水氯化钾都超过了工业品位。由此推断该弱钾异常系隐伏钾盐矿层和深部富钾卤水的综合反映。
2.在罗布泊地区钾盐矿矿产勘查中的应用
利用Th归一化方法对新疆罗布泊地区航空伽马能谱资料进行了数据处理，结果表明，钍归一化钾含量图有效地消除了钾含量图上位于测区东部和西北部地区由氧化钾（K2O）引起的高钾区，而测区中部盐类沉积区的可溶性钾异常由于消除了岩性背景干扰而显得更清晰、直观。据此共圈出了40多处可溶性钾异常，其中至少有4处已经地面工作所证实，并发现大型钾盐矿产地一处，钾盐矿床两处。
3.在金矿勘查中的应用
利用Th归一化方法对新疆北部某金矿区航空伽马能谱钾含量进行了图像处理（图略）。处理结果表明，Th归一化钾含量图像有效地消除了各种岩性干扰，突出了与金矿化有关的钾异常（黄色调区），根据该图共出了8处剩余钾异常。经分析认为，它们大都与金矿化蚀变有关，其中1～4号异常由已知金矿蚀变带引起；8号异常位于中酸性岩体接触带上，地表已见有金矿化，是矿区外围重要的找矿靶区；7号异常大致与已知矿带平行分布，经地面工作验证，发现了新的金矿蚀变带。
图2驼峰山构造航空伽马能谱剩余钾含量平面等值线
上图：钍归一化法；下图：岩性归—化法
1—零等值线；2—负等值线；3—气井；4—气田范围
图3不同方法突出弱钾异常的效果对比
a—岩性归一化剩余钾含量；b—钍归一化剩余钾含量；c—钾含量
四、结论
①钍归一化方法是众多提取剩余值方法中效果较为突出的一种，最初主要用于突出与油气有关的弱放射性异常，获得了良好的应用效果。近年来，该方法又被应用于寻找钾盐矿、金和多金属矿，并分别在消除氧化钾干扰、突出可溶性钾异常以及在消除岩性干扰、突出与金和多金属矿化蚀变有关的弱放射性异常方面效果显著。
②以聚类分析为基础的岩性归一化方法有两种求剩余质量分数值的方法，它们各具特色，前一种方法自动化程度高，当区内岩性较均匀时也能得到很好的结果。但当区内岩性复杂时，“岩性”的代表性较相对差些。第二种方法工作过程相对繁琐，当有较高质量的地质图时，岩性背景值选取相对准确，归一化结果能较好地符合实际情况。
利用上述方法对青海柴达木盆地、新疆阿勒泰、罗布泊和哈巴河、河南黄骅和内蒙二连等地区的实测航空伽马能谱资料的处理和研究结果表明，该方法是航空伽马能谱测量勘查油气、钾盐、金及有色金属等矿产中提取弱信息的有效方法。
参考文献
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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”科技进展综述
高仁载熊盛青王守坦
（航空物探遥感中心，北京100083）
航空物探是把地球物理勘探技术与航空技术结合的一门技术，是一种获取并研究岩石圈，特别是与地壳有关的多种地球物理场信息的方法手段。近些年来，随着航空、电子和计算机技术，以及地球物理勘探及其解释技术的发展，航空物探方法在地质找矿、基础地质和区域地质（包括岩石圈研究）、水文和工程地质、环境和灾害地质研究等诸多领域得到了广泛的应用。
我国航空物探技术起源于50年代，经40年的发展，尤其在“七五”期间，将GPS、电子技术和计算机等多项先进科学技术应用于航空物探，使我国航空物探技术得到了较大的提高。“八五”期间，在巩固“七五”开始的第二代航空物探技术研究基础上，又得到了稳步的发展。
一、航空物探工作概况
“八五”期间，受国际、国内矿业需求和发展的影响，航空物探事业的发展与队伍规模都受到了一定的影响。与“七五”相比，总的工作量有所下降。但在此期间，原地矿部系统的航空物探勘查工作量仍保持在较高的水准，共完成工作量791857km，其中，指令性任务561857km，见表1。
表1航空物探工作量对比
“八五”期间，航遥中心航空物探勘查与科研成果显著，共完成勘查与科研报告68份，其中勘查报告48份（指令性34份，市场14份），科研报告20份；共获部级成果奖、科技奖23项，其中二等奖以上5项。
二、航空物探主要技术进展
（一）航空物探探测技术取得长足进展
1.氦光泵磁力仪技术性能再上新台阶
我国自行研制的以量子力学理论为原理的氦光泵磁力仪，与国际上通用的铯光泵磁力仪相比，原理上更具优越性，仪器整体性能与国际先进水平一致。“八五”期间，在原生产的HC-85氦光泵磁力仪基础上，进一步研制了HC-90氦光泵磁力仪，灵敏度进一步提高，达0.0025nT；仪器的南北工作跨度更大，达到1700km以上；采样率更高，达2～10次/s。经过我国某海域测量考验证明，与其它设备组成的航磁测量系统可在世界任何地区获得高质量的航磁数据。
2.航空物探数据收录微机化
在航空物探收录系统方面，“八五”期间我国自行研制了以PC机为基础的航空物探收录系统，现已广泛应用于航空物探测量中，其各方面性能均可与国际上通用的系统相媲美。
3.自行研制成功Y-11B三频硬架式航空电磁系统（该套系统由原地矿部物化探所研制），在甘肃敦煌等地区的找水应用中获得良好效果。
4.初步研制成功航磁水平梯度系统，其噪声等技术指标与南非等国外类似系统相当，已在两个工区进行了试验飞行，效果尚可，一些技术问题有待解决。
5.研制了航磁事后软补偿技术，近期引进了航磁实时软补偿技术，正在进行试生产测量。
6.航空导航定位精度有较大幅度提高。
普遍使用GPS导航定位技术，详测中使用事后差分GPS定位技术，已着手试用双星座导航定位技术，导航定位精度可提高到20m左右。
（二）建立了多套具有我国特色的高精度航空物探测量系统
“八五”期间，集成了5套适用于不同勘查目的的高精度航空物探测量系统，即低纬度大跨度的安-12飞机的航磁测量系统、Y-12飞机的航磁水平梯度测量系统、海鸥轻型飞机无操作人员的航磁测量系统、米-8直升飞机航磁悬挂式测量系统、Y-12航空磁测或磁伽马能谱测量系统和双水獭飞机的航空物探综合站测量系统。
（三）数据处理与解释方法技术显著提高
由于计算机技术和地球物理解释技术的发展，“八五”期间，航空物探资料处理、成图和解释技术得到了很大进步。
1.野外预处理实现了微机化和现场化
可以在野外现场进行各种数据改正、统计与成图等工作。自行研制具国际先进水平的功能强大的预处理软件包，可在野外现场提供航迹、平面剖面图和各项统计报告，以便及时指导野外生产工作。
2.微机数据处理与成图系统基本形成
基本完成了数据处理及成图软件由IBM4341机向微机的移植与优化，初步摆脱了因IBM-4341计算机老化而影响数据处理进度的困境，大大缩短了数据处理周期，并使数据处理成本大幅度降低。研制开发了虚拟切割线法、水平微商法和方向滤波法等辅助调平方法和软件。
3.解释方法有新进展，开发了新的解释软件
“八五”期间，结合生产和科研工作，研究和开发了一些新的解释方法与软件。
（1）航磁解释技术有较大进展
①结合低纬度航磁解释，研究了变倾角化极和化赤的方法。
②完善了切线自动计算磁源深度、人机联作重磁正反演计算、沃纳反褶积法磁源深度计算、最大熵磁源深度计算以及重磁剖面水平导数计算及其磁源深度计算等方法与软件。
③研究了多种弱信息提取方法，包括趋势圆滑剩余异常计算方法、曲率滤波方法、小波变换、航磁△T归一化总梯度法等。
④地温梯度计算方法技术。
⑤构造分层方法技术。
（2）航空伽马能谱解释方法技术进一步完善。主要有航空伽马能谱数据自动分类填图技术、主分量分析技术、F参数法、钍归一化法、变异系数法、结构－逻辑法等。
（3）航电解释方法技术略有进展，研究了相位异常（标差异常）法及其图件编制方法技术，硬架航空电磁系统的二层反演解释方法与软件。
（4）航空物探综合解释及找矿预测方法技术不断完善
结构－逻辑法、神经网络、分形理论等解释方法在航空物探综合资料的解释中得到了较为广泛的应用。
（5）定量找矿预测方法技术已普遍采用
包括航空物探异常定量筛选与排序技术、灰色系统理论、推广模型特征分析、层次分析、数量化理论等找矿预测方法，以及基于GIS的矿产预测方法等。
这些成果的取得，使我国在航空物探解释应用的总体水平上与国际上发展同步。
三、航空物探应用成果显著
（一）在油气勘查中的应用更广泛更深入
油气勘查是航空物探广泛应用和市场发育最好的领域之一。在50～70年代，油气勘查普查阶段，中小比例尺航磁测量的成果和资料成为油气勘查的重要依据，利用航磁测量圈定了大量的构造异常和可能的油气聚集带。
80年代以来，尤其在“八五”期间，随着航空物探技术的发展，中大比例尺高精度航空物探测量又在油气勘查中用于圈定局部构造异常，解决火成岩分布范围和规律，并利用航磁资料计算沉积盆地地温梯度和不同地质界面地温场，以评价油气生成环境，预测油气远景和指出找油气靶区。“九五”期间，利用高精度航磁测量解决更为细致的油气勘查问题的应用势头不减。
近几年来，一些国际石油公司在中国也陆续应用原地矿部航空物探遥感中心的航空物探技术，在投标区开展高精度航空物探调查。所取得的成果得到他们的赞扬，并认为我国的航空物探测量技术可与国际上的先进技术相媲美。
（二）在基础地质研究中继续起着重要作用
由于航空物探可以快速有效地通过测量地球物理场信息，了解各种地质块体、岩体、断裂、基底起伏和部分岩层的状况，航空物探资料已成为地质填图、成矿预测以及基础地质研究等方面的重要资料。大面积航磁图已用于基础地质研究和区域成矿规律研究，为战略性找矿部署服务。航磁资料在中国大陆大地构造分区与演化、形成机制、矿产分布规律和南海海盆演化等研究中发挥了重要作用。根据航磁资料首次提出的郯－庐断裂、吴旗－多伦断裂、民丰－尾亚断裂、红河－哀牢山断裂等已为地质界所证实和公认。
“八五”期间，利用1:400万全国航磁图，结合其它地球物理资料，对全国大地构造特征进行了研究，提出了对全国基础地质研究有益的依据和建议。
在数据库建立、编制航磁图方面也取得了进展。在“七五”编制1:400万全国航磁图的基础上，又对华北北缘、秦巴、长江中下游和华南等多个重点区片，编制了不同比例尺的航磁图。最近，结合新近测量的航空物探资料，开展国际合作，开始重新编制高水平的全国1:100万航磁图的工作，这将提供一份新的基础地球物理资料，并为基础地质研究提供更新的依据。已开始的建立全国航磁数据库工作，将为全国地质GIS系统的形成提供重要基础资料。
航空物探可以解决地质填图中的许多问题，在隐伏地区效果更为明显，如划分断裂构造、圈定岩体、区分地层与岩性等等。“八五”期间，在新疆阿勒泰、哈巴河、康古尔塔格、罗布泊和湘南、黑龙江多宝山等许多金属矿成矿区带，利用航空物探资料进行岩性构造填图和找矿远景预测，取得了良好的应用效果。实践表明，航空物探在1:5万区调中能发挥重要作用。
（三）固体矿产勘查工作取得较好的找矿效果
固体矿产勘查一直是航空物探的一个主要应用领域。新中国建立以来所找到的磁铁矿床，80%都是通过航磁发现的。
近年来，随着航空物探观测精度的提高，以及多种航空物探方法的综合，在寻找隐伏矿藏，以及寻找弱或无磁性固体矿床的勘查中，航空物探直接或间接地发挥了重要作用。如在新疆一些地区，利用综合航空物探方法，进行大比例尺的区域填图，圈定了一些金矿成矿带或靶区，并经验证找到了金矿体。在罗布泊，利用航空伽马能谱测量发现的钾异常，经部分验证，找到了大型钾盐矿床。在山东地区，航空电磁测量圈定了低阻破碎带，从而找到了多处金矿体。
据不完全统计，“八五”期间，航空物探发现异常4611处，检查150处，见矿8处，见矿率达5%。由于经费限制，航空物探异常查证数量太少，影响了航空物探找矿效果的充分发挥。
（四）水工环地质调查
“八五”期间，航空物探技术在水工环地质调查中也发挥了一定的作用，尤其是在解决城市稳定性、核电站选址以及寻找地下水资源等方面，航空物探发挥了重要作用。
采用航电并配合航空伽马能谱测量等方法，通常可以用于快速查明区内水系、古河道，圈定海侵范围，确定地下水类型，划分咸淡水界线，圈定淡水体及其在不同深度的分布范围，在干旱地区寻找富水区以及进行水资源预测等。在河北南宫、江苏连云港等地区寻找地下水资源取得了很好的成果。
利用航空物探技术曾为北京、上海等大中城市进行城市的稳定性调查；为三峡地区稳定性评价；为大亚湾等3个核电站选址等提供服务，均取得了很好的应用效果。
四、我国航空物探现状与前景展望
（一）我国航空物探技术现状
总体上，我国航磁测量技术已达到国际一流水平，基本具备参加国际竞争的能力；航空放射性测量基本能跟上世界发展趋势；国际上航空电磁法发展较快，受飞行器和地形等条件限制，我国与国际上有一定的差距；航空重力测量，由于资金等因素影响，在国内尚未开展。
我国航空物探已开始走向国际市场，实现了由单一技术合作向经济与技术合作相结合的方向转变。
存在的主要问题是：①仪器老化，尤其是航空伽马能谱仪和航电仪器，引进已近20年，亟待更新换代。②飞行成本提高，可用机型有限，在一定程度上制约了承担国外公司在中国境内进行风险勘探中的航空物探任务以及航空物探走向国际市场的能力。③航空物探在油气勘查中，解释方法手段较单一，解决问题的能力有限；在固体矿产勘查中，由于资金短缺及缺少有效的异常筛选方法等原因，大量异常未得到查证，影响了找矿效果的进一步发挥。④航空物探的应用领域，尤其是在环境、农业等领域中的应用还有待进一步开拓。⑤人才短缺，现有人员技术单一，知识老化严重等等。
（二）国际航空物探现状与发展趋势
1.航空物探公司跨国联合、兼并，工作量呈增加态势。
90年代以来，尤其是近两三年，国际航空物探市场显现出复苏与发展的态势，用于矿产勘查的航空物探工作量每年超过200万测线公里，尤其是北美、拉美和非洲需求量较大，东南亚地区也有一定市场。澳大利亚等国家每隔十年便进行新的一轮航空物探测量。国际上航空物探公司约有30多家，其中主要的有7～8家，大都是跨国公司，他们基本上占领了这些市场。
2.航空物探测量技术发展很快，向寻求解决更精细的地质问题与扩大应用领域两个方向发展。
（1）开展高分辨率航空物探测量（也称超详细测量）
主要目的是为各国政府的跨世纪找矿工程和矿业公司找矿服务，用于解决地质填图和找矿中的更精细问题，以及水文、工程地质等方面的问题。
高分辨率航空物探的主要技术参数如下：
①采用现代化的仪器装备：航磁测量采用光泵磁力仪，灵敏度为0.001nT或更高，采样间隔0.1s一次，伽马能谱测量采用256道具有自动稳谱性能的能谱仪，晶体体积33L或以上。
②测量线距密，一般为100～400m，在金属矿产远景区一般为200～250m，在勘探程度较高的已知矿区及其外围加密到100m或更小。
③飞行高度低，航高大部分地区为100m以内，一般不超过150m；在地形起伏较大的地区，一般采用直升飞机测量。
④导航定位精度高。采用实时GPS导航定位技术，定位精度为2～3m。
⑤采样密度大。对航磁测量相当于6～7m采集一个数据。
高分辨率航空物探所能解决的主要地质找矿问题如下：
①超详细的构造细节识别；
②岩石边界的精确填图；
③区分杂岩单元；
④分辨细小的断层与裂隙；
⑤提取有用的风化层信息；
⑥“穿透”沉积层对下伏基岩进行填图；
⑦快速有效地对矿产勘查远景区进行评价，更快更好地进行勘查选区；
⑧直接发现与矿和可能与矿有关的异常。
（2）环境和国土调查等方面的应用
利用航空放射性方法定期进行环境监测；利用航电和航磁测量了解土地的盐碱化分布等，为土地改良计划服务。
（三）我国航空物探发展趋势
1.追踪国际航空物探的发展动向，结合国情发展航空物探技术与方法。
2.积极主动地为我国跨世纪地矿工作服务。
（1）开展中高山航磁测量，为国家提供战略性后备矿产勘查基地；
（2）开展高分辨率航空物探综合测量，为新一轮填图计划及找矿服务。
3.开展海域航磁测量，为维护国家主权与探明海洋油气资源做贡献。
4.积极开拓国际市场。
我国已基本具备参与国际市场竞争的能力。在国家“充分利用国际国内两种资源、两个市场”的战略性部署中，只要国家在政策和投资上予以扶持，航空物探定能在国外找矿中发挥重要的先期作用。
5.开拓新的应用领域。
航空物探在水文地质和环境监测方面的潜力还有待进一步发挥。
总之，随着航空物探技术的发展，它不仅会在地质勘查各个领域发挥越来越重要的作用，而且在国民经济的许多领域也将发挥新的作用。
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』 航空多道伽马能谱数据处理软件包
张玉君王乃东张志民
（地质矿产部航空物探遥感中心）
摘要 本文阐述一个在SEL32/57计算机硬软件环境下运行的处理航空多道伽马能谱数据的软件包，它由磁带格式变换模块TAPEFORM等七个模块组成，每个模块又包含有数个子程序。源程序用FORTRAN语言写成，共有语句2200多条（注释行不在其内）。在微分谱分析模块中采用了迭代技术求全谱本底，称之为逐次淹没法。经生产应用证明：软件包运行稳定，技术方法和理论正确，达到了国外同类软件的水平。
概况
1984年初地矿部航空物探遥感中心接收了从美国Geometrics公司引进的航空多道伽马谱系统，它由GR-800D能谱仪及G714收录器组成，除记录钾、铀、钍及总计数率四个积分窗口外，它还以微分谱的形式将向上和向下探测器各256道能谱数据记录在九轨磁带上。微分谱的用途在于：检验积分窗口值的可靠性，检查峰漂并进行软件稳谱，组织更多的有用能窗等；Geometrics公司出售专门的软件解决这些问题，这部分软件售价4～5万美元。引进这套系统时未购买相应软件。
中心曾从加拿大Scintrex公司引进综合航空测量系统及数据处理系统，四道能谱仪及G—704收录器包括在其中，数据在SEL32/57机上处理。SEL32/57机硬件、软件环境为处理多道能谱资料提供了一定条件。于是产生了一个明智的方案：把研究的问题集中到沟通G714-G104渠道、微分谱分析及四道处理程序的改进等方面，从而加快了研究速度。
该软件包由以下七个模块组成：
（1）磁带格式变换模块TAPEFORM，将G714记录格式转换为G704格式；
（2）微分库建立模块G714BASE，在磁盘上建立微分谱数据文件；
（3）微分谱分析模块SPCANAL，利用微分道数据进行能谱分析，评价峰漂、计算峰中位值；
（4）软件稳谱模块SFSTBL，当峰移显著时，移动窗口值，利用微分道数据，形成替换数据文件；
（5）有效高度计算模块HSTAT，用雷达高度值，气压高度值及温度值求有效高度，并统计；
（6）含量计算模块MULT01，修正K,U,Th数据，并求其含量；
（7）比值计算模块MULT02，利用调过水平的含量值求比值。
以上各模块之间的关系示于图1，各模块均用FORTRAN语言编写，每个模块又由数个子程序组成，不算注释行，共有语句2200余条。在微分谱分析模块中采用了迭代技术求全谱本底，该方法又称之为逐次淹没法，它是核物理测量伽马谱学近十年出现的一种新技术。
图1航空多道能谱数据处理流程图
经过四年生产应用证明：该软件包运行稳定，程序中使用的技术方法和理论正确，软件稳谱方法巧妙，达到了国外同类软件的水平。
多道能谱的潜在优势除了软件稳谱外，还在于提供更多的有用能窗及通过微分谱拟合求解 K, U,Th元素含量等。国外一些学者正在朝这方面努力。
一、飞行数据带读入和转换程序原理
磁带格式变换模块TAPEFORM的简要框图如下：
张玉君地质勘查新方法研究论文集
同时，为将 G714原始记录带上信息进行有针对性的筛选并送到微分库文件中，编制了G714BASE模块，并编制了G714微分库输出子程序RBASE1,RBASE2,RBASE3,RBASE4。
以下是在TAPEFORM和G714BASE程序中解决的四个问题：
1.首先解决正确读带问题
将带上信息正确输入计算机内存，保证物探软件库TAPEIN子程序从带上读2304个字节，子程序参数IERB使磁带机遇到文件结束码时停机。
2.ASCII码和EBCDIC码转换
这两种码都是8位表示一个字符，当进行ASCII→EBCDIC变换时，数字0—9的变换只需把第7和第8位由0变为1即可，反之1变0。字母A—Z只需把第8位由0变1；反之，1变0。特别需要指出的是正负号不在此规则内，需对信息先判别正负，单独处理。
3.ASCII和二进制数变换
在ASCII→二进制数变换时，我们采用乘积累加法。举例如下：7583（ASCII）见图2：
设K=4，循环四次，取“3”，“8”，“5”，“7”。
最后，jIA=7583，为二进制数。
反之，二进制数→ASCII码，采用除法取余，例如7583（二进制数），则7583÷10=758余“3”，758÷10=75余“8”，除四次即可得到7583（ASCII码）。一般计算机上都有取余子程序。
图2ASCII二进制变换
4.磁盘输入输出速度
利用SEL32/57机物探软件库RREAD和RWRITE对盘输入输出信息，应注意两子程序的四个参数LFC,BUFF,NREC和0,BUFF与NREC的使用大有开发余地。若BUFF=192,NREC=192，则每次输出一个磁盘块；而BUFF=3072,NREC=3072，则一次可输出16个磁盘块到内存。实践证明，NREC取3072或4096为佳，既快又安全。
二、微分谱分析和软件稳谱模块原理及功能验证
1.微分谱分析模块（SPCANAL）
微分谱分析模块流程如图3，其原理可分解为以下七个步骤：
（1）合成微分全谱。利用G714微分库，对一条或数条测线各点下视探头微分值按道合成，以获得统计性较好的微分全谱。
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式中：i——道；j——测点号；k——测线号。
（2）五点移动加权平均光滑滤波。滤波次数可以是一次或多次，滤波公式为：
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经实际数据实验证明，采用一次滤波即能取得较好效果。
（3）用逐次淹没法求全谱本底。即用迭代技术将能峰逐次淹没到真实背景水平，从而求出本底谱。具体做法是：
图3SPCANAL模块框图
将微分谱从40道至251道分为22个段（Ply）,88个节（Bin）。每个段由4个节组成，每个节由1道，2道或3道组成。具体分配如图4，图中：
图4逐次淹没法求本底各道分段分节示意
自Bin（1）至Bin（8）共2个Ply，对应40至47道。
自Bin（9）至Bin（36）共7个Ply，对应
自Bin（37）至Bin（84）共12个Ply，对应
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至
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道。
自Bin（85）至Bin（88）共1个Ply，对应248至251道。
由于伽马能峰的宽度从低能区到高能区是逐渐变大的，又由于希望每一能峰能包括5～7个节，故每个节所包含的道数是递增的；第85～88节每个节只包括1道，这是因为这个区间内设有能峰，另一原因是为使节的总数目成为4的倍数。低能区每个节也只包括1道，是因为考虑到在低能区能峰有可能较密集。
迭代开始，首先对各个节内各道计数求平均值BBIN。做为该计数，将每一节的计数与左，右相邻两段内同样节号的两个节计数的均值做比较，如果此平均值小于该节计数，则以此均值替代该节计数。如对于第4段第3节，取第3段第3节及第5段第3节计数相加除以2，如果此平均值比第4段第3节计数更小，则以此平均数做为第4段笫3节的计数，然后用相邻节的计数内插求出各道计数，再与各道原始计数做比较，如原始计数更低，则取原始计数为该道计数。如此迭代八次，所得之各道值即为欲求之本底谱。
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式中：i——段号；j——段内节号；（i·4+j）—总节号。各道之值为：
对9——36段：
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对37—84段：
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对1～8段及85～88段，道计数与节计数是一致的；
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式中：m为道号。
（4）求净峰谱线：计算净峰面积。总谱线逐道扣除本底谱即得净峰谱，按窗口累加即可求出净峰面积。
（5）一次微商。求一次微商是为了更准确地寻找峰位，微商计算公式如下：
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（6）六点判据求峰位。利用微分谱寻找峰中心位置的六点判据如图5。选择六点判据是考虑到伽马能峰应具有相当宽度，道数太少会形成误判，而道数太多又会造成丢失，其判别计算公式为：
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式中：CH为峰中位值。
图5求峰位示意图
程序运行报告将全部满足（9）式之峰中位值列表打出。
（7）用行打绘全谱图及微分谱图。为了在行打上绘出全谱图及微分谱图，编写了两个子程序，各有十种比例尺可供自动选择。在以上各处理步骤之间均可调用子谱图程序，以便直接检查运算情况。
2.软件稳谱模块（SFSTBL）
图6为软件稳谱模块流程，根据谱分析报告，对比实际峰中位值与理想值，当峰漂显著时（如，可假设当 Th的2.62MeV能峰漂移超过五道时，则认为峰漂显著），调正软件窗口值，利用微分谱重新组合积分窗口计数，将新窗口计数输出，形成替代数据文件，供32/57库管理程序DBFIX调用，修改积分库中相应值。
3.程序功能实际验证
微分谱分析和软件稳谱两模块的主要功能实际验证如下：
（1）评价峰移及峰漂。
铜陵工区多数架次仪器调节很好并较稳定。如21架次及28架次，经谱分析检查峰漂小于一道。但第2架次仪器未调整好，经谱分析检查发现峰移六道之多。
（2）实现软件稳谱。
图6SFSTBL程序框图
对第2架次各测线下视探头重新计算了窗口值，按测线建立了替换文件，改正了积分库相应数据，达到了软件稳谱目的。
（3）验算多道谱仪部分参数。
利用第28架次水面不同高度飞行数据所做谱分析结果，经相关分析可求得多道谱仪的某些参数，并与83年渤海飞行所得之结果做比较，现将比较结果列于表1。
对比表1的结果，可发现1983年渤海飞行计算所得之
（4）谱分析程序还为全谱拟合求解U,Th,K三组分做了准备。
表1航空多道伽马能谱仪参数检验
三、多道能谱积分库数据处理
积分库数据处理成图过程中，数据带转贮入库，数据编辑及错误修正均可借用SEL32/57数据处理专用软件完成，有关能谱数据的处理方法与程序为新增内容，它们包括：①有效高度换算模块HSTAT；②能谱分项校正模块MULT01；③能谱特殊参数及比值计算模块MULT02。
1.有效高度换算模块（HSTAT）
本模块为 MULT01模块进行高度校正准备高度参数值。程序使用了 AD590M机外温度计，1241M气压高度计及265无线电高度计的输出参数。模块流程见图7。
图7MULT01流程图
将测量高度换算为标准环境下（一个大气压，0℃温度）的有效高度，主要取决于空气密度，而空气密度与气压，温度关系较密切。在测量参数中，将气压高度计输出根据“The Encyclopedia of Atmospheric Sciences and Astrogcology,1967”标准，转换为气压值，便可近似计算出有效高度值，公式为：
H ´（I）=H（I）·K0/K（I）·mmHg（I）/atm
式中：K0为绝对0度（－273.16℃）；atm为标准大气压（760mmHg）；H,K,mmHg为由测量值经转换获取的高度，绝对温度及气压值；H´为有效高度。
2.能谱分项校正模块（MULT01）
本模块完全放弃了四道能谱仪综合修正背景的作法，充分利用了多道谱仪具有上勘晶体和宇宙射线窗口的优势，采取了逐点分项校正的方法。模块流程见图8。
可以证明，0.2→3.0MeV能量范围内各窗口受宇宙射线的影响与字宙射线窗口的计数值成良好的线性关系。因此，有可能利用宇宙射线窗口计数剥离掉测量窗口的宇宙射线成分。
图8MULT01流程图
同样可以证明，上勘探头铀道计数与下勘探头受大气氡的影响成比例关系。因此，可以利用上测计数近似地剥离下勘各窗口受到的氡气影响。
此程序对原始能谱数据进行了以下修正处理：
①飞机本底修正；②宇宙射线修正；③死时间修正；④高度修正；⑤超高统计；⑥康普顿散射修正；⑦大气氡修正；⑧三点递推圆滑；⑨含量换算；⑩结果统计；（11负）值归0；（12记）库并打印报告。
3.能谱特殊参数及比值计算模块（MULT02）
本模块是为能谱数据地质应用编制的后继程序。它计算三种窗口含量比值和一种放射性找矿特征参数、对区分岩性及地质找矿有独到功用。在计算以上参数时，遇到的主要问题是个别数据数值过小而引起当其作为分母时比值值域过大。为解决此问题，设置了各窗口元素阈值，凡小于阈值的数据点经与周围数据内插而仍无明显改善者，均废弃为0。模块流程见图9。
图9MULT02流程图
参考文献
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[7][美]达恩利，著.铀矿勘探放射性测量单位和仪器校正于铭强，译.北京：原子能出版社，1982.
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[10]Scintrex,Inc,Canada,User´s Manualfor DBRAD2,1980.
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.
原载《物化探计算技术》，1989,Vol.11,No.1。
『拾』 航空γ能谱测量工作方法
GR-800航空γ能谱系统包括：航空γ能谱仪及数据收录系统，以及地面基站两大部分。前者的任务是数据采集和预处理，后者是进行资料回放，进行最终处理，提供相应的图件。
航测工作方法包括：测区确定，比例尺的选择，测线布置，野外飞行测量、数据处理，高场和异常研究以及地面检查等。
（一）测区航测的目标确定
航测的详细程度取决于目的要求。在20世纪70年代以前大多数国家γ航空能谱测量的主要任务是普查铀矿。目前虽以地质填图、普查找矿为主，但对辐射环境调查大大加强。
测区航测的目的决定了航测比例尺的确定，现举例如下：①以全国放射性矿产资源评价和选择远景找矿地区为目的，进行放射性偏高γ场普查；以及大范围辐射环境评价。一般选用1∶5万到1∶20万比例尺。②找寻铀矿床或追索放射性异常。一般选用1∶2.5万到1∶5万比例尺；因异常范围小，飞行高度尽可能降低。③在已有矿产发现的基础上扩大找矿区域，一般选用1∶1万到1∶2.5万比例尺。④已知有污染的辐射区域圈定，视核事故扩散区域大小而定，选用比例尺可以是1∶5000到1∶2.5万。⑤普查石油、天然气或金属矿产比例尺可以是1∶2.5万到1∶20万。
（二）测线布置与野外飞行
按照地质调查和地球物理、地球化学找矿布线的原则，航空γ能谱测线方向尽量与构造走向垂直。在实际工作中常遇到地质构造走向与地形走向一致的情况，为了减少飞行中上升、下降坡度过大，测线方向可以改为斜交地质构造，但交角不应小于45°。
测线视比例尺而定，也与飞行高度有关。据计算飞行高度20 m，探测γ射线作用带半径为70 m；高度60 m，半径140 m，高度120 m，探测半径达250 m，测量到80%射线。高度与作用带密度大致是2倍的关系。比如要想找到最小异常带为50 m宽，则飞行高度在100 m以下为宜。测线间距，早期较稀，一般是1∶1万，用线距100 m；1∶2.5万，线距250 m，现在有时用到100 m或150 m。
野外飞行为基线飞行，测线飞行和辅助飞行。
1.基线飞行
基线飞行的主要目的是监测大气氡浓度的变化，同时检查仪器工作状态。还要确定航磁仪的零点漂移。大气氡主要来自土壤氡，与湿度、温度、大气运动都有关系。
每个飞行日，早、晚都要进行基线飞行。
基线位置尽量选在机场附近，或去测区的途中。一般要求地形平坦，γ场和磁场正常地区；基线长度为5～8 km，飞行高度122 m，与测线飞行高度一致。
根据规范要求，早、晚测量结果，要求总道变化小于8%；钾、钍道小于10%；铀道小于15%为正常。
2.测线飞行
有时在测线系统飞行之前，要进行一到二次踏勘飞行，目的在于了解本区地形地貌、地质特征。如果附近有已知放射性异常或铀矿区，要进行穿越飞行，以便与未知异常进行对比。还要核对地形图与地物标志是否一致。
测线飞行前，首先在航线图上，取航测点大地坐标；经转换后将数据输入GPS。测线飞行高度保持120 m，沿地形起伏飞行。
3.辅助飞行
辅助飞行主要目的是测试仪器本底，测定大气氡的校正系数；标定仪器的灵敏度和测定各道的衰系数。重要是选择好测试场地，如图5-3-2所示。场地面积一般是16 km×2 km，一半在水上（水深2 m以上），陆地地面比较平坦，地面放射性元素含量通过取样分析得到。