管窺衛(wèi)星技術(shù)對(duì)地礦行業(yè)的影響

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一、地礦行業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用需求

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)各類礦產(chǎn)的需求也越來(lái)越大。為了滿足急速發(fā)展的礦產(chǎn)能源需求，我國(guó)地礦行業(yè)工作范圍也遍及世界各地。地質(zhì)探礦工作與以前有很大不同，領(lǐng)域和空間都有了極大拓展。在地礦行業(yè)業(yè)務(wù)拓展中，也對(duì)衛(wèi)星綜合應(yīng)用技術(shù)提出較多的應(yīng)用需求，主要有以下幾點(diǎn)。

（1）地質(zhì)勘查找礦

最近幾年隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)在地質(zhì)勘探的應(yīng)用的不斷深入，二者結(jié)合的越來(lái)越密切，遙感技術(shù)給地質(zhì)勘探找礦帶來(lái)了許多的便捷之處。遙感技術(shù)輔助地質(zhì)找礦的主要方法就是礦化信息提取。遙感礦化信息是指各類遙感數(shù)據(jù)源中反映地質(zhì)構(gòu)造、含礦地質(zhì)體和巖石蝕變（與金屬礦化有關(guān)的）等地質(zhì)現(xiàn)象的遙感信息。根據(jù)多光譜數(shù)據(jù)的波段特征和探測(cè)能力，可提取出與金屬（或共伴生）礦化有關(guān)的鐵化蝕變（鐵染異常）、富羥基礦物的泥化蝕變（羥基異常）和碳酸鹽蝕變等遙感信息異常。依據(jù)遙感信息異常，結(jié)合其它地質(zhì)信息，可以快速圈定、篩（優(yōu)）選找礦靶區(qū)，進(jìn)而確定找礦方向和找礦目標(biāo)。衛(wèi)星遙感技術(shù)的運(yùn)用能夠?yàn)榈刭|(zhì)勘查找礦節(jié)省人力、物力、財(cái)力，提高工作效率，節(jié)約成本。室內(nèi)、野外的多源信息融合，形成了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能夠從更高層次指導(dǎo)地質(zhì)找礦，有效提高找礦效率。

（2）偏遠(yuǎn)工作區(qū)域通信、導(dǎo)航

地質(zhì)勘查工作點(diǎn)多線長(zhǎng)、高度流動(dòng)，作業(yè)地點(diǎn)大多分散，多在人煙稀少、交通不便、氣象條件復(fù)雜、地理環(huán)境惡劣的艱險(xiǎn)地區(qū)，通常沒(méi)有基礎(chǔ)通信網(wǎng)的建設(shè)，無(wú)法滿足工作區(qū)域內(nèi)的基本通信保障。由于衛(wèi)星通信具有覆蓋面大、頻帶寬、容量大、適用于多種業(yè)務(wù)、性能穩(wěn)定可靠、不受地理?xiàng)l件限制以及成本與通信距離無(wú)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于保障偏遠(yuǎn)地區(qū)地質(zhì)勘查工作的基礎(chǔ)通信。利用通信衛(wèi)星構(gòu)建的衛(wèi)星通信鏈路能夠滿足地勘工作中的緊急通信，進(jìn)行語(yǔ)音、圖像以及數(shù)據(jù)等的傳送，可以滿足管理人員或?qū)＜以谌魏慰梢陨暇W(wǎng)的地方進(jìn)行地質(zhì)工作部署、專家匯診、指導(dǎo)野外工作和生產(chǎn)調(diào)度指揮，能夠有效的提高地勘工作的效率和主流程的信息化程度。

（3）緊急救援

隨著地質(zhì)勘查工作內(nèi)容的增加和工作范圍的擴(kuò)大，參與地質(zhì)勘查的單位、人員、車輛越來(lái)越多，地質(zhì)工作者失蹤的情況時(shí)有發(fā)生，這些都為野外車輛人員安全生產(chǎn)工作提出了新的要求。2012年2月19日，陜西省3名地質(zhì)隊(duì)員在可可西里地區(qū)赤布張錯(cuò)湖作業(yè)時(shí)失蹤，經(jīng)20天搜救仍未找到。2012年11月16日上午，北京市地質(zhì)研究所執(zhí)行國(guó)家公益性地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的3名地質(zhì)工作人員外出作業(yè)時(shí)與總部失去聯(lián)系，最終3人全部遇難。“北斗”導(dǎo)航定位系統(tǒng)是中國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并兼具短報(bào)文通信能力。目前，北斗系統(tǒng)已經(jīng)能提供覆蓋亞太區(qū)域的導(dǎo)航定位服務(wù)，到2020年，其服務(wù)范圍將覆蓋全球。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精準(zhǔn)的定位精度和授時(shí)精度不僅能夠?yàn)榈刭|(zhì)工作者提供高精度的導(dǎo)航定位服務(wù)，其特有的短報(bào)文通信功能無(wú)需再建通信鏈路，在常規(guī)通信技術(shù)無(wú)法觸及的地區(qū)，保障了通信的暢通，為一線地質(zhì)工作者提供了人身安全的有效保障。

二、系統(tǒng)組成

地礦行業(yè)衛(wèi)星綜合應(yīng)用系統(tǒng)由衛(wèi)星綜合應(yīng)用服務(wù)中心、衛(wèi)星專業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)和衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端平臺(tái)組成。地礦行業(yè)衛(wèi)星綜合應(yīng)用系統(tǒng)體系示意圖如圖1所示。地礦行業(yè)衛(wèi)星綜合應(yīng)用系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

（1）衛(wèi)星綜合應(yīng)用服務(wù)中心

衛(wèi)星綜合應(yīng)用服務(wù)中心又由遙感信息集成與服務(wù)平臺(tái)、遙感信息通用處理平臺(tái)、通信管理服務(wù)平臺(tái)和衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)平臺(tái)組成。遙感信息集成與服務(wù)平臺(tái)作為衛(wèi)星綜合應(yīng)用服務(wù)中心的重要組成部分之一，為其提供各類遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源的下載、存儲(chǔ)、管理、分發(fā)、共享和服務(wù)。遙感信息通用處理平臺(tái)面向地礦行業(yè)典型應(yīng)用需求，主要針對(duì)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星和國(guó)外高分辨率遙感數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)通用處理，生成標(biāo)準(zhǔn)遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品，可以滿足常規(guī)數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)和應(yīng)急快速產(chǎn)品生成需要，為專業(yè)應(yīng)用平臺(tái)提供基本的數(shù)據(jù)處理服務(wù)支持。通信管理服務(wù)平臺(tái)管理地礦終端用戶的登錄信息，判別用戶身份和用戶需求，并把用戶需求向遙感應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)和導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。通信管理服務(wù)平臺(tái)根據(jù)系統(tǒng)可用信道資源進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)。衛(wèi)星通信傳輸組網(wǎng)系統(tǒng)是由相關(guān)衛(wèi)星資源、衛(wèi)星通信中心站以及各型衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端組成，建立指揮中心與工作現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)星通信傳輸鏈路。衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)平臺(tái)是衛(wèi)星綜合應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)野外作業(yè)人員位置定位、信息傳輸?shù)挠辛ρa(bǔ)充。

（2）衛(wèi)星專業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)

衛(wèi)星專業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)由遙感野外探礦專業(yè)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)組成，完成對(duì)通用遙感信息的深層次、專業(yè)處理，以適合于用戶的專業(yè)應(yīng)用需要。遙感野外探礦專業(yè)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)主要完成巖石礦物波譜庫(kù)的建立，對(duì)高光譜的波譜、遙感圖像、野外實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，礦物信息的識(shí)別提取等工作，為最終實(shí)現(xiàn)找礦提供依據(jù)。

（3）衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端平臺(tái)

衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端平臺(tái)由固定式衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端、便攜式衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端、車載式衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端和手持式綜合應(yīng)用終端組成。衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端滿足地礦行業(yè)用戶、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮、專家、現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)遙感信息的應(yīng)用需求，并通過(guò)與衛(wèi)星通信終端、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊的一體化、小型化設(shè)計(jì)，滿足在不同應(yīng)用場(chǎng)合下的使用需求，使得上述用戶能夠在各種場(chǎng)合能夠得到及時(shí)的遙感、指揮等信息支持。地礦行業(yè)衛(wèi)星綜合應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用示意圖如圖3所示。

三、主要功能

（1）遙感信息集成

實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)接收、遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理功能，為地礦用戶提供數(shù)據(jù)歸檔、備份、數(shù)據(jù)遷移等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)分發(fā)業(yè)務(wù)處理功能，

（2）衛(wèi)星綜合應(yīng)用服務(wù)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙感信息的綜合處理能力，能夠?qū)尤氲亩囝悩?biāo)準(zhǔn)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行通用處理和專業(yè)處理，生成滿足地礦各類用戶需求的專業(yè)遙感應(yīng)用專題產(chǎn)品。系統(tǒng)同時(shí)利用衛(wèi)星通信組網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品分發(fā)，提高地礦用戶的遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用效率。衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)平臺(tái)綜合利用北斗系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)為地礦用戶提供導(dǎo)航服務(wù)功能，對(duì)人員、車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、調(diào)度管理、信息管理、決策指揮。

（3）衛(wèi)星通信傳輸組網(wǎng)

地礦行業(yè)衛(wèi)星綜合應(yīng)用系統(tǒng)，采用星形網(wǎng)和拓?fù)渚W(wǎng)結(jié)合的混合網(wǎng)絡(luò)模式，可實(shí)現(xiàn)中心與衛(wèi)星綜合應(yīng)用以非對(duì)稱前向和回傳鏈路速率的雙向通信，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信傳輸組網(wǎng)。

（4）終端衛(wèi)星綜合應(yīng)用

衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端通過(guò)從綜合應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)獲取遙感信息支持，實(shí)現(xiàn)遙感信息應(yīng)用、通信組網(wǎng)、導(dǎo)航定位、監(jiān)控等功能。

四、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

地礦行業(yè)衛(wèi)星綜合應(yīng)用系統(tǒng)主要具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

（1）進(jìn)一步提高野外一線安全生產(chǎn)保障

便攜終端和車載終端不僅具有定位和導(dǎo)航功能，而且可以根據(jù)設(shè)定，定時(shí)向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息，并在服務(wù)器端記錄備案。一方面可以用作野外質(zhì)量監(jiān)控，檢查野外人員是否按照既定路線（點(diǎn)位）開(kāi)展工作，另一方面，監(jiān)控中心在對(duì)野外人員、車輛實(shí)施跟蹤定位的同時(shí)，可以結(jié)合終端機(jī)短報(bào)文功能，開(kāi)展應(yīng)急策劃、實(shí)施救援工作，時(shí)刻保證野外一線工作安全。

（2）推進(jìn)地質(zhì)工作主流程信息化

通過(guò)應(yīng)用衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸功能，很好地解決了終端的數(shù)據(jù)回傳難題，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)工作主流程信息化各個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)聯(lián)動(dòng)，使地質(zhì)工作主流程信息化系統(tǒng)更加完善。

（3）加快作業(yè)流程，提高工作效率

完善的信息化系統(tǒng)裝備，是提高地質(zhì)工作效率強(qiáng)有力工具。借助于衛(wèi)星綜合應(yīng)用終端，在提高工作效率的同時(shí)，可以解放出很多人手去開(kāi)展其余的工作。此外，通過(guò)專家遠(yuǎn)程會(huì)商，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)野外現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)指導(dǎo)。

（4）實(shí)現(xiàn)多源信息融合，從更高層次指導(dǎo)地質(zhì)找礦

具備了室內(nèi)、野外聯(lián)系的通道，室內(nèi)研究和野外調(diào)查就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交流、同步進(jìn)行。室內(nèi)研究成果（遙感異常、化探異常、物探異常等專題）、指導(dǎo)意見(jiàn)就可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭巴猓巴庥^察到的現(xiàn)象也可以及時(shí)回傳到室內(nèi)。室內(nèi)、野外的多源信息融合，形成了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從更高層次指導(dǎo)地質(zhì)找礦，提高找礦效率。

（5）提高遙感地質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的頻度和精度

基于衛(wèi)星通信技術(shù)，遙感產(chǎn)品的定制、獲取、傳輸?shù)冗^(guò)程將更加容易、快捷。以往周期較長(zhǎng)的調(diào)查工作無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的急劇變化，現(xiàn)代遙感技術(shù)特別是對(duì)地觀測(cè)體系，無(wú)論是數(shù)據(jù)更新頻度，還是影像精度，都為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)目標(biāo)提供了強(qiáng)勁的技術(shù)支撐。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)多個(gè)示范點(diǎn)的試驗(yàn)應(yīng)用，逐步搭建野外地質(zhì)調(diào)查生產(chǎn)管理、突發(fā)事件、應(yīng)急處置、遠(yuǎn)程服務(wù)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)體系和格架，為野外地質(zhì)調(diào)查人員和管理人員提供現(xiàn)代地質(zhì)調(diào)查工作管理與服務(wù)的新模式。

作者：藍(lán)常源柳楊王文松單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所