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管窥卫星技术对地矿行业的影响

发布时间:2013/12/12 8:26:26   阅读:

一、地矿行业卫星应用需求

近年来,随着我国经济的发展,对各类矿产的需求也越来越大。为了满足急速发展的矿产能源需求,我国地矿行业工作范围也遍及世界各地。地质探矿工作与以前有很大不同,领域和空间都有了极大拓展。在地矿行业业务拓展中,也对卫星综合应用技术提出较多的应用需求,主要有以下几点。

(1)地质勘查找矿

最近几年随着卫星遥感技术在地质勘探的应用的不断深入,二者结合的越来越密切,遥感技术给地质勘探找矿带来了许多的便捷之处。遥感技术辅助地质找矿的主要方法就是矿化信息提取。遥感矿化信息是指各类遥感数据源中反映地质构造、含矿地质体和岩石蚀变(与金属矿化有关的)等地质现象的遥感信息。根据多光谱数据的波段特征和探测能力,可提取出与金属(或共伴生)矿化有关的铁化蚀变(铁染异常)、富羟基矿物的泥化蚀变(羟基异常)和碳酸盐蚀变等遥感信息异常。依据遥感信息异常,结合其它地质信息,可以快速圈定、筛(优)选找矿靶区,进而确定找矿方向和找矿目标。卫星遥感技术的运用能够为地质勘查找矿节省人力、物力、财力,提高工作效率,节约成本。室内、野外的多源信息融合,形成了优势互补,能够从更高层次指导地质找矿,有效提高找矿效率。

(2)偏远工作区域通信、导航

地质勘查工作点多线长、高度流动,作业地点大多分散,多在人烟稀少、交通不便、气象条件复杂、地理环境恶劣的艰险地区,通常没有基础通信网的建设,无法满足工作区域内的基本通信保障。由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、不受地理条件限制以及成本与通信距离无关等优点,特别适用于保障偏远地区地质勘查工作的基础通信。利用通信卫星构建的卫星通信链路能够满足地勘工作中的紧急通信,进行语音、图像以及数据等的传送,可以满足管理人员或专家在任何可以上网的地方进行地质工作部署、专家汇诊、指导野外工作和生产调度指挥,能够有效的提高地勘工作的效率和主流程的信息化程度。

(3)紧急救援

随着地质勘查工作内容的增加和工作范围的扩大,参与地质勘查的单位、人员、车辆越来越多,地质工作者失踪的情况时有发生,这些都为野外车辆人员安全生产工作提出了新的要求。2012年2月19日,陕西省3名地质队员在可可西里地区赤布张错湖作业时失踪,经20天搜救仍未找到。2012年11月16日上午,北京市地质研究所执行国家公益性地质调查项目的3名地质工作人员外出作业时与总部失去联系,最终3人全部遇难。“北斗”导航定位系统是中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度定位、导航、授时服务,并兼具短报文通信能力。目前,北斗系统已经能提供覆盖亚太区域的导航定位服务,到2020年,其服务范围将覆盖全球。北斗卫星导航系统精准的定位精度和授时精度不仅能够为地质工作者提供高精度的导航定位服务,其特有的短报文通信功能无需再建通信链路,在常规通信技术无法触及的地区,保障了通信的畅通,为一线地质工作者提供了人身安全的有效保障。

二、系统组成

地矿行业卫星综合应用系统由卫星综合应用服务中心、卫星专业应用服务平台和卫星综合应用终端平台组成。地矿行业卫星综合应用系统体系示意图如图1所示。地矿行业卫星综合应用系统组成框图如图2所示。

(1)卫星综合应用服务中心

卫星综合应用服务中心又由遥感信息集成与服务平台、遥感信息通用处理平台、通信管理服务平台和卫星导航服务平台组成。遥感信息集成与服务平台作为卫星综合应用服务中心的重要组成部分之一,为其提供各类遥感卫星数据资源的下载、存储、管理、分发、共享和服务。遥感信息通用处理平台面向地矿行业典型应用需求,主要针对国产卫星和国外高分辨率遥感数据,实现遥感数据通用处理,生成标准遥感数据产品,可以满足常规数据产品生产和应急快速产品生成需要,为专业应用平台提供基本的数据处理服务支持。通信管理服务平台管理地矿终端用户的登录信息,判别用户身份和用户需求,并把用户需求向遥感应用服务平台和导航应用服务平台进行转发。通信管理服务平台根据系统可用信道资源进行数据分发。卫星通信传输组网系统是由相关卫星资源、卫星通信中心站以及各型卫星综合应用终端组成,建立指挥中心与工作现场的卫星通信传输链路。卫星导航服务平台是卫星综合应用系统的重要组成部分,是实现野外作业人员位置定位、信息传输的有力补充。

(2)卫星专业应用服务平台

卫星专业应用服务平台由遥感野外探矿专业应用服务系统组成,完成对通用遥感信息的深层次、专业处理,以适合于用户的专业应用需要。遥感野外探矿专业应用服务系统主要完成岩石矿物波谱库的建立,对高光谱的波谱、遥感图像、野外实测光谱数据进行处理和分析,矿物信息的识别提取等工作,为最终实现找矿提供依据。

(3)卫星综合应用终端平台

卫星综合应用终端平台由固定式卫星综合应用终端、便携式卫星综合应用终端、车载式卫星综合应用终端和手持式综合应用终端组成。卫星综合应用终端满足地矿行业用户、现场应急指挥、专家、现场人员对遥感信息的应用需求,并通过与卫星通信终端、卫星导航模块的一体化、小型化设计,满足在不同应用场合下的使用需求,使得上述用户能够在各种场合能够得到及时的遥感、指挥等信息支持。地矿行业卫星综合应用系统应用示意图如图3所示。

三、主要功能

(1)遥感信息集成

实现遥感数据接收、遥感数据质量检测、数据存储管理功能,为地矿用户提供数据归档、备份、数据迁移等服务,实现遥感数据分发业务处理功能,

(2)卫星综合应用服务

系统实现遥感信息的综合处理能力,能够对接入的多类标准遥感数据进行通用处理和专业处理,生成满足地矿各类用户需求的专业遥感应用专题产品。系统同时利用卫星通信组网系统进行遥感数据产品分发,提高地矿用户的遥感数据应用效率。卫星导航服务平台综合利用北斗系统、GIS系统为地矿用户提供导航服务功能,对人员、车辆进行实时跟踪、调度管理、信息管理、决策指挥。

(3)卫星通信传输组网

地矿行业卫星综合应用系统,采用星形网和拓扑网结合的混合网络模式,可实现中心与卫星综合应用以非对称前向和回传链路速率的双向通信,实现卫星通信传输组网。

(4)终端卫星综合应用

卫星综合应用终端通过从综合应用服务平台系统获取遥感信息支持,实现遥感信息应用、通信组网、导航定位、监控等功能。

四、应用优势

地矿行业卫星综合应用系统主要具有以下应用优势:

(1)进一步提高野外一线安全生产保障

便携终端和车载终端不仅具有定位和导航功能,而且可以根据设定,定时向监控中心发送位置信息,并在服务器端记录备案。一方面可以用作野外质量监控,检查野外人员是否按照既定路线(点位)开展工作,另一方面,监控中心在对野外人员、车辆实施跟踪定位的同时,可以结合终端机短报文功能,开展应急策划、实施救援工作,时刻保证野外一线工作安全。

(2)推进地质工作主流程信息化

通过应用卫星的数据传输功能,很好地解决了终端的数据回传难题,实现了地质工作主流程信息化各个环节的有机联动,使地质工作主流程信息化系统更加完善。

(3)加快作业流程,提高工作效率

完善的信息化系统装备,是提高地质工作效率强有力工具。借助于卫星综合应用终端,在提高工作效率的同时,可以解放出很多人手去开展其余的工作。此外,通过专家远程会商,还可以实现对野外现场的实时指导。

(4)实现多源信息融合,从更高层次指导地质找矿

具备了室内、野外联系的通道,室内研究和野外调查就可以实现实时交流、同步进行。室内研究成果(遥感异常、化探异常、物探异常等专题)、指导意见就可以实时传输到野外,野外观察到的现象也可以及时回传到室内。室内、野外的多源信息融合,形成了优势互补,从更高层次指导地质找矿,提高找矿效率。

(5)提高遥感地质动态监测的频度和精度

基于卫星通信技术,遥感产品的定制、获取、传输等过程将更加容易、快捷。以往周期较长的调查工作无法适应当前环境的急剧变化,现代遥感技术特别是对地观测体系,无论是数据更新频度,还是影像精度,都为实现动态监测目标提供了强劲的技术支撑。

五、结束语

通过多个示范点的试验应用,逐步搭建野外地质调查生产管理、突发事件、应急处置、远程服务网格结点体系和格架,为野外地质调查人员和管理人员提供现代地质调查工作管理与服务的新模式。

作者:蓝常源柳杨王文松单位:中国电子科技集团公司第二十七研究所

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