遥感地质是综合应用现代遥感技术来研究地质规律、进行地质调查和资源勘察的一种方法。它从宏观的角度，着眼于由空中取得的地质信息，即以各种地质体对电磁辐射的反应作为基本依据，结合其它各种地质资料及遥感资料的综合应用，以分析、判断一定地区内的地质构造情况。
遥感地质工作的基本内容是：地面及航空遥感试验，发挥适用于地质找矿、地质环境的遥感系统，进行图像、数字数据的处理和地质判释。遥感地质需要应用电子计算机技术、电磁辐射理论、现代光学和电子技术以及数学地质的理论与方法，是促进地质工作现代化的一个重要技术领域。
下面将具体来了解遥感与地质的经典结合——遥感找矿的原理、特色与发展历程，以及遥感找矿技术面临的新挑战。
在原始图像基础上，通过各类处理，识别出一条遥感异常带;在野外验证工作中，发现铜矿化线索的孔雀石和铜蓝样品。
1.遥感找矿的原理与特色
遥感找矿是指综合应用现代遥感技术对控矿要素、找矿标志及成矿规律进行研究，从而提取示矿信息、建立遥感找矿模型、圈定遥感找矿远景区而达到找矿目的，为矿产资源勘查工作提供服务。
遥感找矿的原理是利用不同空间高度传感器获取电磁波信息形式的遥感影像，通过其空间和光谱特征分析进行遥感解译。遥感找矿是一种高度综合性的找矿方法，必须与地质学原理、野外地质工作、地球物理、地球化学、数学地质统计学等紧密结合，才能获得丰富可靠的资料和正确的理论。遥感找矿具有宏观性、多波段、信息量丰富、立体感强、地形地貌特征明显、便于定位等优势，能够极大提高找矿效率，降低找矿成本。
根据英美公司的统计数据，钻石开采的平均成本是100万美元每金伯利岩，而通过使用HyMap高光谱数据，每金伯利岩的发现成本会降到30万美元左右。在全球最大的几家矿业公司，例如：必和必拓(BHP Billiton Plc)、力拓(Rio Tinto Plc)、英美资源(Anglo American Plc)、五矿集团等，均设有遥感技术相关部门以及技术人员。
2.遥感找矿的发展历程
从20世纪70年代开始，在主要成矿区、带的地质调查中，逐步引入了遥感技术，建立了一系列遥感模型，取得了满意的效果。不过那时的遥感工作主要是利用黑白摄影方式获取遥感数据，进行区域构造格架分析。例如，美国在已经有着丰富地质工作基础资料的阿巴拉契亚山脉，根据航片、红外摄影、侧视雷达等的对比分析，新解译出两条明显的区域断裂构造，对该区深部煤层和油气勘查具有重大意义。我国的攀枝花钒钛磁铁矿所赋存的隐伏辉长岩体在遥感影像上显示出圆形构造。利用这一影像特征，在圆形构造的南北两侧均有重大发现。
进入70-80年代，随着以美国陆地卫星为平台的多光谱扫描技术的应用，各类遥感传感器不断发展，遥感技术在地质矿产研究领域得到了良好的应用，同时也促进了我国矿产资源勘查工作的进步和大量矿产的探明。20世纪80年代，航空与卫星遥感广泛应用参与大型地质找矿，取得了许多辉煌的业绩。在山东、新疆北部找到的金矿，云南腾冲和伊犁盆地找到的铀矿等都获得了可观的储量，遥感找矿得到了社会的认可，一度掀起遥感找矿的高潮，专业研究机构也纷纷成立。截至1988年数据，当时全国共有10个系统建有跟矿业有关的遥感机构，总从业人数达到3279人。
80年代末，我国在新疆北部地区开展了遥感找矿的工作。由于本区具有气候干燥、植被稀疏、基岩裸露好等条件，遥感技术在此发挥了极大的作用。研究利用美国陆地卫星数据、法国SPOT数据、美国NOAA-AVHRR数据、机载X波段HH极化雷达及彩色红外数据组成了多源遥感探测体系。研究人员在新疆北部划分出7个大地线性构造单元，提出了金矿成矿的“弧形影像”模型，圈定了12个金矿找矿远景区。研究还分析出长达50公里的前人未探明的弧形构造带，在弧侧与断裂相切的部位发现了18个辉长岩、辉绿岩体，确定了其与铜矿化的关系，圈定了铜矿找矿远景区。对本区面积达3000平方公里的巨大花岗岩体分析，圈定了7个锡矿成矿有利地段。
90年代以后，遥感技术发展迅猛，探测频谱范围不断拓宽，分辨率不断提高，新的探测手段不断出现。遥感数据的空间分辨率已由千米级、米级提高到厘米级;光谱分辨率由原来的几微米、几十纳米提高到几纳米;时间分辨率由原来的几周、几天，提高到几小时。雷达遥感也在朝着高分辨率、多波段、多极化的方向发展。同时，遥感信息处理与数据挖掘技术也得到了快速发展，尤其是随着WorldView-III这类高光谱分辨率和高空间分辨率卫星的发射，遥感矿产勘查市场将发生革命性的变化。
美国地质调查局一直在进行高分辨率光谱数据库更新的项目研究，其中就包括各类岩石、矿物、土壤等地质样品的光谱数据库，截至2017年4月10日，已经更新到第七版。在美国地质调查局矿产资源项目里，涉及到遥感方面的项目正在进行的就有两项，包括阿拉斯加地区矿产资源的高光谱遥感数据和多指标调查特征研究，利用HyTES和WorldView-III数据进行斑岩型铜矿和稀土矿产资源的调查工作。美国地质调查局曾组织了遥感调查及应用的大型项目，其中涉及到遥感的分项包括：矿产资源调查中集成遥感技术与地球物理和地球化学数据，在植被覆盖区开展遥感矿产资源勘查的新方法，矿集区遥感特征研究等。迄今已经形成基于全美盆地和山区的蚀变矿物填图报告图件、中西部地区斑岩型铜矿遥感解译特征报告图件等。
而我国自90年代以来，在冈底斯、西昆仑、大兴安岭、西天山、阿勒泰、东天山、北山等成矿带部署了不同尺度的遥感找矿工作，制作了标准分幅的1:25万遥感影像图，圈定多处遥感找矿远景区，新发现众多的矿(化)点。国土资源航空物探遥感中心从2009年开始相继实施了《全球地质矿产与资源环境卫星遥感“一张图”工程》和《全球重要成矿带遥感地质矿产信息提取》项目，在全球范围内开展了1:500万、个别资源型国家1:100万、重要成矿区带1:25万、成矿有利区1:5万的地质矿产解译工作，形成了一套适合境外地质矿产调查的工作体系和技术方法。随着“一带一路”工作的开展，由中国地质调查局实施、国土资源航空物探遥感中心承担的《“一带一路”资源环境卫星遥感解译与应用》项目于2016年开始，旨在针对“一带一路”涉及的64个国家及地区开展地质、矿业活动区、资源环境等方面的遥感信息提取工作，目前相关工作正在进行中。
3.遥感找矿面临的新挑战
随着地质勘查工作的发展，地表未探明矿体露头越来越少，预测和寻找深部矿产资源已成为必然，并发展成为当前地球科学研究的前缘领域之一，倍受国际关注。我们国家从“十三五”开始实施的国家重点研发计划项目，主要侧重于深地勘查方面，而受制于电磁波特性所获得的遥感信息主要反映的是地表信息，遥感本身已很难提供非常有效的信息用于单独解决地下找矿问题。但是，矿产资源形成过程的复杂性和时空分布的不均匀性决定了矿产资源预测与评价的挑战性和风险性。深部矿产资源预测与评价面临找矿难度大、成功率低和成本高等巨大挑战，并且地下与地表具有密切的关联性，因此需要遥感发挥其独特作用，用于三维空间矿产资源勘查的综合研究工作。
20世纪末以来，随着数字地球战略思想的提出和现代信息技术取得新进展，怎样将数字地球的理论方法和现代信息技术的新进展引入地质勘查领域、如何应用现代信息技术的新进展进一步解决矿产资源问题引起了科学界的关注。在数字地球框架下，利用三维可视化技术、虚拟现实技术、仿真模拟技术、深度学习技术等，将遥感技术与地质领域传统方法技术及其它现代信息技术相结合，为遥感找矿带来了新的契机。它的核心是遥感信息的拓展应用、信息化、智能化，它的目的是最大限度地利用信息资源，以提高矿产资源的勘查效果，目标是加速遥感信息产业化的进程，促进地质工作的现代化。它主要包括几个方面。
3.1遥感找矿机理研究
陈述彭院士晚年曾对遥感在地质找矿领域的应用做过精辟的论述，认为应该将遥感应用从技术层面提升到科学层面，面对盲矿和深部找矿的难题，遥感应用须从遥感“技术索引”的思路走出来，从“控矿构造”迈向与成矿机理研究相结合的高度。遥感必须与物化探、磁力、重力、地震等探矿方法相结合，进一步重视地热、地气的热力作用，深入研究生物地球化学效应、地球化学填图方法、生物成矿和数字地质空间统计分析方法，加深对地表成矿信息的理解和诠释，才能由此及彼、由表及里，从地球系统科学与地质信息科学的深度做出科学的推论和预测。
3.2信息提取、融合和建模从定性到定量
传统遥感找矿过程中，遥感示矿信息的提取以及其与地球物理、地球化学、地质学相关信息融合建模的过程主要以定性化和半定量化为主。近年来伴随着高光谱、干涉雷达(InSAR)、激光雷达(LiDAR)等技术的兴起与发展，遥感逐渐可以直接识别地物类型、组合、成分等，并可以直接反演地物的物理、化学参量，遥感逐渐进入定量化的发展阶段。近几年随着大数据分析、深度学习、机器学习等技术的进步，地物化遥多元信息融合以及遥感找矿模型的建立也进入到定量化的阶段，并向智能化方向发展。
3.3星-空-地一体化的数字遥感找矿体系
大力发展星载和航空遥感技术系统，将航天、航空、地面、地下等遥感数据整合集成，并与航空物探、地面物探、地下物探、地球化学、矿产资源等信息数据集合，在“数字地球”战略思想指导下，在“光谱地壳”计划的支持下，将遥感技术从二维引向多维，从地表引入深部三维找矿，构建数字虚拟模型，建立星-空-地一体化的数字遥感找矿体系。
4.遥感与地质的经典结合
一直以来，地质矿产勘查工作都是国民经济建设的“先行官”，尤其是我国经济持续快速发展，相关能源和原材料需求一直很大。而我国很多地区的地理环境并不适合开展相关地面勘查工作，一线地质勘查人员需要付出大量的时间和精力，甚至牺牲自己的生命。因此地质矿产行业是我国最早应用遥感技术的部门之一，而遥感找矿又是“遥感地质学”中开展最早、应用范围最广泛的方向，在边远省份以及自然条件恶劣的地区，遥感技术发挥了重要的作用。随着工作的逐渐开展，在全国范围内开展了标准化的区域遥感地质调查，形成了一系列的行业标准。通过近50年的发展，遥感找矿为我国现代化建设做出了重要贡献，取得了重大成就，也始终是我国遥感技术应用最为活跃、成果最为显著的领域之一。由于遥感找矿属于跨专业研究，还可以有效地增强不同部门之间的横向联合和交流，互相支持，发挥行业的综合优势。
遥感地质在我国应用时间虽不长，在各方面已取得了明显的成效。遥感资料的宏观性和信息的丰富性，在各种地质方法中是独特的，记录了许多过去人们无法察觉的自然现象。对这些客观现象的深入研究，必将揭示出一些迄今未被人们认识的重要地质规律或解决一些长期未能解决的地学问题。科技发展趋势表明，遥感将成为地质工作中一种必不可少的先导方法。
来源： 中科院遥感地球所
文：荆林海
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