2020年度航空电磁勘探技术精品培训班纪要

  2020年9月24日-9月25日在河北省石家庄市召开中国科学院2020年度航空电磁勘探技术精品培训班,本次会议由中国科学院矿产资源重点实验室主办,中国地球物理学会和核工业航测遥感中心联合协办。培训班的师资力量主要包括中国科学院院士滕吉文,中国工程院院士林君和各单位科研和生产单位骨干专家等。培训班学员共79位科研院所青年学者和一线企业相关工程技术人员参加了课程培训工作。  
  会议开幕式由中国地球物理学会副秘书长、中国科学院地质与地球物理研究所薛国强研究员主持并致欢迎辞。他建议大家放眼世界,破解全球性地球科学难题,加强中国科学研究和工程技术应用的联合、交流与合作,积极参与国际竞争,为把我国建设为地学强国作出应有的贡献。


薛国强研究员主持会议开幕

  与会代表听取了18位与会专家的原创性工作报告或学术报告。培训内容包括:(1)一线企业地球物理创新工程师新思维;(2)新常态下地空电磁法探矿装备与应用研究进展;(3)航空瞬变电磁法深部探测基础理论;(4)航空瞬变电磁法探测技术、装备;(5)航空瞬变电磁资料解释方法;(6)航空电磁探测实例;(7)地空电磁装备技术。
  首先,滕吉文院士就我国地热清洁能源发展的悠久历史进行了详尽介绍,阐述了地热资源开发是未来的必然使命。为响应国家十一五地热开发号召,须进一步开展以多元化、规模化、精细化和绿色化为特色的中国地热能技术。他高度概括的描述了地热能发电三类途径:(1)干热岩;(2)增强地热系统;(3)工程地热系统。同时提醒学员要时刻考虑人民和国家的需求,促进地热资源开发利用,争取代替石油、液化气等不可再生能源。
  熊盛青教授立足国家创新驱动和生态文明建设发展战略,设计了2050年之前的航空电磁发展线路图,提出对地球系统探测观测监测技术体系的设想。目前相关仪器装备仍在研发中,已经可以实现地磁7要素和17个场量接收利用,为建立对地球系统探测观测监测技术体系打下坚实基础,相信未来可以得到广泛关注和应用。
  岳建华教授从煤矿的安全生产角度出发,指出在当下的大数据时代背景中,基于海量矿井数据下煤矿防治水智能监控系统,在了解矿井事故发生过程中检测数据,可知压力、运移和流水变化会直接影响不同方向上的矿井张量电阻率值的大小。通过多参数信息大数据综合分析,实现灾难预警,为井下工人争取时间。
  汤井田教授研发了时空阵列电磁探测技术并做了测试试验,该技术可以压制电磁强干扰,包括一系列有效的信噪分离技术和评价方法,为强干扰区深部电磁勘探提供了技术支撑。随后介绍了一些智能优化算法应用,用于获得高精度反演结果。
  杜爱民研究员详细介绍了航天电磁探测在空间中研究进展。目前依托多颗国内外卫星数据,了解空间电磁分布特征,推动深空探测技术不断发展,并指出深空探测将成为我国未来重点研究方向。
  谭捍东教授就多参数联合反演工作开展介绍,分别介绍了时间域和频率中多参数联合反演实现流程,然后基于cole-cole模型分析了目标体与围岩不同电性条件下时激电响应曲线特征,最后计算了激发极化效应中各参数的灵敏度。将反演算法应用到侵染状硫化矿床中,验证了多参数信息联合反演更有利于找矿。
  翁爱华教授介绍了人工源电磁法反演方法研究,基于矢量有限元非结构网格开展可控源二维反演研究工作,取得了良好的反演效果,随后通过多参量联合反演进一步提升了反演结果的精度。最后将反演算法应用于处理实测数据,反演结果得到了钻孔信息验证。
  孙怀凤副教授介绍了复杂地形隧道勘查中的地空瞬变电磁法的理论、方法与应用。对比全航空与半航空瞬变电磁法,由于SAEM系统的发射部分不再受飞行平台的供电与载重能力限制,实现低成本无人机搭载SAEM接收系统成为可能,从而显著降低了SAEM系统的应用与维护成本,尤其适合开展面向中小测区的大深度快速探测,从而更加适合包括我国在内的广大发展中国家国情。同时野外的接收数据信噪比更高,反演解释精度高。
  武欣博士介绍了航空电磁数据深度学习去噪声方法研究,首先针对航空电磁数据中存在的高频运动噪声,开创性的提出采用小波神经网络实现噪声压制,通过海量算例的神经网络训练,最终有效的压制实测数据中噪声幅值。此外基于自编码器提出一站式去除多种航电噪声处理技术手段,大幅提高了数据处理的效率。
  林君院士以航空(地空)电磁探测装备技术及应用为主题,向年轻人讲述了中国的航空时间域瞬变电磁法发展历史。自从上个世纪70年代开始,众多的学者先后投身于航电系统研制工作中,克服了收发系统中诸多难题,在前人基础上林君院士创造性提出地空协同时频电磁探测技术、近区发射时域波形探测、远区采用频域波形观测,突破了地空电磁法探测深度瓶颈,解决了“攻深探盲”探测难题,实现了经济高效的目标。
  殷长春教授介绍了航空电磁三维正反演研究,分别从正演角度介绍了有限差分,有限体积和有限元等方法的正演模拟特点,后选用自适应非结构有限元三维电磁模拟。三维反演算法采用高斯-牛顿三维电磁模拟。随后演示了三维正反演软件的界面和使用流程,并讲解了多个国内外应用案例。
  王绪本教授介绍半航空瞬变电磁探测技术及应用,表示近年来,SAEM方法与技术发展较快,应用案例逐渐增多。急需一套行之有效的处理手段,并从应用角度介绍了半航空的处理流程和一些野外实例的应用效果。
  真齐辉博士从电子电路角度介绍了航空瞬变电磁发射机技术基本原理和存在的技术瓶颈,实现了通过调整功放电路提高发射功率进而增加航空电磁系统的有效探测深度目标。
  李怀渊高级工程师结合生产单位的航空电磁应用实例,给学员们分享了丰富的野外施工经验。补充说明了半航空瞬变电磁法兼顾了信号强、效率高和成本低等特点,目前越来越多的应用于矿产、地下水、地热等资源勘探及地质填图、环境监测等领域。
  陈稳博士以可控源电磁法圈定成矿岩石研究—以喀拉通克矿集区为例,对比了可控源电磁法与短偏移瞬变电磁法,两种方法的反演结果可以相互验证。有效的圈定了克拉通克铜镍矿的赋存位置。表明未来工勘将向多种探测技术综合分析的方向发展。
  李建慧副教授介绍了基于矢量有限单元法的瞬变电磁三维计算,采用后退欧拉和非结构四面体提高正演精度,基于不同的三维模型给出了响应值对比图。
  薛国强研究员介绍了电性源瞬变电磁短偏移距精细探测理论与方法研究,分别介绍了基于地面、地井和地空的短偏移瞬变电磁法。其中着重介绍了一种改进的半航空电磁探测系统,采用伪随机编码作为发射波形,有效提高了响应信号强度和频带宽度;在距源较近和较远时分别采用时域方法和频域方法处理方法,提高了系统的兼容性;采用无人机编队形式开展飞行探测,一次飞行获取多分量及梯度观测数据,为高效精细提取大地电性分布信息提供了更为有力的数据支撑。


会场

  在听取报告过程中,培训学员对各专家学者的报告内容进行了听取和提问,专家们提供耐心的讲解。同时一线工作者也为技术下一步发展提出了很多宝贵的意见和建议。与会专家对航空电磁未来的走向也提出了许多宝贵意见:(1)大数据和深度学习具有丰富的应用前景,应充分发挥中国的航测数据丰富的特点,强化交流学习,实现统筹发展;(2)为提供高精度航空电磁反演结果,研究方向逐步向非结构网格化三维多参数联合反演发展,软件平台的开发迫在眉睫;(3)为提高国际竞争力,我们必须加强科研单位与生产单位的沟通衔接,通过科学问题的引导促进技术进步,同时通过生产问题的负反馈进一步完善航电系统,最终形成一套国际领先的成熟装备;(4)在未来的资源勘查领域中,将更多采用多种地球物理方法实现多参数相互验证,以提高目标识别的精度。与会学员认为本次精品培训课程开阔了视野,提高了自身的理论知识水平,并且能够为重大科学问题凝练和重大项目策划等方面提供指导作用,有效的促进航空电磁法在中国的发展进程。希望明年能够再次参加该会议。


合影
(科技推广工作委员会)