“空天”高分辨率遥感技术及其在铀资源勘查中的应用进展与发展建议

叶发旺，张川，李瀚波，余长发，刘洪成，孟树，邱骏挺，童勤龙，田丰，秦凯，武鼎，郭帮杰，裴承凯，朱黎江，车永飞，任梦如，田青林

（核工业北京地质研究院 遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京 100029）

铀资源是核工业的粮食，对国家安全和国防建设具有重要作用。紧密围绕我国国防建设和核能发展对铀资源的需求，大力加强科技创新和新技术新方法应用，切实提高空白区和低工作程度地区的铀矿地质工作程度，努力实现铀矿找矿新突破，全面提升国内铀资源保障能力是铀矿勘查科技工作者的不懈追求。遥感技术是核地质科技体系的重要组成部分，是铀矿勘查技术创新与找矿突破过程中的重要环节。近十余年来，随着我国国产航天遥感技术发展和航空高光谱技术的引进、消化、吸收及应用，我国铀矿勘查“空天”高分辨率遥感技术得到了快速发展，在许多技术研究和找矿应用效果方面处于国内前列。这里的高分辨率遥感技术主要包括航天高空间分辨率光学遥感技术（如GF-2，Worldview3）、航天高空间分辨率雷达遥感技术、航天高光谱分辨率遥感技术（如GF-5，Hyperion）、航空高光谱遥感技术（如CASI/SASI）、无人机载高光谱遥感技术等。当前，随着我国《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020）》中的高分辨率对地观测系统重大专项的实施，我国高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率的天基对地观测能力基本形成，对地观测能力实现了巨大跨越，高分辨率卫星遥感数据获取能力大幅提升；国产高分辨率卫星遥感数据在各行各业应用已进入快速发展的重要时期，GF-2、GF-5、GF-7 以及最新的资源一号02D 星等高分辨率遥感卫星将为我国核地质行业应用提供丰富的高分辨率卫星遥感数据源。

同时，经过十余年的技术积累，我国核地质系统已形成了铀矿勘查“天-空-地-深”一体化的高分辨率遥感数据获取-数据处理-信息识别-分析应用的能力和技术体系，尤其在航空高光谱遥感技术方面，形成了国内独具优势的涵盖可见光-近红外、短波红外、中红外、热红外的全谱段航空高光谱数据获取能力和信息识别与信息分析应用的技术方法，并已在新疆、青海、甘肃、内蒙等地区的铀及多金属、油气等找矿应用中取得了明显效果。因此，在当前我国铀矿资源勘查大力推进大基地战略和“摸清家底”任务，实现铀矿资源储量快速扩大和后备勘查基地有序接替的战略性任务的关键时期，加强航天-航空-无人机载等不同尺度高分辨率遥感技术应用（即“空天”高分辨率遥感技术应用），对于低成本、高效地推进我国铀矿资源“摸清家底”工作，积极开辟找矿新区，努力落实后备铀矿勘查基地，同时促进放射性共伴生矿产资源、金铜等多金属矿产资源勘查与综合利用及生态文明建设协调发展等方面具有重要意义。

1 “空天”高分辨率遥感技术方法

在核地质系统上级各单位的大力支持下，近十余年来，以核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室（以下简称“遥感重点实验室”）为主的遥感技术研发与应用单位，围绕重点实验室研究方向和核地质行业应用需求，在继承前人优良成果［1-13］的基础上，努力开拓创新，逐渐形成了铀资源勘查高分辨率遥感技术体系，为新时期建立一套高效、低成本的“空天”高分辨率遥感技术奠定了良好基础。铀资源“空天”高分辨率遥感技术方法，是充分发挥航天、航空、无人机等高分辨率遥感技术快速高效获取数据的技术优势，并结合大数据、人工智能等新理念新技术的基础上，形成的一套集“数据获取-数据处理-信息识别-信息分析-找矿应用”的铀矿勘查遥感技术方法组合。在这套技术方法中，有航天高分辨率遥感技术，包括航天高空间分辨率光学遥感技术、航天高空间分辨率雷达遥感技术、航天高光谱遥感技术等；有航空高光谱遥感技术，包括可见光-近红外（CASI）航空高光谱技术、短波红外（SASI）航空高光谱技术、中红外（MASI）航空高光谱技术，热红外（TASI）航空高光谱技术等；有无人机载高光谱技术，以及基于GIS 的高分辨率遥感信息综合分析技术等。

1.1 航天高分辨率遥感技术

航天高分辨率遥感技术是以天基卫星为遥感平台，快速获取高空间分辨率或高光谱分辨率卫星遥感数据，并通过数据处理和信息识别，快速获得铀矿地质调查所需蚀变带、岩性、构造等铀成矿要素信息的技术。航天高分辨率遥感技术又分为航天高空间分辨率光学遥感技术、航天高空间分辨率雷达遥感技术、航天高光谱遥感技术等。航天高分辨率遥感技术因天基卫星搭载传感器的不同而在铀矿地质调查中具有不同的应用优势。

1.1.1 航天高空间分辨率光学遥感技术

主要是指获取具有很高空间分辨率的可见光-红外谱段卫星光学遥感数据的技术。目前已经商业化运行的卫星光学遥感数据的空间分辨率已经达到“亚米级”，如2016 年发射的美国WV-4 卫星能够提供0.3 m 分辨率的高清晰图像；我国高分2 号卫星（GF-2）全色谱段星下点空间分辨率高达到0.8 m。空间分辨率越高，遥感图像包含的地物纹理信息就越丰富，能识别的地物目标就越小。因此，高空间分辨率卫星遥感图像在识别和提取小规模发育的蚀变带、小岩体（岩脉）及小构造和微小变形带等具有明显优势，可为大比例尺铀矿地质调查提供高清晰的遥感底图和上述各种小规模地质信息，尤其是在发现和识别一些小岩体/小构造方面具有明显优势。然而，受当前卫星遥感成像机理和元器件性能等综合影响，当前国际上具有高空间分辨率的卫星光学遥感图像主要是在0.4～1.0 μm 的可见光-近红外谱段，很少覆盖到短波红外、热红外等谱段，而且波段数也较少，属于多光谱遥感类型；由于识别蚀变矿物的特征波段大部分在短波红外、热红外等谱段，所以，高空间分辨率卫星光学遥感图像在地质领域识别蚀变带的具体类型、蚀变带的精细矿物成分和矿物组合，以及精细的岩性分类等方面明显不足，从而限制了其地质应用潜力。由于国外的高空间分辨率卫星光学遥感数据价格昂贵，因此，在未来以“高效低成本”为主要工作模式的铀资源调查和”摸清家底”过程中，航天高空间分辨率光学遥感技术的应用，应以我国高分系列和资源卫星系列的免费卫星数据源为主，国产商业卫星数据为辅（价格比国外数据便宜）。当前，我国GF-2、GF-3、GF-6、GF-7、GF-9 等高分系列卫星，资源一号02B/02C/02D 星、资源三号02 星等资源系列卫星，吉林一号、北京一号等我国商业卫星，均可提供全色亚米级或多光谱优于5 米的高空间分辨率卫星遥感数据，可为铀资源调查和“摸清家底”提供低成本的高空间分辨率卫星光学遥感数据支持。

为了从航天高空间分辨率卫星光学遥感数据中识别和提取铀矿找矿信息，核地质系统在“十二五”、“十三五”期间，主要利用国外的Quickbird、Worldview2、Worldview3 和国产GF-2等高空间分辨率卫星光学遥感数据，陆续开展了数据融合、铀成矿褪色蚀变识别、铀成矿构造识别、砂岩铀成矿氧化-还原信息增强、蚀变矿物填图及岩性识别等技术方法研究［14-18］。这些技术方法将为下一步基于我国国产卫星光学遥感数据开展铀资源调查和“摸清家底”工作，提供重要的技术方法支持。

1.1.2 航天高空间分辨率雷达遥感技术

航天高空间分辨率雷达遥感技术，是利用卫星平台获取高空间分辨率、多极化、多波段微波雷达遥感数据的技术。相比于光学遥感，雷达遥感主要反映的是地物对微波（波长范围主要在1 mm～1 m）的后向散射特性。该特性与地表物质的介电常数、粗糙度等息息相关，对地表物质的含水性敏感。同时，雷达遥感具有不依赖于太阳光照和气候条件的全天时、全天候主动成像等特点，对云、雾及地表具有一定的穿透性。上述特点使得雷达遥感数据不仅成为一些多云多雨地区的重要数据源，而且在一般地区亦能在构造识别、含水量反演，以及一些特殊地质体识别上发挥重要作用，在地质领域成为光学-红外遥感之外的重要技术补充手段。当前，国际上最先进的卫星雷达遥感SAR（合成孔径雷达）数据空间分辨率达亚米级，具有HH、VV、VH、HV 等全极化特征。

针对卫星雷达遥感成像机理复杂、数据处理难点多、地质应用方法少等问题，“十二五”至“十三五”，遥感重点实验室以乌伦古河及周边为研究区，以C 波段的Radarsat2、L 波段的Alos-2 和X 波段的Terrasar 等多波段、多极化星载SAR 为主要数据源，开展了铀及多金属矿产勘查雷达遥感识别技术研究，突破了不同波段高空间分辨率SAR 图像几何精校正［19］、噪声去除［20］等技术，系统引入先进算法，实现了多极化雷达图像Freeman、Pauli、Wishart 等8 种增强处理，研发出了一套集“几何校正-噪声去除-极化增强”等功能的雷达遥感数据自动化处理与图像增强软件系统［21］，解决了雷达遥感数据处理过程中数据量大、步骤繁琐的技术难题，提高了雷达遥感数据处理的效率；建立了研究区岩性、岩体（脉）、构造等地质要素的多极化、多波段雷达遥感识别标志［22-24］，提取了地表富水带，获得了雷达遥感解译图，新发现多条断裂构造和多条伟晶岩脉、石英脉和闪长岩脉等，为铀及多金属成矿有利区预测提供了重要地质信息。通过总结上述技术方法和应用效果，建立了铀资源勘查雷达遥感地质应用技术流程，为航天高空间分辨率雷达遥感技术下一步更好地应用于我国铀资源“摸清家底”工作奠定了重要技术基础。当前，我国高分三号（GF-3）卫星可采用不同成像模式，获取1 m、3 m、5 m、8 m、以及10 m、25 m 等高、中空间分辨率雷达遥感数据，为我国铀资源勘查提供低成本的雷达遥感数据源。

1.1.3 航天高光谱遥感技术

主要是指基于卫星平台获取的具有高光谱分辨率的可见光-短波红外谱段遥感数据的技术。自21 世纪以来，比较典型的航天高光谱遥感数据只有美国Hyperion 数据和我国的GF-5 数据及资源一号02D 星数据［25-27］。这三种数据的主要参数见表1。从表中可以看出，这三种数据的波谱范围主要是位于0.35～2.50 μm之间，光谱分辨率高，波段数多，但空间分辨率偏低，只有30 m。光谱分辨率越高，遥感图像中地物的光谱信息就越丰富，光谱特征就越能充分表达，从而识别地物的物质成分就越准确。因此，在铀资源勘查领域，航天高光谱遥感技术在提取蚀变矿物成分或蚀变矿物组合，圈定蚀变带范围，解译不同类型岩性，发现成矿构造等方面具有明显优势，可为铀资源调查和成矿有利区预测提供十分重要的技术支持。

当前国内外具有高光谱分辨率的航天高光谱遥感数据的空间分辨率均比较低，只有30m，同时幅宽也较小，如Hyperion 只有7.7km×42km；我国GF-5 和资源一号02D 数据的幅宽相对大一些，为60km×60km。这些高光谱卫星遥感数据在地质领域应用时只能识别规模相对比较大的蚀变带、岩体（岩脉）等，相对适合中等比例尺精度（1：10 万左右）的地质调查和远景区预测，部分也可满足1：5 万调查［27］。为了从航天高光谱遥感数据中识别和提取各种铀矿找矿信息，核地质系统在“十一五”、“十二五”期间，主要利用美国Hyperion 数据，开展了数据处理和矿物识别技术研究［14］；在“十三五”期间，开展了国产GF-5 高光谱数据处理与矿物识别技术研究，取得了一定的技术进展。自然资源部系统有关单位利用获取数据的优势，开展了相对较多的矿物填图和岩性识别试验［25-27］。这些均可为下一步基于我国国产高光谱卫星遥感数据，开展铀资源调查和“摸清家底”工作提供重要的技术方法支持。

在下一步高效低成本的铀资源调查和“摸清家底”过程中，航天高光谱遥感数据的应用，主要是以我国资源一号02D 卫星和高分5 号替代星（见表1）的高光谱数据为主。通过这两种卫星高光谱数据，可以实现对我国广大铀资源勘查空白区和工作程度较低区的快速扫面，发现有利铀成矿蚀变带，有利岩体、岩性，以及铀成矿构造等，实现高效低成本的铀资源中比例尺地质调查与成矿远景预测评价。

表1 国内外典型卫星高光谱数据主要参数Table 1 Main parameters for typical satellite hyper-spectral data

1.2 航空高光谱遥感技术

航空高光谱遥感技术，是以飞机作为平台获取具有高空间分辨率和高光谱分辨率的高光谱数据的技术。自2008 年以来，遥感重点实验室在国内率先陆续引进了国际先进的CASI/SASI/MASI/TASI 航空高光谱测量系统，并将航空高光谱技术系统深入地引入到铀资源勘查中。从“十一五”后期开始，至“十二五”，“十三五”，围绕铀、多金属等矿产勘查应用，开展了大量航空高光谱测量和一系列关键技术攻关。在数据获取方面，获取了大量CASI/SASI 航空高光谱数据［28-29］和不少CASI/SASI/MASI/TASI航空全谱段高光谱数据［30］。这些数据涵盖0.35～2.5 μm，3.0～5.0 μm，8.0～11.5 μm 等区间，其中可见光-近红外CASI 数据空间分辨率达0.5～0.8 m，波段数36～48 个；短波红 外SASI 数据空间分辨率达1.5～2.5 m，波段数100个；中红外MASI数据空间分辨率达1.5～2.5 m，波段数64 个；热红外TASI 数据空间分辨率达1.5～2.5 m，波段数32 个。上述具有高空间分辨率和高光谱分辨率的“图谱合一”的航空高光谱数据，为开展大比例尺铀和多金属矿产调查和找矿突破应用提供了重要数据源。

在技术方法方面，建立了一套集“航空高光谱数据获取与处理、矿物填图与组合分析、矿床定位模型构建、铀多金属矿产预测等技术方法与应用示范”为一体的航空高光谱遥感探测技术体系，突破了基于明暗地物的航空高光谱大气校正、航空中红外高光谱发射率反演、航空热红外高光谱数据温度和发射率分离、航空高光谱矿物填图、铀成矿蚀变矿物组合分析、铀成矿热液流体相对温度航空高光谱反演、成矿环境航空高光谱分析等技术方法［31-36］，构建了铀、金、钨钼、镍等金属矿产航空高光谱定位模型［37］和预测方法，显著提升了航空高光谱遥感找矿技术水平和应用效果。同时，积极开展了航空高光谱遥感岩性识别技术研究［38-39］，并将人工智能应用于航空高光谱数据处理和信息识别新技术研发中，初步突破了基于深度学习的航空高光谱矿物识别技术、基于深度学习的航空高光谱岩性识别技术等，在提高航空高光谱数据处理效率和识别精度方面进行了积极探索。上述与航空高光谱数据获取、数据处理、信息识别、分析应用密切相关的系列技术方法为航空高光谱技术规模化应用于我国铀资源调查和“摸清家底”提供了重要技术支持。

航空高光谱遥感技术虽然在铀资源调查中具有明显的技术优势，但受天气条件、空域制约等因素影响较大；同时，航空高光谱遥感技术主要适合几百至几千平方千米范围的快速调查，因为这个面积的大比例尺调查的平均成本相对较低，如果只有几十平方千米的小区域快速调查，成本就可能显得比较高。

1.3 无人机载高光谱遥感技术

为了减少制约航空高光谱遥感技术应用的诸多不利因素影响，研发面向铀资源勘查的无人机载高光谱遥感技术是必然选择。近几年，遥感重点实验室开展了铀矿勘查无人机载高光谱测量系统研制及试验应用研究，研制了具有自主知识产权的国内首套响应波段为短波红外谱段的多用途轻小型高光谱成像仪，并实现了与电源管理系统、POS/IMU、三轴稳定平台、无人机等的系统集成，形成了适合于铀矿勘查的轻小型短波红外高光谱测量系统［40］；利用研发的多用途轻小型高光谱成像仪，开展了近景高光谱测量和基于固定翼垂直起降无人机的低空高光谱测量，通过近景和远景等不同方式进行了数据获取、数据处理和矿物识别等试验，取得了良好应用效果。获得的成像光谱数据波段范围为1 000～2 500 nm，光谱分辨率达8 nm，波段数为256 个，性能指标与国内外同类仪器基本持平。无人机高光谱遥感技术具有平台构建快、运行和维护成本低、操作简单、灵活性强、作业周期短、工作效率高等特点，可以提供具有更高空间分辨率和光谱分辨率的高光谱影像，弥补现有航天、航空高光谱遥感技术的不足。将航天高光谱遥感技术与航空高光谱遥感技术、无人机高光谱遥感技术相结合，利用航天高光谱遥感技术实现大范围普查，确定找矿预选区和成矿有利区；通过航空高光谱遥感技术和无人机遥感技术详查特定区域，可满足高效、低成本的铀矿勘查应用需求。

1.4 铀资源勘查高分辨率遥感技术标准

技术标准是推动技术规模化、标准化应用的具体要求和依据。为了推动和促进地质调查领域航空高光谱遥感技术的应用，“十二五”期间，遥感重点实验室牵头制定和发布了《机载成像高光谱数据获取技术规程》地调局标准（DD-2014-14）；“十三五”期间，制定了和发布了《铀资源调查航空高光谱数据处理技术要求》核行业技术标准（EJ/T 20182-2018）；同时，初步编制了《铀资源调查航空高光谱应用技术规定》（草案），为航空高光谱技术如何在大比例尺铀资源调查中应用出好效果提供了技术思路和具体要求。目前，该技术草案正在申报核工业标准化立项，以便能早日形成正式的核行业标准，为铀资源调查航空高光谱技术应用提供依据。后续将以我国国产高分辨率遥感技术在铀资源调查中的深入应用为需求，积极开展相关技术标准的制定，进一步推动和促进铀资源调查领域高分辨率遥感技术应用的规范化和应用效果的深入挖掘。

1.5 铀资源遥感勘查其他重要信息技术

在铀资源勘查领域，以航天、航空、无人机等高分辨率遥感数据为主的“空天”高分辨率遥感技术的应用，除了遥感数据处理、信息识别与提取等技术以外，还涉及其他一些重要的信息技术，如空间地理信息分析技术、遥感大数据技术、人工智能技术等。空间地理信息分析技术，是以GIS 软件平台为基础，对从遥感数据中识别和挖掘出来的各种铀矿地质信息及其他地学信息进行空间匹配、空间管理、综合分析、制图输出的一种信息技术，已广泛深入地应用于铀资源勘查领域；在今后的铀资源勘查中，以GIS 为代表的空间信息分析技术将会进一步得到深入应用。

遥感大数据技术，是将遥感数据的特点与大数据技术相结合的一种技术，将在海量遥感数据存贮、管理、查询、以及以遥感信息为主的铀资源遥感大数据分析预测等领域发挥重要作用，从而促进铀资源调查中高分辨率遥感技术能更好发挥作用。“十三五”期间，遥感重点实验室对铀资源勘查领域大数据的应用进行了初步研究，提出了铀资源勘查大数据应用技术框架［41］，研发了铀资源勘查大数据样本构建技术等［42］。“十四五”期间，将建立以我国国产高分辨率卫星遥感数据为主，包括自主获取的航空高光谱数据等在内的铀资源调查遥感大数据系统，实现对全球重要铀成矿区带高分辨率遥感大数据近实时的获取与存贮、管理与应用，为满足我国铀资源调查中的各种应用需求提供快速的高分辨率遥感数据支持；同时，将遥感技术与大数据技术及人工智能技术相结合，也已是遥感新技术研发的重要发展方向。今后将进一步研发铀成矿蚀变、岩性、构造等成矿要素的智能化识别技术，提高铀资源调查中遥感数据处理和地质信息识别的自动化、智能化水平，进一步提高效率和精度；进一步研发基于大数据的铀成矿有利区高分辨率遥感信息与其他地学信息综合分析技术，基于机器学习的铀成矿有利区预测技术等，促进“空天”高分辨率遥感技术在我国铀资源“摸清家底”过程中发挥更有效的作用。

2 “空天”高分辨率遥感技术铀矿勘查应用进展

2.1 航天高分辨率遥感技术在砂岩型铀矿勘查中的应用进展

近些年来，随着我国砂岩型铀矿床勘查广度和深度的不断增加，以中等分辨率多光谱遥感数据为主，结合Quickbird，Worldview 等高空间分辨率光学遥感数据的航天高分辨率遥感技术在砂岩型铀矿勘查中的应用也不断增多，在塔里木盆地、准噶尔盆地、武腾盆地、松辽盆地、二连盆地等都进行了不同程度的应用；在识别砂岩目标层次生蚀变异常，发现和分析沉积盆地新生代断裂构造及控矿规律，圈定有利砂岩铀成矿补-径-排体系，以及远景区预测等方面取得了良好效果。在塔里木盆地北缘，通过遥感图像解译及其与矿化分布规律分析，提出了大多数铀矿化均分布于断隆构造周围的认识［12］；在准噶尔盆地，通过遥感构造解译及与航磁、航放等信息的综合分析，提出了砂岩型铀成矿有利区；在武腾盆地，提取了全盆地及周边蚀源区铁化和泥化遥感蚀变异常，识别了有利目标层，圈定了具有有利砂岩型铀成矿补-径-排条件的区段［43］，新发现了武腾盆地西北缘铁山咀构造蚀变带中的铀矿化异常带，提出了武腾盆地骆驼山-乱井、巴彦乌拉山南东侧、苏海图地区等具有较好铀成矿条件的地区，为武腾盆地进一步开展砂岩型铀矿勘查提供了重要信息。

在松辽盆地和二连盆地，通过遥感断裂构造解译与分析，对盆地盖层构造及其对铀成矿作用进行了较深入探讨，提出了遥感解译的盆地盖层构造与铀矿后生改造富集成矿作用密切相关，二连盆地区域NE、NNE 向构造的弧形拐弯部位或者与NW 向构造的交汇部位是铀成矿的有利地段等新认识。根据认识，在赛汉高毕北部、准棚凹陷北部、赛汉图门凹陷中部等地区的野外查证中均发现了较好的地表铀矿化异常，为铀矿勘查提供了重要线索。在二连盆地腾格尔拗陷南缘，利用遥感提取的氧化铁指数、亚铁矿物指数，构建了氧化-还原模型，对区域上分析砂岩型铀矿有利氧化-还原过渡带提供了重要信息［44］。

2.2 航天高分辨率遥感技术在热液型铀矿勘查中的应用进展

多年来，热液型铀矿勘查一直是遥感技术应用的重点领域。近些年来，航天高分辨率遥感技术在热液型铀矿勘查中应用取得了重要进展。在新疆柯坪地区，通过Worldview2 等航天高分辨率遥感技术发现了控制两个航放异常点的北西向构造带及其沿构造带边部分布的由于深部热流体作用而形成的大量褪色蚀变［45］。经野外查证，在这些构造带旁侧的褪色异常发育地段发现了大量铀矿化异常点，为评价整个构造蚀变带的铀成矿潜力提供了重要信息。在内蒙卫境地区，利用ETM 和ASTER 等中等分辨率卫星遥感数据，并结合GF-2、Worldview3 等国内外高空间分辨率光学遥感数据，开展了全区1：10 万和重点区1：5 万及1：1万的遥感构造解译和蚀变异常提取［46］。通过对查干哈达地区已知铀矿化与遥感蚀变异常、遥感解译的断裂构造等要素的空间关系分析，建立了卫境地区热液型铀矿找矿遥感标志，认为铀矿化主要与北西向断裂构造及其附近的绿泥石、绢云母等遥感蚀变关系密切。据此，对研究区外围地区进行了成矿预测，圈定了苏莫查干敖包铀成矿远景区［47］。经野外查证，在苏莫查干敖包地区发现3 处较好的铀矿化异常，γ 辐射仪测量结果在900～1 500 ur，室内样品分析结果显示为（1 014～1 779）×10-6［46］。新发现的铀矿化异常呈带状分布，走向上延伸超过500 m。沿该带向东南约6 km，同样也发现了另一处铀矿化异常点，γ 辐射仪测量结果在200～700 ur。这些充分表明遥感应用预测的苏莫查干敖包地区具有良好的铀矿找矿前景。

2.3 航空高光谱遥感技术在火山岩型铀矿勘查中的应用进展

在新疆雪米斯坦地区，利用航空高光谱遥感技术进行了火山岩型铀矿勘查应用。利用获取的具有高空间分辨率和高光谱分辨率的CASI/SASI 航空高光谱数据，进行了全区蚀变矿物识别和构造解译，以及重要岩性识别。在此基础上，对白杨河铀矿床及周围和雪米斯坦工区、七一工区、十月工区等铀矿点及周围的航空高光谱热液蚀变、控矿构造等进行了研究，对与铀成矿密切相关的高光谱蚀变矿物进行了厘定，提出了“雪米斯坦地区的铀矿化与航空高光谱识别的高铝绢云母、中铝绢云母、赤铁矿等热液蚀变关系密切”的认识，并提出通过航空高光谱识别的叶腊石/迪开石/明矾石等形成于火山汽液沸腾作用的高级泥化带蚀变组合来圈定区域火山热液活动中心的思路［48］。据此，在雪米斯坦地区铀矿找矿应用中，提出了“先找区域热液活动中心，然后寻找高铝绢云母、中铝绢云母、赤铁矿等蚀变发育及其与断裂构造复合地段”的全新找矿思路。在该思路的指导下，充分利用雪米斯坦地区航空高光谱大比例尺蚀变矿物分布图及成矿构造解译图等专题图件，进行了铀矿找矿预测，突破了前人主要沿东西向查干陶勒盖-巴音布拉克控矿断裂及周围地区进行铀矿找矿的思路。经过大量野外验证，新发现4 处铀矿化异常［29］，其中一处已经核工业二一六大队进行了工程查证（图1）。该查证地段航空高光谱蚀变发育（图1a），遥感解译构造明显（图1b），地表放射性异常明显，且处于花岗岩与火山岩的接触带部位；经工程查证后深部控矿断裂构造明显示出来（图1c、图1d），显示出了深部良好铀矿找矿前景。

2.4 航空高光谱遥感技术在花岗岩型铀矿勘查中的应用进展

在甘肃龙首山铀成矿带，利用CASI/SASI/TASI 航空高光谱遥感技术完成了大比例尺矿物填图和构造解译及典型地区岩性解译等，在全区识别出了高铝绢云母、中铝绢云母、低铝绢云母、蒙脱石、方解石、白云石、闪石类矿物（包括阳起石、角闪石、蛇纹石、滑石等）、绿泥石、铁绿泥石、高岭石、石膏、碱性长石、石英等13 种蚀变矿物［30］。在此基础上，将蚀变矿物与断裂构造、岩体（岩性）等成矿要素进行了综合分析，厘定出了研究区主要成矿构造格架和马路沟、革命沟等控矿断裂，圈定了发生较强烈热液蚀变的有利花岗岩体分布地段；对芨岭、新水井等碱交代型铀矿床和革命沟硅化带型铀矿床，从航空高光谱蚀变、构造、岩性等多要素角度进行了深入分析，从碱交代热液蚀变作用、热液通道、碱交代活动期次等三方面提出了芨岭碱交代铀矿床的航空高光谱特征和龙首山铀成矿带区域铀矿找矿的4 条航空高光谱遥感判据［30］。上述判据为龙首山地区铀矿找矿区域预测和已知铀矿点、异常点的新评价提供了重要新思路和依据。根据上述判据，在龙首山铀成矿带筛选出7 片一级铀成矿远景区，8片二级远景区和10 余片三级远景区。

图1 新疆雪米斯坦地区航空高光谱铀矿找矿预测区矿物填图与工程验证野外照片Fig.1 Mineral mapping and project verification on the prospecting area based on airborne hyper-spectral technology in Xuemisitan area，Xinjiang

2.5 航空高光谱遥感技术在金、铜矿等金属矿产勘查中的应用进展

利用航空高光谱遥感技术进行铀矿勘查过程中，也可以在金铜矿找矿应用中取得明显效果，充分发挥遥感技术在多矿产综合调查中的应用潜力。雪米斯坦地区一直被认为是新疆北部的重要铜金成矿带，但多年来一直未见大的突破，也很少见到有关于该地区可形成与叶腊石、迪开石等密切相关金铜矿的报道。在该地区，除航空高光谱技术发现新的铀矿化异常外，也识别和发现了哈尔曼小型金矿床是与叶腊石、迪开石、高岭石、以及高铝绢云母等蚀变矿物组合相关的金矿成矿类型［49］；据此，根据雪米斯坦地区航空高光谱矿物填图结果，进行了金铜矿找矿有利区预测。经过大量野外查证，共发现十余处金铜矿化异常。在其中的一个金铜矿预测区，发育有强烈的叶腊石、迪开石、高铝绢云母等蚀变矿物（图2a），以及形成于不同温度、分别具有1 480 nm 和1 490 nm附近吸收特征的两种明矾石蚀变（图2b）；在该预测区，还发现大量可能是反映火山口的砾岩（图2c）和发育在叶腊石蚀变岩中的明显金铜矿化异常（图2d）。预测区上述特征与福建紫金山金铜矿床十分相似，反映该预测区具有很好的金铜矿找矿前景，也充分反映出航空高光谱遥感技术在铀矿勘查应用的同时，同步进行金铜矿找矿应用，可取得更好地综合调查效果。此外，这种综合调查效果，也可以在航空高光谱发现钨、钼、镍等金属矿化异常的明显效果中［50-54］进一步表现出来。

3 “空天”高分辨率遥感技术在铀资源“摸清家底”中的应用建议

3.1 深化认识“空天”高分辨率遥感技术在铀资源调查中的应用

图2 新疆雪米斯坦航空高光谱金铜矿找矿预测区蚀变矿物三维分布与野外查证图Fig.2 Three-dimension distribution of alteration mineral and Au and Cu anomalies validation on the prospecting area based on airborne hyper-spectral technology in Xuemisitan area，Xinjiang.

“空天”高分辨率遥感技术是集成航天高空间、高光谱与航空高光谱、无人机载高光谱等技术优势于一体的遥感技术方法组合。该方法组合既充分发挥了当前国内外最先进、且在地质矿产勘查领域应用效果最好的“图谱合一”的高光谱遥感技术优势，又将国产卫星高光谱的大面积、低成本区域调查与重点区高精度的航空高光谱精细探测、大比例尺高效填图及与无人机载高光谱小规模、灵活调查等优势相结合，满足了不同复杂地形地貌条件、交通条件、气候条件下的广大工作程度较低或空白区的铀资源勘查“摸清家底”工作对先进技术方法的需要，也是在统筹处理好资源勘查与生态环境保护关系下的典型绿色勘查技术。因此，在我国铀资源“摸清家底”的这一战略性工作中，应该进一步解放思想，创新思路，进一步深化认识这一技术方法在铀资源调查中的重要作用，并从系统思维和我国核地质勘查技术体系完善及不同技术方法的协同发展进步等角度，做出相应的积极努力，为“空天”高分辨率遥感技术在铀资源“摸清家底”中发挥重要作用奠定良好基础。

3.2 实施我国铀资源“摸清家底”高光谱调查先锋行动

遥感技术在地质矿产勘查中曾发挥过火车头的带动作用，其优势也在于地质矿产勘查中发挥先行军的作用。当前，我国国产高分辨率遥感技术已经取得长足进步，尤其是国产航天高光谱遥感技术更是走在国际前列；同时，对核地质系统来说，通过十余年的技术积累，铀矿勘查航空高光谱遥感技术也已取得长足进展，应用效果也已显现出来；无人机载高光谱也已取得重要进展。因此，从技术上讲，在我国地质矿产勘查领域，铀矿勘查“空天”高光谱技术的特色非常明显，技术位于全国前列，已为我国铀资源“摸清家底”工作提供了重要新技术基础。加强“空天”高分辨率遥感技术，尤其是“空天”高光谱遥感技术应用，如实施我国铀资源“摸清家底”高光谱调查先锋行动（简称”高光谱行动”），可大大助力我国铀资源“摸清家底”工作，在相对较短的时间内完成工作程度偏低或空白区以1：10 万为主，兼顾重点区1：5 万铀资源基础地质调查工作，为我国铀资源勘查深入潜力评价和进一步圈定铀资源勘查远景区提供重要支撑。同时，通过加强“空天”高分辨率遥感技术在铀资源勘查中的应用，也可作为我国高分系列卫星、自然资源系列卫星等国产卫星遥感数据在行业应用中的一个典范。当前，遥感重点实验室可采用高分系列卫星数据下载帐号、自然资源卫星遥感云服务平台节点服务、以及其他手段等多渠道快速获取各种国产卫星遥感数据。此外，在技术力量方面，加强“空天”高分辨率遥感技术在铀资源勘查中的应用，也将促进核地质系统遥感技术力量与自然资源部系统、有色地质调查系统、以及各大高校的联合，形成核地质高光谱遥感技术领域的“小核心、大协作”，进一步助力我国铀资源“摸清家底”工作。

3.3 加强技术攻关与技术标准规范制定

加强“空天”高分辨率遥感技术在铀资源勘查中的应用，实施铀资源“摸清家底”高光谱行动”，是以国产航天高光谱遥感技术为主，结合航空高光谱、无人机载高光谱的技术组合为主要技术支撑的。该行动工作量大、要求高、技术较复杂，尤其是我国国产卫星高光谱数据的性能特点及其与航空高光谱、无人机载高光谱协同应用于我国铀资源“摸清家底”过程中，可能仍存在不少技术难点需要不断攻关解决。因此，在实施“高光谱行动”过程中，需要通过各种渠道支持相关技术研究，加强技术攻关和相关技术标准规范的制定，以保障整个行动的实施具有更先进的技术和更科学可行的标准规范支持。

3.4 加强“空天”分辨率遥感技术“走出去”

我国铀资源勘查高质量发展离不开国内和国际两个市场，加强“空天”高分辨率遥感技术“走出去”，对开拓国际市场具有重要的推动作用。近些年，遥感技术在非洲、欧洲等境外国家的矿产资源调查、沙特铀钍资源调查等项目中发挥了重要作用［55-58］，遥感技术，尤其是高光谱遥感技术，是国际非常认可的重要矿产资源调查技术方法之一，美国、澳大利亚等大国也都采用先进的航空高光谱技术分别对阿富汗全境和西澳地区开展了铀、金、铜等综合调查。同时，目前我国拥有国际上少有的可广泛应用的航天高光谱数据源，充分地将国产航天高光谱与航空高光谱、无人机载高光谱技术相结合，在“走出去”方面具有明显技术优势。因此，在利用“空天”高分辨率遥感技术进行我国铀资源“摸清家底”的过程中，也应该加强技术方法应用的“走出去”，为拓展海外铀资源勘查工作提供重要技术支持。

4 结论

1）铀资源“空天”高分辨率遥感技术方法，是一套集“数据获取-数据处理-信息识别-信息分析-找矿应用”的高效、低成本的铀矿勘查技术，主要包括航天高分辨率遥感技术、航空高光谱遥感技术、无人机载高光谱技术，以及基于GIS 的遥感信息综合分析技术等。

2）当前，我国核地质系统已熟练掌握了铀资源勘查“空天”高分辨率遥感技术，尤其是“空天”高光谱遥感技术具有明显特色和优势，并已在铀及金、铜等矿产综合调查中取得了明显应用效果，为在我国铀资源“摸清家底”过程中发挥重要作用提供了重要技术基础；

3）新时期，加强“空天”高分辨率遥感技术在铀资源勘查中的应用，可助力我国铀资源“摸清家底”的战略性工作更快更好地取得成效，应该深入地认识其应用优势，并积极实施我国铀资源“摸清家底”高光谱调查先锋行动，加强相关技术攻关与技术标准规范制定；同时，加强技术“走出去”，更好地促进“空天”高分辨率遥感技术在我国铀资源高质量发展中发挥重要作用。