中巴衛星遙感找煤技術研究

郭曉波 管海晏 吳查查

（神華地質勘查有限責任公司，北京市海淀區，100085）

中巴衛星遙感找煤技術研究

郭曉波 管海晏 吳查查

（神華地質勘查有限責任公司，北京市海淀區，100085）

應用中巴衛星數據圖像，通過已知煤田的室內解譯和野外量測，建立中巴衛星遙感找煤圖譜；結合地質背景研究，反演含煤建造以及后期改造中煤系、煤層的賦存空間，從中尋找和發現新煤田或新的含煤地段，形成一套中巴衛星遙感找煤技術，并利用此技術在蒙古國南戈壁省發現古爾班特斯煤田。

中巴衛星 衛星遙感技術 找煤 蒙古國

20世紀80年代以來，遙感技術迅速在煤炭領域得到廣泛應用和發展。遙感技術應用于找煤具有宏觀性、信息量豐富、反映地形地貌和地質構造特征明顯等特點，它的投入低、效率高。但到目前為止，遙感找煤基本都采用國外衛星數據，如美國LANDSAT數據、Quickbird數據、法國SPOT數據等。為了推廣應用國產衛星，國家設立了“國產衛星產業化”專項。近年來，神華地質勘查有限責任公司承擔了國家發改委“國產衛星數據在煤炭行業資源勘查與環境保護中的高技術示范工程”項目，專門從事國產衛星產業化研究。本文研究了應用國產中巴衛星進行遙感找煤的技術，并應用此技術在蒙古國南戈壁省發現古爾班特斯煤田。

1 中巴衛星簡介及其優勢

中巴衛星，即中巴地球資源衛星（CBERS），是中國和巴西兩國共同投資、聯合研制的地球資源衛星。其01、02星分別于1999年10月14日和2003年10月21日在太原衛星發射中心發射升空。2007年9月19日又成功發射02B星。02B星是具有高、中、低三種空間分辨率的對地觀測衛星，搭載的2.36m分辨率的HR相機改變了國外高分辨率衛星數據長期壟斷國內市場的局面，在國土資源、城市規劃、環境監測、減災防災、農業、林業和水利等眾多領域發揮重要作用。02B星的應用在國際上也產生了廣泛的影響。表1為中巴衛星和國外幾種衛星的數據對比。

從表1可見，中巴衛星CCD數據（中分辨率）與美國LANDSAT－7ETM全色數據性能基本一致，HR數據（高分辨率）與法國SPOT衛星全色數據性能基本一致。但和國外衛星數據相比，中巴衛星數據價格低得多，甚至可免費下載。

表1 中巴衛星和國外幾種衛星數據對比

2 中巴衛星遙感找煤的應用理論

2.1 中巴衛星遙感找煤技術原理

（1）在光場內，煤層比其它巖石反射率低。煤層反射率一般在4%～12%之間，其它巖石反射率在8%～36%之間。圖1為用太原西山礦區樣品所測的煤、灰巖和砂巖的地面光場波譜曲線與中巴衛星波段圖。圖1中曲線1、2、3、4分別為西山礦區2＃煤、3＃煤、6＃煤、8＃煤在光場內的反射率曲線，曲線5、6分別為K10石千峰底部砂礫巖和K9下石盒子底部駱駝脖砂礫巖在光場內的反射率曲線，曲線7、8、9分別為K6下石盒子底部駱駝脖砂巖、K4太原組七里溝砂巖和K2太原組八尺底砂巖在光場內的反射率曲線，曲線10、11分別為毛兒溝灰巖和O2f石灰巖在光場內的反射率曲線。可以看出，在波長0.45～1.05μm之間，煤層和其它巖層的反射率有明顯差別。

中巴衛星CCD相機有5個波段，波長范圍為0.45～0.52μm（B01）、0.52～0.59μm（B02）、0.63～0.69μm（B03）、0.77～0.89μm（B04）、0.51～0.73μm（B05）。圖1中矩形框Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分別為中巴衛星B01、B02、B03、B04、B05波段內煤層及其它巖層的反射率曲線，在這5個波段中，煤層與其它巖層的光反射均有明顯差異，反映在中巴影像上煤層比其它巖層顏色深。因此中巴衛星CCD相機5個波段都可以識別煤層，提取煤層的空間信息。圖2所示為內蒙古烏達煤田中某已知煤層出露地段的中巴衛星CCD相機各波段數據圖像，從中可以看出，煤層出露地段的圖像與周圍巖石圖像有明顯的灰度差。組成。沉積旋回主要有黑色煤層、灰色頁巖和白色砂巖構成，在中巴衛星影像中主要呈灰黑、灰、灰白3個色調，如圖3所示。含煤地層在中巴影像中呈現灰黑、灰、灰白反復重復的影像韻律，這是在中巴衛星圖像中識別煤系，提取煤系空間信息的應用機理。

2.2 中巴衛星遙感找煤的方法和程序

中巴衛星遙感找煤方法由建立中巴衛星煤田地質圖譜、地質背景研究和遙感找煤空間分析3個部分組成。

（1）建立中巴衛星煤田地質圖譜。應用中巴衛星數據圖像，通過已知煤田的室內解譯、野外判讀、實地量測，建立中巴衛星圖像煤層、煤系、含煤建造、煤田構造等認知標志，用以識別煤層、煤系、煤田構造，提取煤田地質信息。包括煤田宏觀圖像、煤層、煤系、斷層、褶皺等，中巴衛星圖像中的煤層、煤系、斷層見圖4。

圖4 中巴衛星圖像中的煤層、煤系、斷層

在具有成煤地質環境的區域，巨形的貝殼狀煤田圖像可作為遙感找煤的重要標志。圖5為中國寧夏賀蘭山煤田中巴衛星影像圖，圖中巨形的貝殼狀影像為石炭二疊系煤田含煤系的影像韻律，顯示了煤田的向斜構造。

圖5 中國寧夏賀蘭山煤田中巴衛星影像圖

建立中巴衛星煤田地質圖譜包括確立煤系、煤系上覆地層和煤系下伏基巖等三套巖系的衛星影像組合，中巴衛星影像含煤建造、上覆地層及下伏基巖影像圖及煤炭地質柱狀圖見圖6。

（2）地質背景研究。按照地質學說或區域地質構造的理論，研究什么地區、什么時代成煤、成煤環境和后期改造過程，提出成煤地區的區域范圍。例如中國北方鄂爾多斯盆地，石炭紀、二疊紀、侏羅紀是3個主要成煤時期，成煤后又接受了上覆的巨厚的地層沉積，并經過后期的燕山運動、喜馬拉雅運動等地質構造運動的改造等，劃分出有可能成煤的地區范圍。

圖6 中巴衛星影像含煤建造、上覆地層、及下伏基巖影像圖及煤炭地質柱狀圖

（3）遙感找煤空間分析。根據地質背景研究，在區域地質構造理論指導下，應用中巴衛星煤田地質圖譜解譯中巴衛星圖像。解譯過程如下：

初步解譯：按三大類直接識別含煤巖系，含煤巖系上覆地層、含煤巖系下伏基底巖系。

第二步：排除含煤巖系上覆地層分布地區、排除含煤巖系下伏基底巖系分布地區。

第三步：在含煤巖系分布出露地區，應用中巴衛星煤田地質圖譜，直接在中巴衛星圖像中尋找煤層、煤系、含煤建造，并確定煤田的基本構造。

第四步：實地調查、地面驗證。

第五步：打鉆驗證、取樣化驗。

中巴衛星遙感找煤程序見圖7。

圖7 中巴衛星遙感找煤程序圖

3 應用實例

蒙古國南戈壁省位于蒙古國南端，南與中國內蒙古自治區相鄰。處于東經99～108°、北緯41～45°之間。面積16.54萬km2，人口4.69萬。省會是達蘭扎德嘎德市。該省中西部為戈壁阿爾泰山，高峰為尚德山，海拔2825m，山脈的東、南、北側為戈壁荒漠，海拔約1500m左右，多為丘陵及波狀平原。

南戈壁省賦存煤、稀土礦和銅金礦等礦產。煤炭資源以埋藏淺、灰分低、熱量高為特點，目前已先后發現巴萊納蘭、塔溫陶勒蓋、烏恰柯胡嘎、敖包陶勒蓋和納林蘇海圖等煤田。

根據中國地質學家李四光教授的“蒙古弧”地質學說，蒙古國戈壁阿爾泰山山脈在古生代晚二疊世地槽回返，晚二疊世末期和早侏羅世是全球成煤時期。依照在中國已知煤田建立的中巴衛星煤田地質影像圖譜，利用中巴衛星CCD數據，沿著蒙古戈壁阿爾泰山山脈，在上覆蓋層新生界大面積水平沉積影像區與前二疊系的變質巖系影像之間，尋找中巴衛星煤田影像圖譜，在南戈壁省發現數處黑白韻律的貝殼狀煤田影像。其中古爾班特斯煤田影像經地面路線驗證，見煤點有4處，厚度0.9～3.5 m（未見底），后經打鉆驗證（蒙古資料）煤層厚9.5m（孔深30m，未見煤層底板），經采樣化驗，為優質煉焦用煤。

［1］ 李四光.中國地質學（擴編版）［M］.北京：地質出版社，1999

［2］ 李述靖.蒙古弧地質構造特征及形成演化概論［M］.北京：地質出版社，1998

［3］ 陳述彭.礦產資源與遙感信息深度開發應用［C］.香山科學會議第302次學術討論會，2007

［4］ 劉德長，葉發旺等.遙感找礦的新思維與實踐［C］.香山科學會議第302次學術研討會，2007

［5］ 管海晏.遙感找煤［C］.香山科學會議第302次學術研討會，2007

［6］ 管海晏.遙感技術在煤田地質工作中的應用與研究［J］.地質學報，1989（1）

［7］ 管海晏，王學佑.塔里木盆地遙感區域地質研究［J］.遙感學報，1998（1）

［8］ 聶鳳軍，江思宏等.蒙古礦產勘查與開發現狀評述［J］.地質論評，2010（1）

［9］ 杜培軍，郭達志等.“3S”技術在煤炭工業可持續發展中的應用［J］.中國煤炭，1999（6）

Research on CBERS remote sensing technique for coal exploration

Guo Xiaobo，Guan Haiyan，Wu Chacha
（Shenhua Geological Exploration Company Ltd.，Haidian，Beijing 100085，China）

Based on the image data from China－Brazil earth resource satellite（CBERS），the coal exploration mapping was established by the remote sensing technique of CBERS with the aid of information and actual measurement of known coalfield.According to the geological data，the inversion of coal－bearing formation and occurrence space for coal measures and seams in the late reconstruction helps to look for and discover new coalfield or coal－bearing district.A set of CBERS remote sensing technique for coal exploration formed and has been successfully applied to find Gurvantes coalfield in South Gobi province of Mongolia.

CBERS，satellite remote sensing technique，coal exploration，Mongolia

P627

B

郭曉波（1979－），女，山西大同人，碩士研究生，工程師，畢業于中國礦業大學資源學院，現在神華地質勘查有限責任公司從事遙感地質工作。

（責任編輯 張毅玲）