三月之星:修連存--為“透視地球”造慧眼,從平凡中發現不平凡

發布時間:2019-04-01

近年來,高光譜應用技術在地質領域得到了深入的應用與發展,不僅深化了地質學的基礎研究,也推動著遙感地質填圖從巖性向礦物填圖的飛躍,推進了高光譜遙感技術在成礦預測、地質成生環境成因信息探測、植被地化信息與理化信息提取以及礦山環境地質等應用的不斷深入。這些變化,離不開自然資源部中國地質調查局南京地質調查中心儀器研制中心主任帶領的高光譜研發團隊(以下簡稱高光譜團隊)的付出與發展。

一、打破格局、解決基礎地質問題

成立于2001年高光譜團隊,來源于修連存研究員一個小小的留意。當年,他帶領團隊調研地質需求時,敏銳地發現在國外興起的高光譜對地觀測技術在中國市場還是一片空白,便果斷決定把研發具有自主知識產權的高光譜對地探測儀器作為主攻方向。借助科技部重大儀器專項、原國土資源部公益性行業基金和中國地質調查局地質調查專項,十幾年后,他們的高光譜儀器成果與產品讓挑剔的老外豎起了大拇指。從事高光譜對地探測技術體系和探測器硬件研發,包括空中、地面和地下光譜探測,對應的儀器有:機載成像光譜儀、便攜式地物波譜儀和巖心光譜掃描儀,從而構成了對地立體探測技術體系,有效地解決了地質勘查領域對高光譜數據的需求。在遙感影像制作,構造識別,礦物識別,地質勘查、地質和土壤/基巖測量與礦物填圖,鉆孔和隧道(平峒)編錄,蝕變系統填圖和找礦目標靶區選擇,成礦作用的指示,成礦潛力評價,礦物地球化學和結晶學,采礦中品位控制,土壤中黏土含量監測,輔助遙感圖片的辨別等方面發揮重要作用,團隊接連打破高光譜儀器只能從國外高價進口的局面,開發了擁有專利技術的航空、地面和地下三維立體探測系列產品,讓國人實現了用自己儀器開眼透地的愿望,為地質工作者帶來了福音。

二、技術進步、促進儀器研發創新

每一次儀器的研發創新,都是團隊合作的智慧結晶,最讓他驕傲的是團隊成功研制數字化高光譜巖心掃描儀。2010年底,在原國土資源部公益性行業基金支持下,團隊首次研制成功全自動數字化巖心掃描儀樣機CMS350A;2012年,儀器中心成功申請國家重大科學儀器專項巖心掃描儀研發與產業化項目,于2015年研制成功CMS350B型產品,填補了國內空白,獲得了實用新型專利和發明專利。團隊內聚骨干,外聘專家,產學研結合,2015年研制出我國第一臺集圖像采集和光譜采集一體化的全數字化巖心成像掃描儀,在2016中國國際礦業大會上成為靚麗風景。

在科技部、自然資源部和中國地質調查局支持下,團隊還自主研發了除星載以外的高光譜對地探測系列產品和礦物光譜分析專家系統軟件,構成了高光譜對地立體探測技術體系,填補了國內空白,替代了進口,打破了禁運,以性價比和維護服務優勢,降低了使用單位的采購成本,推動了我國對地光譜探測技術在地質領域的發展。

2016年,研制成功機載高光譜成像系統,進行了遙感飛行,飛行面積達上千平方千米,在土地質量調查、環境檢測和水利選址等方面得到應用。

2017年,研制出我國首臺數字化巖礦鑒定儀,實現了微區原位成像檢測,可對巖石表面進行精密礦物分析和物理屬性分析。

2018年,團隊又根據野外工作實際需求,研制成功集裝箱型巖心光譜掃描儀,保證了儀器工作環境,提高了儀器數據質量,方便了運輸和安裝。

目前,儀器研制中心是國內惟一能夠生產此類儀器的單位,儀器銷往國內外。這一研究不但獲2008年度國土資源科技成果二等獎,還獲得了國家實用新型專利和國家重點新產品證書。修連存自豪地說。

三、成果轉化、實現科技服務地質

以團隊研發的全自動數字化巖心光譜掃描儀為例,它采用圖像和光譜在線檢測技術,實現了巖心自動編錄和礦區蝕變礦物立體填圖,解決了巖心存儲和成果共享問題,實現了大數據獲取和網上數據庫存儲,每天可以完成300米巖心的掃描,是地質科研、礦床研究和外圍找礦、礦山開采科學數據采集的一大利器。全自動數字化巖心光譜掃描儀樣機測試成功后,中國地質調查局局長鐘自然指出要抓緊成果轉化,服務于資源和能源地質勘查需求。

2018416~17日,以團隊核心修連存為項目首席科學家的國家重大儀器開發專項巖心光譜掃描儀研發與產業化項目通過初步驗收。儀器已在青海、新疆、福建、內蒙古、黑龍江、河北和安徽等地的30個礦區得到應用和推廣,掃描巖心30多萬米,獲得了一批重要成果。

2006年的6臺便攜式近紅外礦物分析儀樣機在地勘單位進行試用開始,如今他們已將便攜式近紅外礦物分析儀發展到第四代——現場無線通訊型。該儀器采用T型分光技術、一體化設計,體積小便于攜帶,儀器配有專業的數據處理軟件和ipad相連,無論野外或室內,在無線通信環境下,可以隨時隨地現場檢測,實現巖石無損定性和定量分析,提高了野外地質研究和地質調查效率。

因重建精度較高,機載高光譜技術在地質找礦、土地質量調查、環境監測、海洋和生態監測中具有廣闊的應用前景。在2009年承擔地調地質調查專項“機載高分辨率礦物成像儀”基礎上,團隊于2016年組織申報成功國家重點研發計劃“大視場機載成像光譜儀研發與應用示范”項目。這一國際領先的系統,采用大視場成像光譜儀、三軸穩定平臺和慣性導航一體化化設計思路,具有效率高、成本低等特點,具有良好的視場前景。

目前,團隊研制和生產的便攜式近紅外礦物分析儀、小型成像光譜儀和巖心光譜掃描儀等的技術指標已經達到或超過國外水平,經過多年來技術推廣,新技術得到了地質工作者認可,為地質科研和找礦提供了有力支撐,產生了良好的經濟和社會效益。

四、建設團隊、聚起優秀人才隊伍

修連存是國家重大儀器專項首席科學家,國務院特貼和黃汲青地質科技獎獲得者,杰出地質人才,江蘇省領軍人才和有突出貢獻的中青年專家,獲得三次國土資源科技成果二等獎,一次中國地質調查局地質科技二等獎,主持國家和部門20余項科研項目。經過多年來學科建設,形成了以高光譜對地探測技術為特色的學科體系,他不斷的為團隊青年人指方向、給項目、壓擔子,激發其潛能,使科研人員在研發實踐中不斷學習、不斷成長、不斷出成果,培養了一批光、機、電、軟件和方法研究配套的專業人才隊伍。十幾年里,高光譜團隊獲得專利30余項,其中發明專利4項,軟件著作權6項,國家重點新產品1項;1人獲得地調局杰出人才獎,1人獲得金錘獎,1人獲得黃汲清獎,1人被列為江蘇省333第二層次培養對象。團隊設有博士和碩士研究生培養點,面向全國招生,通過廣泛的國內外學術交流與合作,引進、聚集學術大師,培養優秀科研骨干,造就一支結構合理、特色顯著的高水平科學研究、技術研發和專業管理隊伍,先后建立了中國地質調查局南京儀器研制中心、江蘇省光譜成像與智能感知重點實驗室和中國地質調查局光譜對地探測與新儀器研發重點實驗室等三個技術研發平臺。

8~10年時間創建國家級重點實驗室和高光譜對地探測工程研發中心平臺,創建儀器產業化平臺,改革人才培養使用機制,努力鍛造杰出、優秀的領軍人才,構建結構合理、特色顯著的高水平科學研究、技術研發和專業管理隊伍,形成人才梯隊,為對地觀測技術研發匯聚強有力的人才和智力支撐。加強光譜探測地質儀器研發重點實驗室建設,打造人才培養平臺、科技創新平臺、成果轉化平臺和國際交流平臺——這是修連存團隊近期的愿景。

提高地球認知,服務國土空間管理和資源開發,從跟跑到并跑,再到領跑國際高光譜對地觀測成像技術,修連存率領著高光譜團隊以夢為馬,正用行動把這雙慧眼擦得更亮。

 

 

 

 

 

 

 

 

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