郭晓波 管海晏 吴查查

（神华地质勘查有限责任公司，北京市海淀区，100085）

中巴卫星遥感找煤技术研究

郭晓波 管海晏 吴查查

（神华地质勘查有限责任公司，北京市海淀区，100085）

应用中巴卫星数据图像，通过已知煤田的室内解译和野外量测，建立中巴卫星遥感找煤图谱；结合地质背景研究，反演含煤建造以及后期改造中煤系、煤层的赋存空间，从中寻找和发现新煤田或新的含煤地段，形成一套中巴卫星遥感找煤技术，并利用此技术在蒙古国南戈壁省发现古尔班特斯煤田。

中巴卫星 卫星遥感技术 找煤 蒙古国

20世纪80年代以来，遥感技术迅速在煤炭领域得到广泛应用和发展。遥感技术应用于找煤具有宏观性、信息量丰富、反映地形地貌和地质构造特征明显等特点，它的投入低、效率高。但到目前为止，遥感找煤基本都采用国外卫星数据，如美国LANDSAT数据、Quickbird数据、法国SPOT数据等。为了推广应用国产卫星，国家设立了“国产卫星产业化”专项。近年来，神华地质勘查有限责任公司承担了国家发改委“国产卫星数据在煤炭行业资源勘查与环境保护中的高技术示范工程”项目，专门从事国产卫星产业化研究。本文研究了应用国产中巴卫星进行遥感找煤的技术，并应用此技术在蒙古国南戈壁省发现古尔班特斯煤田。

1 中巴卫星简介及其优势

中巴卫星，即中巴地球资源卫星（CBERS），是中国和巴西两国共同投资、联合研制的地球资源卫星。其01、02星分别于1999年10月14日和2003年10月21日在太原卫星发射中心发射升空。2007年9月19日又成功发射02B星。02B星是具有高、中、低三种空间分辨率的对地观测卫星，搭载的2.36m分辨率的HR相机改变了国外高分辨率卫星数据长期垄断国内市场的局面，在国土资源、城市规划、环境监测、减灾防灾、农业、林业和水利等众多领域发挥重要作用。02B星的应用在国际上也产生了广泛的影响。表1为中巴卫星和国外几种卫星的数据对比。

从表1可见，中巴卫星CCD数据（中分辨率）与美国LANDSAT－7ETM全色数据性能基本一致，HR数据（高分辨率）与法国SPOT卫星全色数据性能基本一致。但和国外卫星数据相比，中巴卫星数据价格低得多，甚至可免费下载。

表1 中巴卫星和国外几种卫星数据对比

2 中巴卫星遥感找煤的应用理论

2.1 中巴卫星遥感找煤技术原理

（1）在光场内，煤层比其它岩石反射率低。煤层反射率一般在4%～12%之间，其它岩石反射率在8%～36%之间。图1为用太原西山矿区样品所测的煤、灰岩和砂岩的地面光场波谱曲线与中巴卫星波段图。图1中曲线1、2、3、4分别为西山矿区2＃煤、3＃煤、6＃煤、8＃煤在光场内的反射率曲线，曲线5、6分别为K10石千峰底部砂砾岩和K9下石盒子底部骆驼脖砂砾岩在光场内的反射率曲线，曲线7、8、9分别为K6下石盒子底部骆驼脖砂岩、K4太原组七里沟砂岩和K2太原组八尺底砂岩在光场内的反射率曲线，曲线10、11分别为毛儿沟灰岩和O2f石灰岩在光场内的反射率曲线。可以看出，在波长0.45～1.05μm之间，煤层和其它岩层的反射率有明显差别。

中巴卫星CCD相机有5个波段，波长范围为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）。图1中矩形框Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别为中巴卫星B01、B02、B03、B04、B05波段内煤层及其它岩层的反射率曲线，在这5个波段中，煤层与其它岩层的光反射均有明显差异，反映在中巴影像上煤层比其它岩层颜色深。因此中巴卫星CCD相机5个波段都可以识别煤层，提取煤层的空间信息。图2所示为内蒙古乌达煤田中某已知煤层出露地段的中巴卫星CCD相机各波段数据图像，从中可以看出，煤层出露地段的图像与周围岩石图像有明显的灰度差。组成。沉积旋回主要有黑色煤层、灰色页岩和白色砂岩构成，在中巴卫星影像中主要呈灰黑、灰、灰白3个色调，如图3所示。含煤地层在中巴影像中呈现灰黑、灰、灰白反复重复的影像韵律，这是在中巴卫星图像中识别煤系，提取煤系空间信息的应用机理。

2.2 中巴卫星遥感找煤的方法和程序

中巴卫星遥感找煤方法由建立中巴卫星煤田地质图谱、地质背景研究和遥感找煤空间分析3个部分组成。

（1）建立中巴卫星煤田地质图谱。应用中巴卫星数据图像，通过已知煤田的室内解译、野外判读、实地量测，建立中巴卫星图像煤层、煤系、含煤建造、煤田构造等认知标志，用以识别煤层、煤系、煤田构造，提取煤田地质信息。包括煤田宏观图像、煤层、煤系、断层、褶皱等，中巴卫星图像中的煤层、煤系、断层见图4。

图4 中巴卫星图像中的煤层、煤系、断层

在具有成煤地质环境的区域，巨形的贝壳状煤田图像可作为遥感找煤的重要标志。图5为中国宁夏贺兰山煤田中巴卫星影像图，图中巨形的贝壳状影像为石炭二叠系煤田含煤系的影像韵律，显示了煤田的向斜构造。

图5 中国宁夏贺兰山煤田中巴卫星影像图

建立中巴卫星煤田地质图谱包括确立煤系、煤系上覆地层和煤系下伏基岩等三套岩系的卫星影像组合，中巴卫星影像含煤建造、上覆地层及下伏基岩影像图及煤炭地质柱状图见图6。

（2）地质背景研究。按照地质学说或区域地质构造的理论，研究什么地区、什么时代成煤、成煤环境和后期改造过程，提出成煤地区的区域范围。例如中国北方鄂尔多斯盆地，石炭纪、二叠纪、侏罗纪是3个主要成煤时期，成煤后又接受了上覆的巨厚的地层沉积，并经过后期的燕山运动、喜马拉雅运动等地质构造运动的改造等，划分出有可能成煤的地区范围。

图6 中巴卫星影像含煤建造、上覆地层、及下伏基岩影像图及煤炭地质柱状图

（3）遥感找煤空间分析。根据地质背景研究，在区域地质构造理论指导下，应用中巴卫星煤田地质图谱解译中巴卫星图像。解译过程如下：

初步解译：按三大类直接识别含煤岩系，含煤岩系上覆地层、含煤岩系下伏基底岩系。

第二步：排除含煤岩系上覆地层分布地区、排除含煤岩系下伏基底岩系分布地区。

第三步：在含煤岩系分布出露地区，应用中巴卫星煤田地质图谱，直接在中巴卫星图像中寻找煤层、煤系、含煤建造，并确定煤田的基本构造。

第四步：实地调查、地面验证。

第五步：打钻验证、取样化验。

中巴卫星遥感找煤程序见图7。

图7 中巴卫星遥感找煤程序图

3 应用实例

蒙古国南戈壁省位于蒙古国南端，南与中国内蒙古自治区相邻。处于东经99～108°、北纬41～45°之间。面积16.54万km2，人口4.69万。省会是达兰扎德嘎德市。该省中西部为戈壁阿尔泰山，高峰为尚德山，海拔2825m，山脉的东、南、北侧为戈壁荒漠，海拔约1500m左右，多为丘陵及波状平原。

南戈壁省赋存煤、稀土矿和铜金矿等矿产。煤炭资源以埋藏浅、灰分低、热量高为特点，目前已先后发现巴莱纳兰、塔温陶勒盖、乌恰柯胡嘎、敖包陶勒盖和纳林苏海图等煤田。

根据中国地质学家李四光教授的“蒙古弧”地质学说，蒙古国戈壁阿尔泰山山脉在古生代晚二叠世地槽回返，晚二叠世末期和早侏罗世是全球成煤时期。依照在中国已知煤田建立的中巴卫星煤田地质影像图谱，利用中巴卫星CCD数据，沿着蒙古戈壁阿尔泰山山脉，在上覆盖层新生界大面积水平沉积影像区与前二叠系的变质岩系影像之间，寻找中巴卫星煤田影像图谱，在南戈壁省发现数处黑白韵律的贝壳状煤田影像。其中古尔班特斯煤田影像经地面路线验证，见煤点有4处，厚度0.9～3.5 m（未见底），后经打钻验证（蒙古资料）煤层厚9.5m（孔深30m，未见煤层底板），经采样化验，为优质炼焦用煤。

［1］ 李四光.中国地质学（扩编版）［M］.北京：地质出版社，1999

［2］ 李述靖.蒙古弧地质构造特征及形成演化概论［M］.北京：地质出版社，1998

［3］ 陈述彭.矿产资源与遥感信息深度开发应用［C］.香山科学会议第302次学术讨论会，2007

［4］ 刘德长，叶发旺等.遥感找矿的新思维与实践［C］.香山科学会议第302次学术研讨会，2007

［5］ 管海晏.遥感找煤［C］.香山科学会议第302次学术研讨会，2007

［6］ 管海晏.遥感技术在煤田地质工作中的应用与研究［J］.地质学报，1989（1）

［7］ 管海晏，王学佑.塔里木盆地遥感区域地质研究［J］.遥感学报，1998（1）

［8］ 聂凤军，江思宏等.蒙古矿产勘查与开发现状评述［J］.地质论评，2010（1）

［9］ 杜培军，郭达志等.“3S”技术在煤炭工业可持续发展中的应用［J］.中国煤炭，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

郭晓波（1979－），女，山西大同人，硕士研究生，工程师，毕业于中国矿业大学资源学院，现在神华地质勘查有限责任公司从事遥感地质工作。

（责任编辑 张毅玲）