遙感技術(shù)在泰州市勘查地熱資源

1衛星遙感勘查技術(shù)原理

用遙感技術(shù)來(lái)勘查地下資源已經(jīng)發(fā)展了近年。常用的衛星遙感數據主要是Land-sat/(ETM) 數據，美國近年來(lái)發(fā)射的新一代地球觀(guān)測衛星燈數據以及我國自行發(fā)射的資源衛星數據。

用紅外探測技術(shù)勘查地熱資源是在20世紀70年代才發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)，基本原理是利用光譜中紅外林(3-5μm)和遠紅外(8-14μm)對溫度反應的敏感性來(lái)判知的。太陽(yáng)輻射和地下熱能晝夜不斷地向上傳輸都使得地表面產(chǎn)生不同的溫度，若干地表溫度的平均值稱(chēng)為該區地溫背景值。如果地下賦存有熱能，則由于傳導和生產(chǎn)不同的對流作用向地表傳遞，使得地表溫度大于正常地表溫度，形成凸出地表平均溫度的“熱島”即熱異常，而這種異常?？梢员?a href="http://keyinmall.com/t/衛星遙感.html" >衛星遙感探測到并記錄下來(lái)，經(jīng)計算機處理就可以成像。當然這種熱島也可以由許多因素造成，比如地表由熱力廠(chǎng)、發(fā)電廠(chǎng)、大型化工廠(chǎng)和金屬冶煉廠(chǎng)等等散發(fā)出來(lái)的熱量，也都可以形成局部熱島而與地熱熱島相混淆，造成真假熱島難分的局面。尤其在人口集中居住的城鎮和大中小城市也可以產(chǎn)生高于地溫背景值的“熱島”現象，因此，對熱島圖一定要進(jìn)行真假識別。最初，種種識別需要人工地面進(jìn)行調查，逐一核實(shí)確定?，F在已有專(zhuān)用軟件能將城市熱島、工廠(chǎng)熱島和水污熱島等并非地熱引起的假熱島剔除而保留真熱島，也就大大減輕了人工的勞動(dòng)和降低了成本。因此，最基本的衛星遙感勘查原理可以簡(jiǎn)述如下:

物理實(shí)驗表明，任何溫度在0 K以上的物體都向外發(fā)射輻射，地表物質(zhì)同樣如此。大陸地表表面溫度 全球性大約在300 K左右，其輻射主要是3μm以上的長(cháng)波輻射，最大電磁輻射波長(cháng)為8-11.3μm，即熱紅外波段。這一波段無(wú)論白天或者黑夜都能被衛星上裝載的熱傳感器感應到并能記錄下來(lái)。由于衛星上裝載的熱傳感器的感應能量與發(fā)射物體的溫度成正比，通過(guò)測量長(cháng)波輻射的強度就可以判知地表冷熱分布的狀況，并且用灰度學(xué)深淺表示物體溫度的高低來(lái)成像。假如地表出露高于地表Y0背景值的地方，熱傳感器就可以捕捉到它并且把它反映出來(lái)，形成熱島或稱(chēng)為熱異常。人們根據熱島就可以反過(guò)來(lái)判知其地下有熱源存在。因此，遙感圖上的熱島來(lái)源于地下的熱源，有沒(méi)有地下熱源，就成為遙感勘查成果的關(guān)鍵。

2 衛星遙感勘查的技術(shù)集成

在地熱資源勘查過(guò)程中，為了達到方便快捷、準確經(jīng)濟的目的，光衛星遙感單項技術(shù)不行，還要有輔助的勘查工具才行，我們這次江蘇泰州地熱資源系統勘查過(guò)程中使用的遙感(RS)、地理信息系統(GIS)和全球定位系統(GPS)三合為一成像技術(shù)是21世紀的高新技術(shù)，是當前世界發(fā)達國家在軍事偵察、資源調查等領(lǐng)域首先使用的高新技術(shù)。這種技術(shù)在從已知推未知過(guò)程中相當準確，但是從未知再推已知過(guò)程中尚未有先例。也就是說(shuō)，利用這種方法，在有地熱產(chǎn)出或自然露頭地區應用，準確率相當高，但用于未知地區來(lái)直接判斷有無(wú)則屬于盲人摸象階段。泰州地熱資源沒(méi)有地表自然露頭，地下已知的僅是石油鉆井探測到的，上面覆蓋較厚，屬于地熱隱伏區，使得找礦難度加大、風(fēng)險加大。利用3S技術(shù)如何在隱伏地區成功地找到地熱資源則是本項目實(shí)施的關(guān)鍵，也是本項目的創(chuàng )新之所在。3S復合成像技術(shù)不是簡(jiǎn)單的3項技術(shù)的疊加，因為每項技術(shù)都有缺點(diǎn)，疊加的結果不僅會(huì )出現優(yōu)+優(yōu)，而且也會(huì )出現劣+劣。復合技術(shù)就是充分選取優(yōu)十優(yōu)而屏蔽劣+劣的出現。

因此，我們利用衛星遙感勘查地熱資源，尤其是使用3S復合成像技術(shù)是一項難度較大且要求較高的科學(xué)與生產(chǎn)相結合的實(shí)踐活動(dòng)。這項活動(dòng)的成敗取決于兩個(gè)基本點(diǎn) 一個(gè)是泰州地下確實(shí)存在有地熱資源，另一個(gè)則是得用衛星遙感技術(shù)能夠把地熱異常位置、溫度和熱儲水平分布狀況及大小反映出來(lái)。

基本原理清楚，但要把它變成實(shí)用技術(shù)，最關(guān)鍵的一環(huán)是實(shí)現技術(shù)創(chuàng )新。而技術(shù)創(chuàng )新中往往不是單項技術(shù)所能成就，需要兩種或兩種以上的技術(shù)進(jìn)行有效的合成才能奏效。本次衛星遙感勘查地熱資源，就使用了RS+GIS+GPS的3S技術(shù)集成，大大提高了勘查的精度和速度，既節約了寶貴的時(shí)間和資金，又提高了工作效率。

本次衛星遙感勘查長(cháng)波波段MODIS(中分辨成像光譜儀Moderate-resolution Imaging Specerora-diameter)是美國TERRA衛星上搭載的一個(gè)高光譜傳感器，具有36個(gè)波段，分辨率為1000 m，31波段的數據，中心波長(cháng)為11μm。該波長(cháng)可以較好地反映地表溫度，同時(shí)選取冬季數據來(lái)抑制其他熱源。底圖使用6景冬季數據鑲嵌而成，分辨率為30 m。將MODIS數據TM數據校正配準合成之后，MODIS數據作為紅波段，TM4、3波段作為綠、藍波段合成彩色圖像，然后按照已知的地熱點(diǎn)的輻射亮試驗值對MODIS數據進(jìn)行密度分割，就得到地熱異常分布圖。泰州及其鄰區地熱資源的熱島就躍然紙上，一目了然。從以上可以看出，只要基本原理能夠實(shí)現技術(shù)轉換，就會(huì )把復雜的東西變得十分簡(jiǎn)單，這就是高新技術(shù)發(fā)展給人們帶來(lái)的極大方便，使以前根本想象不到，或想做而做不到的事變成現實(shí)，使人們如愿以?xún)敗?o:p>

為了把泰州地熱資源遙感異常反映得更加明顯，我們依據輻射亮度的強、中、差，又將異常劃分為高溫、中溫和低溫三個(gè)類(lèi)型。為了避免相互混淆而一目了然，將高溫、中溫和低溫熱異常分別成圖。表1是本次應用的輻射亮度與地熱異常溫度對應關(guān)系表。

（表1 輻射亮度與地熱異常溫度對應關(guān)系）

特別值得指出的是，這個(gè)對應關(guān)系是我們依據泰州地熱實(shí)際而制定出來(lái)的，因為在地熱資源地質(zhì)勘查國家標準GB11615-89中規定，地熱資源按溫度分為高溫、中溫、低溫三級，并且標準規定如表2 。

為了更切合泰州地熱資源勘查的實(shí)際，我們制定了地方標準。表1即為地方標準的劃分，它更貼近于低溫地熱資源 國家標準 開(kāi)發(fā)利用的實(shí)際。

(表2 地熱資源溫度分級）

3實(shí)際應用的成果

  （1）繪出了衛星遙感地熱異常分布圖（1:10萬(wàn)），共發(fā)現高溫地熱異常76處，呈塊狀分布。

  （2）在地熱異常區內，利用V5系統勘查地熱異常的垂向分布狀況，并在此基礎上確定了鉆井井位。

  （3）鉆井驗證。設計井位為1000 m，實(shí)際鉆井1006 m 。熱水分三層，井口出水水溫為42℃，水量為30 m3/h。

至此，衛星遙感異常圖的準確性得到證實(shí)。