航空物探的常青樹
——記中國國土資源航空物探遙感中心副主任、總工程師熊盛青

本刊記者 魯長國

航空物探的常青樹
——記中國國土資源航空物探遙感中心副主任、總工程師熊盛青

本刊記者 魯長國

航空地球物理勘探技術（以下簡稱“航空物探”），就是把物理的儀器裝載在飛機上面，從空中探測地球的磁場、電磁場、重力場和放射性場等，然后通過對“場”的研究進行地質找礦，還可以進一步研究地球的內部結構，具有宏觀、快速、高效、經濟、綜合、綠色、不受地面條件（如海、河、湖、沙漠）的限制等特點。

如此高精尖的技術到底用來做什么？事實上，當你需要進行精準的地質制圖進而研究大區域構造的時候，當你試圖尋找“藏匿”起來的金屬礦和其他固體礦藏的時候，當你想在大中華復雜的地質地形中普查石油和天然氣的時候……航空物探都是不可或缺的。

從世界范圍內來說，航空物探技術并不算稀奇，早在上世紀30年代就已問世。在我國上世紀50年代也已開展，但技術裝備真正實現國產化卻直到“十一五”國家“863”計劃重大項目“航空地球物理勘查技術系統”和“十二五”國家“863”計劃主題項目“航空地球物理勘查技術與裝備”的實施才開始。

毫不夸張地說，我國航空物探裝備完成從無到有的突破，基本實現國產化，離不開兩期“863”項目的負責人——中國國土資源航空物探遙感中心副主任、總工程師，我國航空地球物理勘探技術領域的學科帶頭人熊盛青。正是在他的帶領下，我國完成了航空物探技術從理論、方法到技術、裝備的全面創新，基本實現了國產化。

“我現在50多歲了，不比年輕時候了，周末都要強制休息一天。”熊盛青說。話雖如此，現在的他還是每天早到晚走，多擠出時間來工作。他的辦公室里，張貼著團隊編制的中國陸域航磁系列圖。有空閑時，他總是盯著這張圖去看，每每發現了新問題，有了新想法，就趕緊拿來與團隊成員一起琢磨。這些年，有不少靈感都是這么被他琢磨出來的。“只要樂在其中，就不覺得累。”不積跬步無以至千里，能夠在航空物探之路上走這么遠，離不開他的這股精氣神。

一張海報，一種人生

熊盛青走上航空物探之路，說起來極具戲劇性。時光要追溯到熊盛青填報高考志愿前夕，有一天，他偶然在學校的墻上看到一張成都地質學院的招生海報。海報上赫然兩段標語，一為毛澤東作出的指示：“地質工作搞不好，一馬擋路，萬馬不能前行！”一為劉少奇同志的評語：“地質工作者是建設時期的游擊隊，是社會主義建設的開路先鋒！”這張海報瞬間點燃了這個年輕人心底的火焰，果斷在志愿表上寫下“成都地質學院”。一筆一畫中，填滿了他對未來人生路的期許。

1983年，熊盛青從成都地質學院畢業，被分配到北京。從那時至今，熊盛青一直在中國國土資源航空物探遙感中心（以下簡稱“航遙中心”）從事科研與技術管理工作，“一轉眼在航空物探領域就干了33年”。

在航遙中心，熊盛青主要研究航空地球物理勘探。“相當于給地球做CT，要再細致一點說，就是做核磁共振。”熊盛青這么解釋航空物探。

據熊盛青介紹，航空物探最早是從找鐵礦發展起來的。“我們國家的鐵礦，據不完全統計，80%以上是由航空物探技術探測到異常，然后才由地面作業發現的。除此之外，其他一些與磁性有關的，如有色金屬礦產等，也大多是由航空物探先發現異常，在找礦前期為地面工作快速縮小范圍。”也正因為如此，航空物探研究人員被譽為地質調查工作的“空軍部隊”，是地質找礦的先遣部隊和偵察兵。

這樣的定位，激發了地質工作者的責任感和使命感，熊盛青當然也不例外。等到1997年獲得中國地質大學（北京）應用地球物理專業博士學位，成為航遙中心最早的一位博士時，他也有了更多的積累去挑戰一些高難度的任務，比如青藏高原。

參加中國陸域航磁編圖專家研討會時合影

黃汲清獎頒獎儀式上與曾培炎副總理握手

如果說有哪里一直屬于我國航磁勘探的空白區，那一定是青藏高原。填補這片空白，甚至已經成了我國幾代地質地球物理工作者的夙愿。1998年，原地礦部設立“青藏高原中西部地區航磁概查”專項，任命已經成為航遙中心總工程師的熊盛青為專項負責人，組織專家隊伍進行技術攻關。

“青藏高原之所以一直是航磁空白區，主要是因為地勢高，地形起伏大，飛機很難在上面作業；而且高寒低壓，儀器也很難正常工作；最重要的一點是，測量的磁場值必須準確定位在某一個點上面，但是位置很難定準，導航定位的技術又解決不了。”

連續3個“很難”道出了當時的窘境，但30歲出頭的熊盛青，硬是憑著一股沖勁兒，與充滿責任感的團隊成員一起對青藏高原地區的特殊地形進行了深入分析，最終提出“高速采樣、自動數字航磁干擾實時補償、高度實時監控、GPS定位、地面磁日變網同步連續觀測和校正”的技術路線，解決了低溫、低壓、大跨度環境下航磁勘查系統適應性、飛機選型與改裝、精確導航定位、飛行高度控制等關鍵性技術問題，為獲取青藏高原中西部114萬平方公里的高精度航磁數據提供了技術保障。

依據該項目的航磁調查成果，熊盛青和他帶領的團隊系統評價了青藏高原油氣和礦產資源遠景，共圈出11個含油氣盆地、14個與找油氣關系密切的局部凸起、21個金屬礦產找礦遠景區和5個地熱資源遠景區，并提出了高原地質構造的新認識。

該項目榮獲國家科技進步獎二等獎和國土資源科學技術獎一等獎，成果已在國土資源、冶金、地震和國防等系統廣泛應用，為政府部門部署青藏高原地質調查和礦產勘查評價提供了重要依據，并在許多找礦和研究項目中被廣泛采用。提出的找礦線索經地面查證已發現多處礦產地，為西藏尼雄、新疆贊坎等多個大型超大型鐵礦的發現做出了先期貢獻。

能夠填補這片空白，熊盛青欣慰地笑了。

扛起責任，零的突破

2006年，對和熊盛青一樣的航空物探工作者來說，是極為重要的一年。這一年，“發展航空地球物理勘查技術”被列入《國家中長期科學與技術發展規劃綱要（2006—2020）》里。“我們確定的目標是，希望能夠通過兩到三個五年規劃的時間，自行研制相關的儀器設備和軟件，實現航空物探裝備在磁、電磁、重力和伽瑪能譜4個方面的國產化。”盡管只有寥寥數語，熊盛青還是很激動，他和伙伴們甚至已經開始根據航空物探技術在我國的現狀及未來發展需求來繪制一張藍圖。

就在此時，國家“十一五”“863”計劃設立了“航空地球物理勘查技術系統”重大項目。這個項目，從一開始就得到了科技部和國土資源部的高度重視，由科技部委托國土資源部作為主持部門組織實施，并獲得了中國地質調查局的配套示范應用資助。項目首席專家和總體專家組組長，就是熊盛青。

從國土資源部科技與國際合作司時任司長黃宗理手中，接過一紙沉甸甸的聘書之后，熊盛青暗下決心，一定要扛得起這個責任，對得起這份信任。難怪他會如此審慎，這個項目著實不一般。

“我國當時的航空地球物理勘探能力和技術水平遠難滿足要求——除航磁儀器外，其他技術裝備（硬件和軟件）主要依賴于進口，已成為制約該項技術發展及大規模應用的瓶頸。”熊盛青很難忘記這樣一件事，在得知國外某儀器效果極好之后，他們提出想去現場參觀，“人家說可以為我們提供技術服務，但拒絕讓我們接觸儀器”。“由于航空物探是敏感高新技術，國外要么是禁運，要么是不能接觸儀器，就算是花錢買也買不到對方最先進的東西。”在重重波折中，熊盛青看得很清楚，只有真正的“中國化”，才能擺脫國外壟斷的鉗制，踏踏實實地放心使用！

榮獲2016年度國家科技進步獎二等獎

在他們的藍圖里，“航空地球物理勘查技術系統”重大項目被寄予了重大的希望。一旦該項目圓滿完成，將使我國航空物探技術總體達到國際先進水平，滿足國家需求，提高我國能源與礦產資源保障能力。為此，科技部和國土資源部不惜“砸”下2.7億元巨資，讓項目組能夠心無旁騖地投入工作。該項目級別之高、難度之大、經費之多，在我國航空地球物理領域中，堪稱新中國成立以來之最。而熊盛青所組織的團隊也是陣容龐大——他以中國國土資源航空物探遙感中心牽頭，組織國內外25家單位、51個研究團隊、近500名科技人員，開展“產學研軍用”結合的技術攻關。

“項目設立的8個課題中，我國只在航空磁力方面有一些研究基礎，但距離國際先進水平也還有一段距離，而在航空電磁、重力和航空放射性技術裝備方面都是零基礎。”要在短期內實現重大突破，其難度可想而知。但是，先天存在的難度并沒有讓熊盛青放低要求。他追求先進性與實用性的結合，又明確表明，“追求先進，但不刻意追求某個指標有多高的水平”。在他看來，如果不能夠轉化成應用，就算是國際領先了，也沒有什么用處。

他舉了個例子，一個木桶能裝多少水，取決于最短的那塊板，而不是最長的。就像他們的研究，有了勘探設備，還需要定位儀器去輔助，需要勘查系統來支持；硬件到位了，如果沒有好的方法軟件去分析處理那些采集到的數據，依然達不到預期效果，必須硬件與軟件研發“兩手抓，兩手都要硬”。“我們需要的是一個集成化的系統，以需求和實用為向導，優先把短板補上。”為此他們制定了“理論和方法技術先行，重點突破、急需優先，硬、軟件研發統籌，勘查系統先進性、配套性和實用性統一，邊研究邊應用”的聯合攻關技術思路。

“有多大能力就有多大擔當”，向來務實的熊盛青從不說大話，只會腳踏實地地去實踐自己的承諾。5年攻關，熊盛青的“精打細算”有目共睹。“國外的軟件是好，但把那些軟件買齊了很貴，再加上維護升級，又是一大筆費用。何況我們要處理一些敏感數據，用別人的軟件也不放心啊。”

與劉光鼎院士一起參加活動

在他和團隊的努力下，該項目突破了新型航空重力儀原理等4項重大理論和原理性問題；攻克了時間域電磁大功率發射等20項核心技術和裝備研制關鍵技術，解決了航空重力信息提取等8項技術難題；自主研制成功航空重力儀、航磁梯度儀、時間域航空電磁儀和航空伽瑪能譜儀等9種核心儀器、8種配套儀器和實驗裝置；開發出航空地球物理數據處理解釋系統等9種專業軟件；集成了具自主知識產權的時間域航空電磁勘查系統等6套單方法勘查系統，航空重/磁/遙感綜合勘查系統等3套多方法綜合勘查系統；開發了高分辨率航空物探等3種應用新技術，形成《航空磁測技術規范》等11個行業標準和技術要求；初步實現了航空地球物理與遙感勘查核心儀器及其方法軟件的國產化，建立了完整的航空勘查技術裝備體系。

這一整套具有自主知識產權的核心技術，顯著提高了我國航空物探勘查系統的分辨率、穩定性和探測深度；增強了我國航空地球物理勘查技術裝備自主創新能力，填補了航空重力、航磁多參量、時間域航空電磁和航空伽瑪能譜測量系統研制等多項技術空白。

“航空物探實力強國有加拿大、美國、澳大利亞等，但他們都是某一項或幾項比較強。”最令熊盛青自豪的是，在他們的成果中，不僅航磁梯度和航空伽瑪能譜測量系統研制等達到國際領先水平，還使我國航空地球物理勘查技術總體達到國際先進水平，為我國航空地球物理勘查技術的跨越式發展邁出了關鍵性的一步。而熊盛青所希望的實用性也得到了一定程度的驗證，該系列成果被認為在地質調查、礦產資源調查、地下水勘查、環境監測、地學研究、國防建設等許多領域具有廣泛應用前景。

該項成果的完成，共獲得技術發明專利26項、實用新型專利13項，軟件著作權22項；發表學術論文254篇；出版專著4部；培養研究生160多名，造就了一支具有創新能力、能打“硬仗”的專業人才隊伍。該項研究還榮獲省部級科技獎一等獎以上獎勵4項，并榮獲2016年度國家科學技術進步獎二等獎。

這一切，都令評審組發出“超出預期、令人振奮”的感慨。而為了達成目標，熊盛青到底付出了多少，或者那幾年里悄悄泛白的頭發足以說明一切。

邁步新臺階，國際領先

對熊盛青來說，“航空地球物理勘查技術系統”項目所帶來的，不僅是理論和方法技術上的突破，更重要的是磨礪了整個團隊的成長。經過5年的科技攻關，他帶領的這支人才隊伍在國土資源部系統首批進入“國家重點領域創新團隊”。熊盛青本人也榮獲第五屆全國專業技術人才、“十一五”國家科技計劃執行突出貢獻獎和我國地學最高獎——第十二屆李四光地質科學獎。

“作為一個團隊負責人，不光是技術要拿得出手，還要能調動團隊的積極性，把每個人的努力方向與團隊發展結合起來，讓每個人都能站在合適的位置上發揮最大的作用。”熊盛青也明白要協調一個復雜的團隊并不容易，技術出身的他拿出科研攻關中那股務實的勁頭，“做事先做人，什么事都先帶頭做起來”。

對外合作時，他體貼合作者，申報項目時哪怕自己的經費少一點，也要保障對方的研究進展順利。在他看來，包括專利署名等都是“小事”，大家目標一致地開展工作才是最重要的。共同的使命感和良好的合作精神，為熊盛青帶來了好人緣，從“十一五”到“十三五”，他的合作伙伴都一路相伴。

對內，他從來不是一言堂的大家長。“如果對要發展某項技術意見不一致，互相辯論就好。”熊盛青說。開明的風氣下，整個團隊迅速成長起來。團隊核心成員中航磁全軸梯度勘查系統研發組榮獲“十一五”國家科技計劃執行優秀團隊獎；3人入選國土資源部創新人才工程“百人計劃”，并獲優秀科技人才稱號；2人入選“國土資源部高層次創新型科技人才培養工程”科技領軍人才，3人入選杰出青年科技人才；4人入選中國地質調查局“地質青年英才”計劃。

實驗室驗收組成員合影

“我們的團隊也在不斷更新，不斷吸收年輕人。”熊盛青很重視這些年輕人的成長。他表示，盡快讓年輕人來承擔更重要的任務，使其在實際工作中鍛煉成長，以期在后續的發展中，令團隊更具競爭力。

像航遙中心這樣建成60年的老單位，擁有海量的航空物探數據，幾乎涵蓋了整個國土。“數據采集完了怎么辦？我覺得我們應該將這些數據整理出來編制成系列圖件，并努力挖掘出其中的信息，供地學界使用，以促進地球科學的進步。”于是，熊盛青分出一個小團隊來“編圖”。要把全國的數據分析出來并不容易，何況它們的比例尺、精度、高度等各不相同。但他們還是在解決了大量的技術問題之后，編制出版了《中國陸域航磁系列圖（1∶500萬、1∶250萬）》，劉光鼎院士特意為其作序，稱之為地學界的“一件大事”。

除此之外，他們還編制了《中國陸域航磁異常分布圖》和《中國陸域磁性鐵礦資源潛力預測圖》，在全國范圍內對4萬多個航磁異常性質進行了分析評價，基本查清了全國磁性鐵礦資源遠景，共劃分出1283個鐵礦預測區，預測磁性鐵礦資源量1934.9億噸，2000米以淺（距離地表2000米以內的地層）尚有潛力1334.3億噸，指出了進一步找礦的方向，為全國鐵礦資源勘查評價和工作部署提供了重要依據，預測成果不斷被勘探實踐所證實。

“包括《中國陸域航磁系列圖（1∶250萬）》《中國陸域磁性基底深度圖（1∶250萬）》《中國陸域斷裂及巖漿巖分布圖（1∶250萬）》在內的中國陸域航磁—地質構造系列圖，共6種全國性的圖件最近已全部公開出版。”熊盛青說，他們希望借助這套圖給地學家提供基礎資料，從航磁的角度對地質構造做出新的認識。

以項目來鍛煉團隊，熊盛青一直都做得很好。在“編圖”進行時中，他們在航空物探裝備和方法技術上的研究也在同步繼續。以“十一五”項目為基礎，熊盛青又挑起了“十二五”“863”主題項目第二期“航空地球物理勘查技術與裝備”的大梁。

與團隊成員研究航空物探試驗裝置的改進

這一次，他又帶領團隊做出了5項突破：突破航磁多參量測量系統研制關鍵技術，研制出航磁三分量勘查系統；突破航空重力測量系統研制和應用關鍵技術，研制出具國際一流水平的新型航空重力勘查系統；突破吊艙式時間域航空電磁勘查系統實用化的關鍵技術，實現勘查系統的工程化應用；突破航空物探遙感綜合勘查關鍵技術，研制集成了完全國產化的航空磁/電磁/伽馬能譜綜合勘查系統和航空重/磁/遙感綜合勘查系統；突破航空物探遙感數據綜合處理關鍵技術，初步實現了航空物探與航空遙感數據的同平臺處理。與此同時，他大力促進研究成果的轉化應用，研制的各種航空地球物理勘查系統已實現勘查應用100萬測線公里以上，為能源與礦產資源勘查、環境評價等提供了高精度多參數的基礎數據和找礦成果；研發的軟件已在全國135家單位推廣830多套，產生了顯著的社會經濟效益。

“‘十一五’期間，由于國產航空物探勘查裝備，除航磁外，基本為一片空白，我們首先要解決‘無’的問題。后來就沒有這么大的壓力，可以往縱深方向發展。‘十三五’階段還要繼續，但已經不局限于航空，而是要做成移動平臺。”

熊盛青開始盤點發展我國航空地球物理勘查技術的計劃：航空磁測實現矢量測量和全張量梯度測量，進一步提高對目標物的分辨能力和探測深度；航空電磁探測深度由400米提高到800～1000米；航空放射性的分辨率提高一倍左右，更好地應用于地質礦產勘查和輻射環境監測領域；航空重力儀測量精度再提高一倍，探測能力也能更強；重力梯度上還要再加把勁，爭取把研發出的儀器“搬”上飛機；物探遙感信息的綜合處理解釋要實現平臺化、立體化和可視化；針對油氣、固體礦產、環境等不同應用領域，還得組建團隊制定成熟的標準去推廣……

“到2025年，我們的航空地球物理研究要能夠在國際上領先！”

目標足夠宏大，但在數年的實踐后，熊盛青早已形成了一套創新性與適用性并重的寶貴經驗。與“一窮二白”的起步相比，拋出這一志向，他比當年更有底氣。

專家簡介：

熊盛青，中國國土資源航空物探遙感中心副主任、總工程師，博士生導師，中央直接聯系的專家，國家“萬人計劃”首批科技領軍人才，首批國家重點領域創新團隊負責人，國務院政府特殊津貼獲得者，獲“十一五”國家科技計劃執行突出貢獻獎。目前為我國航空地球物理勘探技術領域的學科帶頭人。

主持完成我國航空地球物理勘探歷史上不同時期規模、難度和投資最大的科研與工程相結合的項目：“十一五”國家“863”計劃重大項目“航空地球物理勘查技術系統”和“十二五”國家“863”計劃主題項目“航空地球物理勘查技術與裝備”等。攻克了航空磁力、電磁、重力等核心技術和裝備研制的關鍵技術，基本實現了航空地球物理勘查技術系統的國產化，初步滿足了國家對地質礦產勘查和環境調查評價對航空物探技術的需求，提高了我國能源與礦產資源保障能力，使我國航空物探總體水平達到國際先進，航空磁測和航空放射性測量技術達到國際領先。

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