專家信息：

王潤生，1944年生，男，中國國土資源航空物探中心教授級高工，中國地質大學兼職教授、博士生導師，北京航天航空大學教授，中國圖像圖形學會副理事長。1979年開始由勘探地球物理轉到“對地觀察信息技術”領域，從事遙感的理論研究、數據處理和遙感地質應用工作。“七五”以來，作為項目負責人帶領研究組，主持和承擔了多項部級重點和科技攻關、863課題、國家專項課題以及中國地質調查局等科研項目的研究。主要有“遙感信息與其他地學數據綜合圖像分析方法”、“南海衛星測高重力編圖和重磁解釋”、“遙感等地質勘探圖像的模式識別和數量化分析”、“成像光譜技術及應用研究”、“成像光譜礦產資源評價應用示范”、 “礦產資源調查評價中遙感新方法新技術應用研究”、“遙感技術在蝕變礦物填圖中的應用”、“成像光譜礦物填圖技術”、“高分辨率光譜遙感信息地質應用技術研究”“巖礦遙感信息定量化技術”等科研項目；并與澳大利亞、德國等開展技術合作，在礦物混合光譜行為、成像光譜數據處理、礦物識別、生化參數和植物地球化學反演等方面都取得了令人鼓舞的成果。

科學研究：
 

◆巖石、礦物的反射波譜分析技術

在巖石、礦物的反射波譜分析方面，王潤生將逐步判別分析和典型變換分析方法引入到地面波譜數據的處理中，用于選擇區分不同巖性的最佳波段組合，并根據遙感方程，推導了逐步判別和典型變換的空地改正系數，使地面波譜的分析結果可以應用直接用于多光譜遙感的圖像處理和信息提取中。在遙感圖像處理和信息提取方面，他根據遙感地質信息的間接性、隱含性、模糊性和時空疊加性，提出了遙感地質信息場理論，認為遙感圖像記錄的信息是由不同時期、層次、尺度、來源、不同表現形式的地球活動信息以及后生自然和人為改造信息的復合和疊加，形成遙感地質信息場。遙感地質數據處理的任務就是通過處理、分析和演繹，實現場的分離，提取出能指示目標地質特征的標志信息，實現了遙感數據—地質指示標志—目標地質特征的轉換或關聯。

◆成像光譜礦物填圖技術

礦物識別與礦物填圖是成像光譜最成功的也是最能發揮其優勢的領域。王潤生研究分析了礦物光譜的變化規律，評價了光譜參量的敏感性與穩定性，提出了建立礦物識別譜系的思想。參照或借鑒礦物學的分類方法，在可見-反射紅外光譜區間，分別以主要吸收譜帶、譜帶組合特征、譜帶精細特征和譜帶變異特征為基礎，對礦物依“礦物類—族—種—亞種”逐層進行識別。根據主要譜帶的位置，適當輔以一些次要特征，可較好地識別和區分含Fe2+礦物、Fe3+礦物、Mn2+礦物、Al-OH鍵礦物、Mg-OH鍵礦物、碳酸鹽礦物、水合硫酸鹽礦物等7大類礦物；譜帶組合特征是識別和區分具體礦物族的重要指標；根據礦物光譜的精細結構和變異特征可進一步地識別一些具體礦物種或礦物亞種，構成了實際判別決策過程的樹狀結構。可以看出，由類—族—種—亞種的識別決策中，所使用的特征的精細程度越來越高，但其在光譜中表現的明顯程度、穩定性和診斷性逐漸降低，類別越分越細，但識別的可信度也逐漸減小。這樣，可將識別的不確定性和礦物的混淆基本限制在一定的層次上，從總體上提高了礦物識別的可信度，并提高了處理的自動化水平和批量處理能力。目前，項目組已發展了20種以上礦物的識別規則，在新疆土屋地區的礦物填圖、河北赤城的金礦調查、西藏驅龍斑巖銅礦勘查等應用中都取得了令人滿意的效果。在此基礎上，對比分析了礦物填圖的主要環節中不同處理方法或模型的應用條件和應用效果；初步建立了干旱裸露區成像光譜礦物填圖技術體系；總結了一套較系統的干旱裸露區區域成像光譜礦物填圖的工作方法；提出了工程設施的主要工作步驟中應遵循的工作準則。使我國成像光譜礦物填圖技術迅速趕上世界先進水平，并在可見光—反射紅外光譜區間干旱裸露區面積性礦物填圖方面，形成了較完整的實際生產能力。

◆植物成分和植物地球化學反演技術

在植物成分和植物地球化學反演方面，總結了不同長勢的植物的光譜特征的變異規律；發展了區域尺度的成像光譜色素探測的定性或定量反演方法；研究了植物金屬含量、波譜特征和地球化學異常之間的相關關系，建立了工作區銅、鉛、鋅、砷、鉬等元素的植物地球化學回歸反演模型。

研究組積極開展礦物豐度識別、成分識別、植物地球化學探測和熱紅外礦物識別等方面的研究。進一步擴展和完善礦物識別譜系；大力提高識別的定量化和智能化水平；拓寬應用領域。

在科研中，王潤生特別注重集思廣義，注重發揮集體的作用。他和他的研究組在上世紀80年代初期在國內率先將地理信息系統（GIS）的理論和分析方法用于地質勘探數據綜合和礦產資源評價領域，提出、運用和發展了圖像色度分析、相關矩陣分析、線性體分析、網絡分析、多元統計和模式識別等信息提取和數據融合方法，處理和綜合遙感、地質、地形、地球物理和地球化學數據，建立了較系統的地質勘察數據圖像分析、圖像綜合和科學可視化方法。

在多光譜遙感蝕變找礦信息的提取方面，他根據不同處理方法的物理前提、主要作用和應用層次，總結出蝕變信息分析的多種方法協同工作的分層處理策略，提高了異常識別提取的能力和數據處理的規范化。

為了加速我國海洋地質調查和油氣勘查，項目組及時將衛星測高數據應用于海洋地質構造分析中，率先在國內應用衛星測高數據演繹海洋重力場，編制了南海和全中國海域1∶100萬自由重力圖，彌補了敏感地區實地調查不便的困難。

　面對成績，項目組沒有忘記作為科技工作者的神圣使命。學術無止境，任重而道遠。“十一五”項目尚未開展，作為帶頭人的王潤生教授就已制定了這期間的遠景規劃。他要更廣泛深入地開展高光譜礦物填圖技術的研究，擴充礦物識別的種類，提高識別的可信度、定量化和智能化水平；另一方面，將進一步擴大研究領域，拓寬應用范圍。要開展建立全譜段礦物識別可礦物填圖研究，要將礦物識別由以礦物的種類識別為主轉換到礦物豐度識別和礦物成分識別，要在使用地域上研究半植被覆蓋區的礦物填圖技術。在應用領域上也將向油氣勘查、礦山污染調查和環境監測、土壤土質調查、土質退化（沙漠化和鹽堿化）監測、以及行星地質學和月質學研究領域拓展。

◆高光譜遙感技術研究與應用

中國國土資源航空物探遙感中心自1996年始，在原地質礦產部、國土資源部、科技部、地質調查局等部局的支持下，長期專注于高光譜礦物填圖技術的開發及其在地質勘查中的應用研究，經過十幾年的努力，該技術水平開始迅速接近或趕上國際領先水平，部分技術已相對成熟，形成了一定的生產力。

1996年-1999年是高光譜遙感技術開發的準備階段。在原地質礦產部“九五”重點科研項目“成像光譜方法技術開發應用研究”的支持下，中國國土資源航空物探遙感中心開始涉足這一高技術領域。在王潤生教授的帶領下，課題組化了三年半的時間，利用美國Cuprite礦區的航空可見和紅外成像光譜儀AVIRIS數據以及河北崇禮-赤城地區MAIS數據，開展了蝕變礦物提取和礦物填圖方法試驗，評價了成像光譜一些常用數據處理和識別方法的實用性和有效性；發展了航空成像光譜數據輻射畸變校正和隨機噪聲的小波分析方法、圖像幾何畸變校正的相關匹配方法、基于礦物光譜變異和混合光譜知識的組合光譜特征匹配識別方法以及地物神經網絡分析識別方法；開發了成像光譜數據分析處理系統(ISDAPS)；在野外和實驗室條件下，開展了巖礦光譜的影響因素和礦物混合光譜研究，測試了高嶺石、白云母、方解石、白云石、蒙托石、綠簾石、針鐵礦、磁鐵礦、鉀長石、斜長石、石英等多種礦物組合的混合光譜共300余條，初步總結了礦物光譜變異規律；通過處理相關數據，在河北實驗區圈出了一些金礦化蝕變異常，發現了數個可供進一步工作的金礦化點。

該項目的完成為成像光譜技術的實用化以及技術的進一步開發研究奠定了基礎。通過研究，航空物探遙感中心進一步明確了成像光譜實用化技術體系建立中尚須解決的關鍵問題，認識到了掌握各種礦物的波譜特征和變異規律是正確和有效識別礦物的基礎，單純依靠數學方法進行礦物識別有較大的局限性；深入開展了礦物波譜變異規律的研究，進一步明確了基于巖礦混合光譜和光譜變異知識的礦物識別、混合光譜分解和端元選擇方法是成像光譜技術實用化的必由之路。該項目確定了后續研究中需要解決的8大基礎性以及關鍵性技術問題：一是地物光譜特征研究和巖礦光譜數據庫的擴充；二是實用化成像光譜大氣輻射校正方法研究；三是基于巖礦混合光譜和光譜變異知識的組合光譜特征匹配識別方法的完善；四是巖礦混合光譜分解模型和基于巖礦混合光譜知識的端元選擇方法研究；五是金屬礦物誘導植物病變識別和地植物找礦方法研究；六是成像光譜地質找礦應用的實用化工作程式研究；七是產品化成像光譜數據分析處理軟件系統；八是遙感成因礦物學和找礦礦物學研究。王潤生說，這一階段的研究與積累為日后的研究指明了方向，是日后取得的諸多重要成果的基礎。

1999年-2002年是高光譜遙感技術的開發階段。 高光譜礦物填圖分為礦物種類填圖、礦物化學成分填圖、礦物含量填圖。礦物種類填圖回答的是“是什么”的問題，礦物化學成分填圖回答的是“由什么元素組成”的問題，礦化含量填圖回答的是“由什么礦物組成”的問題，這三項技術的難度是依次增加的。

中國國土資源航空物探遙感中心高光譜課題組在系統地研究巖石和礦物光譜的影響因素、分析其變異特性、開展礦物混合光譜的實驗室模擬試驗以及分析總結礦物混合光譜的變化規律的基礎上，開發了“高光譜礦物分層識別譜系規則”，并申報了國家發明專利，建立了白云母、高嶺石、蒙脫石、綠泥石、綠簾石、蛇紋石、滑石、方解石、白云石等金屬礦床常見的蝕變礦物的識別與填圖規則。該方法原理與實現簡單，穩定性高，適合于技術的工程化與規模化應用。

王潤生教授課題組，他們在新疆東天山地區利用澳大利亞機載成像光譜儀HyMap開展了試驗研究，填圖結果表明該方法礦物識別率（含量達到檢出限以上的地點被識別出的比率）為82%，識別準確率（被識別出的地點的確存在該礦物的比率)達90%以上，填繪結果和有關圖件都已提交新疆地調院和當地地質部門使用，受到了他們的普遍歡迎。

2002年-2005年是高光譜遙感技術的工程化應用研究階段。在分析大氣、地面的非朗伯特性、太陽-目標-儀器的幾何關系、光譜分辨率、空間分辨率、信噪比等環境和技術參數對礦物識別的影響的基礎上，航空物探遙感中心總結了一套較系統而實用的干旱裸露區區域成像光譜礦物填圖的技術體系和工作方法，整個技術流程包括輻射標定、大氣校正與光譜重建、航帶和跨航帶照度調整、礦物端元選擇、分航帶礦物識別、幾何校正、圖像鑲嵌與地理編碼、全區礦物分布圖的編制等基本步驟。

基于上述創新技術體系，航空物探遙感中心在新疆東天山地區利用澳大利亞機載成像光譜儀HyMap開展了試驗研究，完成了1：5萬約3000平方千米的礦物分布圖。除在地質勘查中應用研究之外，該技術還在礦山環境、植被微量元素探測方面同樣取得令人滿意的效果。在德興銅礦區，航空物探遙感中心利用航天Hyperion高光譜數據提取了水體、土壤以及污染植被的重金屬。通過這一分析，他們向世人揭示了，廢礦堆、堆浸場、采礦廠以及礦區的一些氧化富集帶中大量的貧銅廢礦以及黃鐵礦，尤其是黃鐵礦作為廢礦的主要組成成分，在富氧環境下極易褐鐵礦化，不僅造成了礦區鐵金屬污染而且也同時可能造成該區土壤和水域的酸化，而且使礦山趨于區域性的環境惡化，為礦山環境治理提供了一定的理論基礎。

2005年至今是高光譜遙感技術的深度開發階段。經過上述三個階段的研究與積累，我國高光譜礦物填圖技術及應用水平基本接近了國際領先水平，初步具備了規模化、工程化應用的技術實力。然而，航遙中心高光譜課題組并未滿足于此，開始研究礦物化學成分、礦物含量定量反演等一些在國際上尚未成熟的領先技術，并取得了初步成果。

針對成像光譜礦物化學成分識別和礦物成因信息提取，航空物探遙感中心課題組探索并總結了絹云母和綠泥石等重要的熱液礦化蝕變礦物的光譜礦物成因學規律，建立了白云母和綠泥石類礦物的化學成分、地質成因及相對含量變化與其巖礦光譜特征的定量關系模型。王潤生教授課題組，利用該模型，通過對巖礦光譜數據的分析，可以較準確地估計白云母和綠泥石礦物的化學成分、相對含量及其形成的溫壓條件，從而為成像光譜礦物填圖由單一的礦物種屬填圖發展到礦物綜合信息填圖提供了有效的方法途徑；

由于受礦物光譜非線性混合、光譜變異、無吸收特征礦物等三方面因素的影響，利用高光譜遙感數據定量反演礦物絕對含量的難度較大，至今未見報道。課題組提出了去殼單次散射反照率光譜線性分解的方法，較好地解決了上述問題，可定量反演各種蝕變礦物以及無吸收特征礦物的絕對含量。王潤生說，航空物探遙感中心課題組利用新疆東天山土墩礦區HyMap數據進行了試驗，提取了絹云母、滑石、蛇紋石、綠泥石、綠簾石、方解石、無吸收特征礦物的含量分布，并以USGS礦物標準光譜庫、礦物相對含量、野外地質調查結果為基礎對反演結果進行了驗證分析，以反演結果為依據初步分析了熱液運移，圈出兩個熱液蝕變中心與熱液運移通道，表明上述方法可用于提取礦物的空間分布，為分析礦床成因提供支撐信息。

高光譜遙感技術仍需要進一步提高，高光譜遙感技術的應用范圍還需要繼續擴大，高光譜遙感技術的發展之路依舊漫長。今后，王潤生教授課題組將繼續以國際研究前沿為導向，以技術的工程化應用為基礎，發展我國高光譜礦物填圖事業，力爭將更多更好的方法和技術奉獻于我國的國土資源事業。

論文專著：

出版的專著:《遙感巖礦信息提取基礎與技術方法研究》 甘甫平，王潤生著 地質出版社 ， 2004　

發表的論文:

1. 高光譜遙感影像礦物自動識別與應用 周強，甘甫平,王潤生,陳建平 第4期,總第66期國 土 資 源 遙 感No.4,2005

2. 用衛星高光譜數據提取江西德興銅礦礦山廢水的pH值污染指標 劉圣偉;甘甫平;王潤生 《地質通報》2003年Z1期

3. 桐柏山—大別山地區物化探資料的圖像處理和地質構造分析 --- 鄒宗濂,王潤生 《物探與化探》 2000年06期

4. 基于譜學的成像光譜遙感技術發展與應用 張宗貴 王潤生 《國土資源遙感》2000年 第03期目錄

5. 高光譜遙感信息提取與地質應用前景—以青藏高原為試驗區 甘甫平 王潤生 《國土資源遙感》2000年 第03期目錄

6. 遙感色調異常分析的協同優化策略 王潤生; 丁謙; 張幼瑩; 楊蘇明; 中國地質大學學報> 1999年5期

7. 基于小波分析的成像光譜圖像隨機點噪聲消除 郭小方 王潤生 遙感學報 >> 1999年3卷3期

8. 基于特征譜帶的高光譜遙感礦物譜系識別 甘甫平,王潤生,馬藹乃

榮譽獎勵：

成像光譜方法技術開發應用研究 獲國土資源科學技術一等獎