北京日报：透视大地

搭载着新一代航空地球物理勘探（即“航空物探”）设备的飞机，从珠穆朗玛峰的“头顶”掠过。虽然执行这次飞行任务已过去了4年，每每回忆起透过舷窗眺望壮美珠峰的瞬间，中国自然资源航空物探遥感中心首席科学家熊盛青依然难掩激动之情。

带领团队自主研发国产航空物探仪器及软件，不断迭代航空物探技术体系，更精准地“为大地做CT”，熊盛青一干就是40余年，从一个曾经严重晕机的航空物探技术队员，成长为我国航空物探技术领军人、我国第三代航空地球物理探测技术体系策划和主要创建者。今年，熊盛青荣获“国家卓越工程师”称号，但他谦虚地说：“我国航空物探从受制于人走向国产化，离不开国家的重视、前人的贡献、行业的支持以及团队的协作。”

2020年5月6日，熊盛青在“航空地质一号”飞机上执行珠峰高程航空重力和遥感测量任务。

1 从不言苦

“地质工作搞不好，一马挡路，万马不能前行！”1979年，成都地质学院招生海报上的这句话，深深吸引了年轻的熊盛青。当时16岁的他，考入成都地质学院放射性物探专业就读，义无反顾地踏上了地质学研究的道路。“我的物理老师也鼓励我走这条道路。他告诉我，和传统的地质工作相比，航空物探找起矿来又快又好。那时确实没有想到，我在这个领域一干就是40多年。”

大学毕业后，熊盛青被分配到中国自然资源航空物探遥感中心，成为一名野外技术队员。很快，他就迎来了第一次野外勘查任务，跟随项目工作队前往柴达木盆地，目标是寻找钾盐矿藏——这是农业上生产钾肥的主要原材料。钾盐是农业生产不可或缺的战略性矿产资源，被誉为粮食的“粮食”，我国有相当多的耕地处于缺钾状态。探明优质钾盐矿藏，可以帮助我们把饭碗牢牢端在自己手中。

航空物探技术就是把专用的探测仪器装载在飞机上，在空中探测地球磁场、电磁场、重力场和放射性场等各种场的变化。这项技术具有宏观、高效、经济、综合、不受地面条件限制等特点，能帮助技术人员研究地球的内部结构、寻找矿产资源。

第一次出野外任务，熊盛青被安排到了机上岗位。与民航飞机的飞行状态不同，为了更好地“看清”地下的岩层结构，装载着航空物探设备的飞机不能恣意高飞，而是要在保障自身安全的前提下，飞得越低越好。“航空物探运用的都是物理方法，我们距离探测目标越近，可探测到的地下空间范围就越大，得到的数据就越准确。”回忆起自己的“首飞”经历，熊盛青笑着摇了摇头，“飞行高度六七十米，正好是大气层中气流运动最强烈的区域，机身颠簸得特别厉害。飞了还不到1小时，我就吐得七荤八素，整个航程4小时飞下来，感觉自己把苦胆都吐出来了。”

飞行任务结束后，单位都会给参与空勤的技术人员“开小灶”，看着丰盛的饭菜，熊盛青却没有一点胃口。隔了两天，他再次尝试飞行任务，晕机的情况依然没有好转。“师父本来想把我向仪器研发的方向培养，但没有在勘探过程中实际操作仪器的经验，后续的研发也就无从谈起。”自此之后，熊盛青的工作方向转向了探测数据处理、野外调查和综合研究。

野外工作的艰辛远不止于此。当时，我国航空物探使用的仪器设备均为国外进口，数据处理需要借助大型计算机进行。“那时候，一台大型计算机需要几十平方米的房间才能放得下，但算力可能还比不上你手边这台小家伙。”熊盛青指着记者使用的笔记本电脑笑道。不过，这些现在看来属于“老古董”的设备，对当时的野外工作队来说却是极为宝贵的。

载着数据磁盘，野外项目工作队队长带着熊盛青驱车前往200公里外的大型计算机所在地。然而，在戈壁滩上，他们先遭遇了沙尘暴，途中又翻了车。一行人在路边苦等许久，才在一辆过路卡车的帮助下，将受损车辆拖到了目的地。不过，回忆起这段经历，熊盛青没有提过一个“苦”字，反而念念不忘绵延不绝的沙丘从身边划过的壮美景象。

2 遥瞰北京

我国的航空物探技术发展经历了三个阶段。早在1953年，磁场、放射性场的航空物探技术就被引入我国，相关的测量仪器主要依靠进口，测量精度仅为中低水平。同时，航空物探测量需要在指定的区域，像农民犁地一样往复飞行，由于全球定位系统尚未建立，测量所需的飞行精度也很难达到。当时的野外工作队员为了给飞机“指路”，会先在地面布设好醒目的旗帜，但这种方法资源消耗大、测量效率低、定位精度差。

熊盛青介绍，航空物探的探测效率是地面方法的10倍至100倍，甚至还能更高，成本则仅有十分之一左右。“在航空物探手段出现之前，找矿主要靠地质队员的双腿，而航空物探就相当于地质调查领域的‘空军’，发挥着战略侦察的作用。只有我们尽力缩小矿区的可能范围，在地面开展工作的地质队才能少跑腿、少打钻，少一些辛苦。”到20世纪80年代初，在科研人员的努力下，我国自主研制的航磁探测仪器和定位技术相继取得突破，航空物探的精度才逐步提升。

测得磁场、电磁场、重力场、放射性场等探测数据后，熊盛青和同事就忙碌起来，他们要化身侦探，从密密麻麻、花花绿绿的数据中提取出所有异常数据——与周边地质环境相比出现异常，就意味着这里可能有“宝藏”。几十年来，航空物探技术支撑我国发现了数以千计的矿床，其中，熊盛青最津津乐道的成果之一，便是他与团队基于全国磁测资料的矿产资源潜力评价，摸清了全国铁矿资源“家底”。

与第一代技术相比，第二代技术进入了高精度测量阶段，技术人员能更精确地为地质队指明勘探位置。山东齐河富铁矿、新疆东天山铜镍矿、秦岭华阳川地区铀矿……在我国上一轮找矿突破战略行动中，复杂地形下高精度数据采集与精细处理关键技术、隐伏目标快速识别与定位探测、“地学探针”软件研发等节点被一一攻克。

“以前的地图绘制主要依靠人工测绘，一些地图甚至还需要手绘。而利用航空物探和遥感技术，我们可以高效获取从地表到地下的一整套综合数据。”熊盛青说，自1983年起，持续了十余年的北京首次航空物探遥感综合调查工作启动。北京的第一份航空遥感影像地图，就是根据航遥中心团队获取的数据绘制而成的。

对彩色航片的解译，证实北京冬小麦的种植面积比统计数据高出14.9%；市区占地面积大于64平方米的垃圾堆超过5000座，“垃圾包围城市”的情况需尽快解决；对1700余个建筑工地分布情况的直观展现，给相关部门加强施工工地管理提供了便利……这次全面的航空物探遥感调查，为北京后续城市规划的展开，提供了实实在在的依据。

长城北京段的“家底”，也是在那时借助航空遥感技术被首次摸清。“长城墙体、台堡营盘等建筑的类型一目了然，包括使用了何种建筑材料，航空遥感数据都能清楚显示。”熊盛青说，这次调查显示，长城北京段横跨了平谷、密云、怀柔、延庆、昌平、门头沟六区，但当时保存完整的长城北京段长度仅为67千米，其余部分都受到了不同程度的毁坏，甚至有些区段只剩下土堆或少量残壁。这组数据，对后续“爱我中华 修我长城”活动的开展起到了促进作用，也为后续长城北京段的修复提供了准确、完整的资料支持。

熊盛青（左二）和同事们在野外开展地质调查。

3 填补空白

搭载航磁设备的飞机飞越大地，地下约10千米以内的矿藏情况就能被“透视”。据统计，全国90%以上的铁矿是通过航磁异常发现的，重要的战略性矿产资源发现，也都离不开航空物探的支撑。

每位到过熊盛青办公室的访客，都不会忘记墙上悬挂的一幅全国航磁图。这是由他主编出版的《中国及毗邻海区航磁系列图》中的一幅，是我国首次陆海统编、种类最多、精度最高的大区域航磁系列图之一，更代表着我国航空物探领域数十年科研成果的集成。“红色区域代表磁场比较强，越向蓝色演变，说明磁场越弱。”熊盛青对这张仿佛化身调色盘的地图熟稔于心，“这片‘红得发紫’的区域就是鞍山铁矿，喜马拉雅山这片是板块碰撞区域，磁场也明显更强。”

将这张地图填满色彩的过程，持续了数十年之久，上面的最后一片空白，便是青藏高原一处面积达110多万平方公里的区域。这里层峦叠嶂、高寒低压，不仅飞机作业难、精准定位难，航磁仪器的运行也要经受极大考验。“我国西部地区矿藏丰富，但在青藏高原开展地面找矿工作十分艰难，我们的前辈一直想补全这片区域，因为技术限制，长期没能实现。”熊盛青带领团队在野外奋战了数月，终于消除了仪器的“高原反应”，而研发更先进、更精准的航空物探仪器，也成了他下一步的工作目标。

“关键技术是要不来、买不来、讨不来的，这一点我深有体会。”在一次与国外矿业公司的业务交流中，熊盛青深刻意识到掌握航空物探关键装备和核心技术的紧迫性。2006年，作为我国“航空地球物理勘查技术系统”项目的首席专家和总体专家组组长，熊盛青提出了我国航空物探仪器研发的“路线图”：自行研制相关仪器设备和软件，实现航空物探装备在磁、电磁、重力和伽马能谱4个方面的国产化。

聚焦这一目标，一支由来自全国51个研究团队、近500名科研人员组成的创新团队建立起来，但面对几乎从零开始的研制工作，从基础原理到结构设计，再到系统集成，难题接连不断。

让熊盛青印象最为深刻的一项突破，来自一次不经意的闲聊。一位从事其他领域研究的科研团队负责人，发愁于测量中总有消除不掉的噪声，但熊盛青惊喜地发现，对方想要过滤的“噪声”，正是航空物探测量所需的重要数据。“我们迅速达成了合作，开展反向研究，把‘噪声’探测放大，就成了我们需要的仪器。”上机测试的结果令人惊喜，这台仪器与进口同类仪器的测量水平相当。

航空重力仪、航磁全轴梯度仪、航空矢量磁力仪、时间域航空电磁仪、全数字航空伽马能谱仪……随着自主研发的航空物探关键仪器陆续投用，第三代航空物探高分辨率综合测量体系逐步建立。

“搞科研一定要有恒心，要心无旁骛专注一件事，并持续优化。”现在，熊盛青又在规划航空物探技术体系的第四代建设。对既有设备的优化也在持续，从二三百公斤到三十多公斤，各类仪器不断“瘦身”，以适应飞行器无人化、小型化的发展趋势。

我国自主研发的航空物探技术装备，已成为国家地质调查的重要装备，仪器性能指标整体达到国际先进水平。它们还长期默默守护着北京及周边地区的地质结构安全。“即使只是毫米级的微小变化，卫星遥感InSAR技术都能明察秋毫。”熊盛青骄傲地说，航遥中心专门组建了团队，每年都对包括京津冀地区在内的全国主要经济区开展地面沉降监测。

4 飞越珠峰

8848.86米，这是野外工作队员在2020年测得的珠穆朗玛峰最新“身高”数据。而为珠峰“量身高”的过程，也有航空物探技术的重要贡献。

“登山队员奋力冲顶，为珠峰确定了‘头顶’的位置，而我们要做的，则是找到珠峰的‘脚底板’，也就是大地水准面。”熊盛青说，历次珠峰测高的基准点都是从青岛的水准原点，一路加入多个地面重力点综合计算的，这种方式测量精度较低。开展航空重力测量，能解算出更高精度的大地水准面，航空遥感数据则能获得大范围、高精度的三维地形测量结果。

随着新一代航空物探仪器逐步上岗，技术人员甚至可以不用随机飞行，确定好飞行路线后，仪器在无人值守的条件下就能自动展开探测。执行珠峰高程测量任务时，熊盛青登上了“航空地质一号”大集成航空物探遥感综合调查飞机，飞上万米高空。与40年前相比，他在观察仪器测量状态的同时，已经能够稍稍忙里偷闲，一瞥不远处巍峨的珠峰。

“在做地质工作的过程中，我看到了很多自然的美，特别是在飞机上，能从另一个视角去欣赏祖国的大好河山，心里感觉特别敞亮。”这次飞越珠峰的经历，熊盛青每每谈及都会激动不已，“能有机会在半空中，这么近距离欣赏到珠峰的壮美，是一件多么幸运的事！”

这次任务是我国首次在珠峰区域开展航空重力和遥感综合测量，珠峰地区1万平方公里的大地水准面模型建立起来，精度从米级提高到厘米级。

今年，熊盛青获评“国家卓越工程师”，这是我国工程技术领域的最高荣誉。“科学家致力于发现新的理论，工程师则要将新技术应用于生产生活，但随着科技的发展，这二者之间似乎越来越难找到明确的界限。”回顾自己的科研道路，熊盛青说，从事航空物探领域40余年，他将主要精力放在解决工程问题上，但与此同时，团队对航空物探数据的研究阐释，也推动了地球物理研究的新发现。“比如，青藏高原是因印度板块与欧亚板块碰撞隆升的，最早科学家认为它是由一次碰撞形成的。但航空物探数据给出了新的答案，碰撞的条带很明显有两条，这为地学界研究青藏高原的隆升机制提供了新的依据。”

正因如此，熊盛青更愿意把自己的工作概括为“工程科学”。“现在，我国新一轮找矿突破战略行动已经启动，这么大的工程问题，势必有很多理论、技术问题需要解决，需要各学科、各领域的科技工作者协同攻关。这说明，工程科学大有可为，也必将大有作为。”

2020年5月6日，从“航空地质一号”飞机上拍摄的珠峰。