2. 中国地质大学(北京), 北京 100083
2. China University of Geosciences, Beijing 100083, China
弗兰西斯·培根提出了一个重要的哲学概念-实验是自然科学的基础.伽利略把这一哲学概念变成了可以实践的科学方法,并且给定了科学实验的两个基本要素:用科学仪器进行测量和通过数字记录予以表达,使实验结果成为可以定量分析和精确计算的数据.可见,仪器仪表是人类扩大科学视野,探索自然奥秘的重要工具,它本身总是处于永不止息的创造发展之中.重视仪器仪表,才能跟上信息时代的前进步伐.
地球科学的推进离不开高端地学仪器.由于电子学、计算机及通信技术的突飞猛进,作为地学仪器之最重要组成部分的地球物理仪器正在经历一场变革,朝着高智能、网络化、三维观测及远程操控的方向发展,探测触角向着高空、井下和海底延伸.地球探测技术的进步,是由勘探目标、勘探方法、仪器装备三者相互作用而促进的.这三者的关系,是仪器装备赋予了先进勘探方法的可实施性,进而决定了勘探目标的实现程度;勘探目标促使勘探方法得以提高;而勘探方法又会促进仪器装备的进步.目前,找矿进入了“攻深探盲,寻找大矿富矿”的高难度阶段,半世纪前在地表上看见岩石露头来寻找金属矿床,根据油苗来寻找石油,而现在则必须发展仪器设备,借助地球物理高科技来攻深探盲寻找大矿、富矿.另外,地球物理仪器不仅仅可以用于找矿找油,而且在国防上有很重要而广泛的应用.我们应该充分认识到发展地学仪器的重要性,大力推广自主创新研发地球物理仪器设备,时不我待,到时候了!
改革开放改变了中国,使中国的经济腾飞.然而30多年来,在很大程度上,中国的地球物理仪器却偏离了自我发展的正确轨道,陷入了“引进---落后---再引进---更落后”的恶性循环中,中国地球物理仪器研发的缺失已有目共睹.上世纪80年代初期,我代表地质部向TexasInstrument购买DFS5数字地震仪,当时地质部欲购一百台,再加上零配件是96万元/台,而石油部又添购两百台,共计三百台仪器,我们竟然把濒临破产的Texas Instrument给救活了.我们能够救活国外的仪器公司,为何不把中国自己的地学仪器研发出来并推广应用?
这些年的严峻现实值得我们深刻反省与思考.科学发展观既要求讲科学,还要讲发地球物理学报(ChineseJ.Geophys.)56卷展,我们需要发展自己的地学仪器,例如适合中国地质环境条件的可控震源和万道以上的数字地震仪,以发展地球立体探测技术.2006年,我在《科学时报》上提出“仪器问题不解决,就无法实现地学现代化”,并指出我国应走自主创新之路,“要加强地球科学仪器领域生力军的培养,人才是地球科学仪器发展的永动机”.现在看来,我们的中国梦已经引起了国家层面的重视,使得近年来中国地球物理仪器研发领域已享有一定的政策性倾斜和国家支持.
2006年《国务院关于加强地质工作的决定》中明确提出:“实施地壳探测工程,提高地球认知、资源勘查和灾害预警水平.提升地质装备水平,提高现有地质装备利用的效率,增强矿产资源勘查核心技术和关键装备的自主研究开发能力.加强重点实验室、工程技术研究中心、野外长期观测站网等科技平台建设.充分发挥地质类高等院校和科研机构在地质科技领域的作用”.同时,国务院制定的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》也明确提出:“重视科学仪器与设备对科学研究的作用,加强科学仪器设备及检测技术的自主研究开发”.这些国策都为地学仪器的向前发展提供了中长期的政策保障.
近年来,国家科技专项、国家863计划和国家自然科学基金等均在地学仪器研发方面设立了研究项目,充分显示出我国对高端地学仪器研发的重视.我国的地学仪器研发人员正面临着前所未有的机遇和挑战.目前,国内从事地学仪器研发的单位越来越多,中国科学院地质与地球物理研究所、吉林大学、中国地质大学、成都理工大学、长江大学、中国科学院电子学研究所、中石油、中石化等多家单位都积极为地学仪器研发事业提供人员和经费的支持,共同肩负起振兴中国地学仪器装备的重任.明显看出,任务艰巨,尤其是年轻的研发人员,任重而道远!衷心希望我国能够研发出先进的地学仪器,摆脱高端地学仪器严重依赖进口的困境,为满足基础地学以及资源、能源、环境、国防安全等需求做出应有的贡献.期待有朝一日,中国的地学仪器走向国际市场.2012年9月在北京召开了《中国国际地球物理仪器及应用学术研讨会》,会议以“发展地球立体探测技术,提高地学仪器装备水平”为宗旨,取得了圆满的成功,充分展示了我国在地学仪器研制开发方面的重要成果.
《地球物理学报》非常关注我国地学仪器的进步与发展,持续跟踪国家相关重大研究项目的研究进程,及时报道地学仪器领域的创新性成果.本期专栏中,我们从相关国际会议和重大项目论文中择优选出15篇力作,奉献给读者[1-15],从海、陆、空层面展示我国地球物理仪器方面的最新研究成果.我们还将陆续刊登该领域的优秀论文,为我国地球科学发展服务.
特别感谢为本专栏的出版付出大量心血的中国地质大学邓明教授、吉林大学林君教授和中国科学院地质与地球物理研究所底青云研究员.
[1] | 邓明, 魏文博, 盛堰, 等. 深水大地电磁数据采集的若干理论要点与仪器技术. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3610–3618. Deng M, Wei W B, Sheng Y, et al. Several theoretical points and instrument technology of magnetotelluric data acquisition in deep water. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3610-3618. DOI:10.6038/cjg20131102 |
[2] | 林君, 蒋川东, 林婷婷, 等. 地下工程灾害水源的磁共振探测研究. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3619–3628. Lin J, Jiang C D, Lin T T, et al. Underground Magnetic Resonance Sounding (UMRS) for detection of disastrous water in mining and tunneling. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3619-3628. DOI:10.6038/cjg20131103 |
[3] | 底青云, 方广有, 张一鸣. 地面电磁探测系统(SEP)研究. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3629–3639. Di Q Y, Fang G Y, Zhang Y M. Research of the Surface Electromagnetic Prospecting (SEP) system. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3629-3639. DOI:10.6038/cjg20131104 |
[4] | 嵇艳鞠, 王远, 徐江, 等. 无人飞艇长导线源时域地空电磁勘探系统及其应用. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3640–3650. Ji Y J, Wang Y, Xu J, et al. Development and application of the grounded long wire source airborne electromagnetic exploration system based on an unmanned airship. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3640-3650. DOI:10.6038/cjg20131105 |
[5] | 林婷婷, 蒋川东, 齐鑫, 等. 地面磁共振测深分布式探测方法与关键技术. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3651–3662. Lin T T, Jiang C D, Qi X, et al. Theories and key technologies of distributed surface magnetic resonance sounding. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3651-3662. DOI:10.6038/cjg20131106 |
[6] | 朱凯光, 贾正森, 王言章, 等. 油田压裂井地电法双参数联合监测技术与仪器研究. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3663–3672. Zhu K G, Jia Z S, Wang Y Z, et al. Research on borehole-surface joint electrical double-parameter monitoring for the hydraulic fracturing in oilfields. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3663-3672. DOI:10.6038/cjg20131107 |
[7] | 李怀良, 庹先国, 刘明哲. 无线遥测式数字地震仪关键技术. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3673–3682. Li h l, Tuo X G, Liu M Z. Key techniques of wireless telemetry digital seismograph. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3673-3682. DOI:10.6038/cjg20131108 |
[8] | 朱万华, 底青云, 刘雷松, 等. 基于磁通负反馈结构的高灵敏度感应式磁场传感器研制. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3683–3689. Zhu W H, Di Q Y, Liu L S, et al. Development of search coil magnetometer based on magnetic flux negative feedback structure. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3683-3689. DOI:10.6038/cjg20131109 |
[9] | 赵春蕾, 卢川, 郝天珧, 等. 高精度组合式轻便小型可控震源的研究. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3690–3698. Zhao C L, Lu C, Hao T Y, et al. A study of the high-precision modular lightweight small vibrator. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3690-3698. DOI:10.6038/cjg20131110 |
[10] | 张启升, 邓明, 刘宁, 等. 投弃式海流电场剖面仪研制. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3699–3707. Zhang Q S, Deng M, Liu N, et al. Development of the expendable current profiler. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3699-3707. DOI:10.6038/cjg20131111 |
[11] | 王猛, 张汉泉, 伍忠良, 等. 勘查天然气水合物资源的海洋可控源电磁发射系统. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3708–3717. Wang M, Zhang H Q, Wu Z L, et al. Marine controlled source electromagnetic launch system for natural gas hydrate resource exploration. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3708-3717. DOI:10.6038/cjg20131112 |
[12] | 陈凯, 景建恩, 魏文博, 等. 海洋拖曳式水平电偶源数值模拟与电场接收机研制. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3718–3727. Chen K, Jing J E, Wei W B, et al. Numerical simulation and electrical field recorder development of the marine electromagnetic method using a horizontal towed-dipole source. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3718-3727. DOI:10.6038/cjg20131113 |
[13] | 万玲, 林婷婷, 林君, 等. 基于自适应遗传算法的MRS-TEM联合反演方法研究. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3728–3740. Wan L, Lin T T, Lin J, et al. Joint inversion of MRS and TEM data based on adaptive genetic algorithm. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3728-3740. DOI:10.6038/cjg20131114 |
[14] | 王琦, 林君, 于生宝, 等. 固定翼航空电磁系统的线圈姿态及吊舱摆动影响研究与校正. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3741–3750. Wang Q, Lin J, Yu S B, et al. Study on influence and correction of coil attitude and bird swing for the fixed-wing time-domain electromagnetic system. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3741-3750. DOI:10.6038/cjg20131115 |
[15] | 真齐辉, 底青云, 刘汉北. 励磁控制的CSAMT发送机若干技术研究. 地球物理学报 , 2013, 56(11): 3751–3760. Zhen Q H, Di Q Y, Liu H B. Some studies on CSAMT transmitter with excitation control. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2013, 56(11): 3751-3760. DOI:10.6038/cjg20131116 |