星載成像光譜儀、機(jī)載成像光譜儀、無(wú)人機(jī)(飛艇)成像光譜儀、地面便攜式地物波譜儀、地下巖心掃描儀構(gòu)成了對(duì)地立體探測(cè)技術(shù)手段。相比通用分析儀器，這些名詞似乎不是那么熟悉，但是它們卻廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和海洋領(lǐng)域，特別是在地質(zhì)勘察領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　近年來(lái)在國(guó)家、部門(mén)和地調(diào)專項(xiàng)支持下，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心研發(fā)了除星載以外的所有儀器，大部分儀器實(shí)現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化，為地質(zhì)科研和找礦提供了有力支撐，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

　　什么是高光譜儀器?我國(guó)在高光譜探測(cè)儀的研發(fā)過(guò)程中都取得了哪些成果?與國(guó)外的技術(shù)還有哪些差距?這里，儀器信息網(wǎng)特別邀請(qǐng)南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所修連存研究員給大家一一解答。

南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所修連存研究員

　　從南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所研究員到南京中地儀器有限公司總經(jīng)理，修連存研究員一直致力于儀器研制、實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法的開(kāi)發(fā)及地質(zhì)勘查技術(shù)的研究，至今已主持各類調(diào)查與研究項(xiàng)目數(shù)十項(xiàng)。現(xiàn)主要承擔(dān)由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《機(jī)載成像光譜儀》和國(guó)家重大儀器專項(xiàng)《巖心光譜掃描儀研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化》的研究。

　　在多年國(guó)產(chǎn)儀器開(kāi)發(fā)和推廣的過(guò)程中，修連存研究員不僅研制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的X射線衍射儀，推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)化儀器的發(fā)展;而且在國(guó)內(nèi)首次研制成功并推廣便攜式近紅外礦物分析儀，其中部分產(chǎn)品已出口，為我國(guó)地質(zhì)勘查技術(shù)提供了新的方法，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

　　“國(guó)產(chǎn)高光譜探測(cè)儀約占20%市場(chǎng)份額“

　　儀器信息網(wǎng)：什么是高光譜技術(shù)?

　　修連存：通常在可見(jiàn)光-短波近紅外(400nm-2500nm)范圍內(nèi)，低于100波段稱為多光譜，大于100波段稱為高光譜，大于1000波段稱為超光譜。隨著技術(shù)發(fā)展，目前已經(jīng)能夠做到上千波段。波段越多，被測(cè)物質(zhì)信息含量越多，但數(shù)據(jù)質(zhì)量越下降，因此，根據(jù)需求來(lái)確定波段數(shù)非常必要，可以盡量提高信噪比。

　　目前，我國(guó)高光譜儀與國(guó)外相比，主要差距還是數(shù)據(jù)質(zhì)量，但經(jīng)過(guò)多年來(lái)的努力，這種差距逐漸縮小，有的儀器數(shù)據(jù)質(zhì)量已經(jīng)超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品。

　　儀器信息網(wǎng)：目前普遍應(yīng)用的高光譜對(duì)地探測(cè)技術(shù)都包括哪些?

　　修連存：目前高光譜對(duì)地探測(cè)技術(shù)包括衛(wèi)星載荷的多光譜和高光譜成像儀、機(jī)載高光譜成像儀、無(wú)人機(jī)微型成像高光譜儀、地面地物波譜儀和地下巖心光譜掃描儀等，以上這些儀器構(gòu)成了高光譜遙感對(duì)地立體探測(cè)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在地質(zhì)、環(huán)境、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和城市生態(tài)等領(lǐng)域。

　　儀器信息網(wǎng)：以上技術(shù)中，我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)占比情況如何?

　　修連存：目前，我國(guó)高光譜儀器大部分依賴進(jìn)口，特別是一些短波近紅外和熱紅外成像設(shè)備對(duì)我國(guó)禁運(yùn)?，F(xiàn)階段，國(guó)產(chǎn)高光譜探測(cè)儀器約占20%市場(chǎng)份額。當(dāng)然，隨著儀器的成熟和國(guó)家政策的改革，這一比例會(huì)逐年提高。

　　近年來(lái)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心在科技部、國(guó)土資源部和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局支持下成功地研制了機(jī)載成像光譜儀、微型成像光譜儀、地物波譜儀、巖心光譜掃描儀和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件。除機(jī)載成像光譜儀樣機(jī)外，其它儀器均進(jìn)行了產(chǎn)品化，并成功進(jìn)入了市場(chǎng)。

　　多項(xiàng)成果落地開(kāi)花 填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白

　　儀器信息網(wǎng)：能否分享一下國(guó)產(chǎn)高光譜探測(cè)儀的研發(fā)歷程?都取得了哪些成果?

　　修連存：上個(gè)世紀(jì)九十年代，第一臺(tái)用于礦物分析的PIMA儀(便攜式短波紅外礦物分析儀)在澳大利亞誕生，它的誕生，打破了傳統(tǒng)的地質(zhì)礦物分析方法，實(shí)現(xiàn)了礦物分析定量化，從而帶來(lái)了地質(zhì)研究和地質(zhì)找礦技術(shù)的革命。礦物分析儀在地質(zhì)領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括礦物識(shí)別、蝕變礦物填圖、鉆孔和隧道(平硐)編錄、成礦作用的指示、成礦潛力評(píng)價(jià)、采礦中的品位控制和輔助遙感圖片的判別等。

　　2004年，國(guó)土資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局立項(xiàng)研制便攜式近紅外礦物分析儀，2006年完成樣機(jī)研制，2008年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，產(chǎn)品銷往國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，目前已發(fā)展到第四代產(chǎn)品;

　　2009年和2012年，在國(guó)土資源部公益基金和科技部重大儀器專項(xiàng)支持下，于2014年研制成功寬譜段地物波譜儀、巖心光譜掃描儀，2015年研制成功微型成像光譜儀，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，進(jìn)入市場(chǎng)銷售;

　　2009年，在國(guó)土資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局支持下，于2014年研制成功機(jī)載成像光譜儀樣機(jī)，并在新疆哈密進(jìn)行了試飛，驗(yàn)證了儀器性能和指標(biāo)，為后續(xù)產(chǎn)品化打下了基礎(chǔ)。

　　上述儀器研制成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，降低了采購(gòu)成本，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)推廣，推動(dòng)了高光譜探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

　　儀器信息網(wǎng)：是什么原因或者契機(jī)促使您選擇國(guó)產(chǎn)高光譜探測(cè)儀研發(fā)這樣的課題?都取得了哪些科研成果?未來(lái)有哪些研發(fā)計(jì)劃?

　　修連存：我從長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院儀器系畢業(yè)后被分配到地質(zhì)行業(yè)工作，從事過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，進(jìn)口儀器計(jì)算機(jī)升級(jí)改造和國(guó)家十五公關(guān)項(xiàng)目“X射線衍射儀研制”工作，積累了一些經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)。

　　2000年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京儀器研制中心成立。中心的主要目標(biāo)是依托自身人才和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研制適應(yīng)廣泛的分析儀器，開(kāi)展儀器的推廣應(yīng)用，培養(yǎng)人才。當(dāng)時(shí)，根據(jù)地質(zhì)需求，結(jié)合實(shí)際調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)高光譜對(duì)地觀測(cè)技術(shù)在國(guó)外剛剛興起，國(guó)內(nèi)還是空白，市場(chǎng)前景廣闊，經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)的探索，終于為我國(guó)高光譜探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)還采取國(guó)內(nèi)外技術(shù)聯(lián)合方式建立了兩個(gè)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以發(fā)展我國(guó)的高光譜事業(yè)。目前，我們已成功研制了機(jī)載成像高光譜儀、無(wú)人機(jī)小型成像高光譜儀、地物波譜儀、地下巖心掃描儀和礦物光譜分析專家系統(tǒng)，并進(jìn)行了高光譜信息提取方法研究和技術(shù)應(yīng)用示范。

　　未來(lái)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京儀器研制中心將在完善現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究熱紅外波段(7um-14um)系列高光譜儀，同時(shí)開(kāi)展相應(yīng)的技術(shù)方法研究，拓展高光譜對(duì)地探測(cè)技術(shù)的范圍。

　　儀器信息網(wǎng)：是什么原因促使您成立南京中地儀器有限公司?目前主營(yíng)業(yè)務(wù)有哪些?

　　修連存：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京儀器研制中心成立后，首次研制成功的是便攜式近紅外礦物分析儀。為了盡快實(shí)現(xiàn)成果產(chǎn)業(yè)化，2005年南京中地儀器有限公司成立。通過(guò)公司平臺(tái)對(duì)成果進(jìn)行工程化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、銷售和服務(wù)一條龍，搭建了產(chǎn)學(xué)研用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化和換代。

　　盡管由于體制機(jī)制的問(wèn)題，也曾出現(xiàn)過(guò)一些波折，但是在國(guó)家大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新方針指導(dǎo)下，在國(guó)家成果轉(zhuǎn)化法推出的背景下，公司機(jī)制還是堅(jiān)持下來(lái)了。目前公司產(chǎn)品有無(wú)人機(jī)微型成像高光譜儀、便攜式近紅外礦物分析儀、地面地物波譜儀、地下巖心光譜掃描儀和礦物光譜分析專家系統(tǒng)軟件，這些儀器只有南京中地儀器有限公司生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有其它機(jī)構(gòu)和廠家生產(chǎn)銷售(其它所售產(chǎn)品幾乎都是代理國(guó)外廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品)，特別是便攜式近紅外礦物分析儀在國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)了獨(dú)家生產(chǎn)，產(chǎn)品銷往國(guó)內(nèi)外。

　　總體來(lái)說(shuō)，我們依托公司平臺(tái)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，打破了體制障礙，較好地解決了成果轉(zhuǎn)化問(wèn)題，建立了這一行業(yè)高科技產(chǎn)業(yè)鏈，打造了光譜對(duì)地探測(cè)儀器系列產(chǎn)品。同時(shí)，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的技術(shù)推廣，我們的產(chǎn)品和技術(shù)也得到了地質(zhì)工作者的認(rèn)可，為地質(zhì)科研和找礦提供了有力支撐，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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寬譜段地物波譜儀???????????????????? 便攜近紅外礦物分析儀

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VNIR 微型成像光譜儀????????????????????SWIR 微型成像光譜儀

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巖心光譜掃描儀????????????????????????機(jī)載成像高光譜儀

　　便攜近紅外礦物分析儀已達(dá)到或超過(guò)國(guó)外水平

　　儀器信息網(wǎng)：相對(duì)于進(jìn)口產(chǎn)品，目前國(guó)產(chǎn)高光譜探測(cè)儀的技術(shù)水平如何?

　　修連存：近年來(lái)，隨著技術(shù)進(jìn)步和國(guó)家科研投入的增加，國(guó)產(chǎn)高光譜探測(cè)儀器技術(shù)指標(biāo)與國(guó)外技術(shù)指標(biāo)的差距越來(lái)越小，比如我們生產(chǎn)的便攜式近紅外礦物分析儀、微型成像光譜儀和巖心光譜掃描儀等的技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)國(guó)外水平。相對(duì)來(lái)說(shuō)，其它儀器還有一定的差距，主要是數(shù)據(jù)質(zhì)量還有待提高，這需要經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程。

　　儀器信息網(wǎng)：您在國(guó)內(nèi)首次研制成功并推廣便攜式近紅外礦物分析儀，請(qǐng)介紹一下技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及目前的應(yīng)用和銷售情況?下一步的研發(fā)計(jì)劃?

　　修連存：目前便攜式近紅外礦物分析儀國(guó)際上只有南京中地儀器有限公司獨(dú)家生產(chǎn)，產(chǎn)品除供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，還銷往澳大利亞、加拿大、緬甸、印尼和蒙古等國(guó)。

　　該儀器采用T型分光技術(shù)，具有體積小、重量輕、便于攜帶等特點(diǎn)，儀器配有專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，可實(shí)現(xiàn)野外和室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)巖石無(wú)損定性和定量分析，還可用于珠寶鑒定和藥品原材料檢測(cè)。此外，該儀器已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家專利。

　　儀器信息網(wǎng)：國(guó)產(chǎn)高光譜探測(cè)儀要想得到進(jìn)一步發(fā)展，有哪些問(wèn)題亟待解決?

　　修連存：高光譜探測(cè)儀是一種高科技產(chǎn)品，涉及到光學(xué)、機(jī)械、電子、軟件、技術(shù)方法和應(yīng)用等學(xué)科，以往注重硬件研究，忽視了技術(shù)方法和應(yīng)用，造成了儀器研制成功之后不知怎樣應(yīng)用的尷尬局面。

　　我的體會(huì)是：儀器硬件和應(yīng)用方法各占50%比例，以滿足需求為條件，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量為主線，避免片面追求指標(biāo)而無(wú)法應(yīng)用的情況發(fā)生。

　　一個(gè)國(guó)產(chǎn)儀器開(kāi)發(fā)者的心聲

　　儀器信息網(wǎng)：當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)儀器與進(jìn)口儀器的差距大家有目共睹，為此也引起了一次又一次的相關(guān)探討，特別是在成果轉(zhuǎn)化方面一直有諸多嘆息。作為一位一直致力于國(guó)產(chǎn)儀器開(kāi)發(fā)的科研工作者，您對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器的現(xiàn)狀有什么樣的評(píng)價(jià)?在成果轉(zhuǎn)化方面有哪些需要注意的事項(xiàng)?

　　修連存：目前國(guó)產(chǎn)儀器發(fā)展迅速，但是仍在低端儀器徘徊，高端儀器依賴進(jìn)口，用戶喜歡購(gòu)買進(jìn)口儀器，這就需要國(guó)家政策強(qiáng)力引導(dǎo)。

　　另外，科研成果與生產(chǎn)對(duì)接嚴(yán)重脫節(jié)，缺乏資本運(yùn)作機(jī)制，最近國(guó)家出臺(tái)了成果轉(zhuǎn)換法，解決了科研成果轉(zhuǎn)化體制機(jī)制問(wèn)題，但還需要單位領(lǐng)導(dǎo)克服舊觀念，真正落實(shí)到位，同時(shí)改變科技人員評(píng)價(jià)機(jī)制，從發(fā)表論文和獲獎(jiǎng)檔次作為考核指標(biāo)，轉(zhuǎn)變?yōu)榭?jī)效考核，真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化。

　　儀器信息網(wǎng)：在國(guó)產(chǎn)儀器研發(fā)和推廣的道路中必然需要克服很多困難，您是如何做到的?想必您一定有很多切身體會(huì)，可否給大家分享一些，與大家共勉?

　　修連存：首先認(rèn)準(zhǔn)市場(chǎng)，市場(chǎng)是決定儀器研發(fā)和推廣成敗的關(guān)鍵，沒(méi)有市場(chǎng)的儀器是無(wú)法發(fā)展前途的；另外就是持之以恒，保持團(tuán)隊(duì)穩(wěn)定，給團(tuán)隊(duì)一個(gè)良好的科研環(huán)境，合理的待遇；再就是利益共享，共同發(fā)展。

合影

撰稿編輯：葉建