CN105705967A

CN105705967A - 用于对放射性矿产进行航空勘测或绘制的系统和方法

Info

Publication number: CN105705967A
Application number: CN201480040008.9A
Authority: CN
Inventors: 卡伊·伊斯顿·赫丁; 柯蒂斯·迈克尔·赛斯
Original assignee: SPECIAL PROJECTS Inc; Fission 30 Corp
Current assignee: SPECIAL PROJECTS Inc; Fission 30 Corp
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-06-22
Also published as: US20160154140A1; WO2015006868A1; AU2014292775A1; CA2918165A1

Abstract

用于使用具有至少一个辐射探测器元件的飞行器对任何表面或地下放射性地质矿产的地理区域进行航空勘测的方法包括：a)使飞行器以30m/s到60m/s的对地速度以及在地面上方10m到20m的飞行高度处在待勘测地理区域上方飞行；b)在使飞行器在地理区域的至少一部分上方飞行时使用至少一个辐射探测器元件获取一系列辐射信号数据；和c)存储获取的一系列辐射信号数据。还提供了用于执行该方法的系统。

Description

用于对放射性矿产进行航空勘测或绘制的系统和方法

对现有申请的交叉引用

本申请基于巴黎公约要求在2013年7月15日提交的美国申请第61/846,543号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般性地涉及地质勘测系统和方法。特别地，本发明涉及用于勘测地理区域并且探测和/或绘制放射性地质矿产、例如巨石和石堆的位置的机载系统和方法。在一个方面，本发明具有探测铀矿方面的用途。

背景技术

近来，通过使配备有体积为32到48升的大型探测器的固定翼飞行器在80m到150m的高度处和以大于220km/hr的速度在待勘测地理区域上方飞行来航空勘探放射性矿产。但是，以这种方式采集的数据通常由于测量的大的覆盖区以及产生的背景信号比(或信噪比)而不允许探测局部地质矿产、例如巨石和岩石堆。

使用直升飞机的勘测方法提供了沿着丘陵和山区中的地形飞行的更佳能力，但是被性能和根据飞行器工作的方式以为了探测局部地质矿产(例如巨石和石堆)所需的地面高度进行飞行的安全考虑所限制。直升飞机能够低速飞行，但是安全考虑和工作范围限制通常限制了直升飞机在局部勘测中的使用。通常，在采矿应用中，仅在由于陡峭地形而阻止固定翼工作或需要在飞行器下方和远离飞行器以长线方式拖曳其他传感器的组合的情况下才使用直升飞机。

传统的勘测系统虽然利用通常包括16和32升探测器体积的大型探测器系统，但是缺少以探测巨石和石堆所需的方式采集和编译机载数据所需的数据获取工具和电子导航。

在本领域中已知多种勘测方法和系统。在以下美国专利中公开了这些已知方法和系统中的一些：5,214,281、5,371,358、5,585,628、6,727,505和7,365,544。

需要改进的机载勘测系统和方法，其产生发现期望的地质矿产、特别是包括放射性材料的矿产的更精确的手段。这种放射性材料包括铀。

发明内容

在一个方面，提供了用于对地下放射性矿产区域进行航空勘测的方法和系统。系统包括在飞行器、优选是固定翼飞机上设置的一个或更多个辐射探测器元件。系统可以包括数据采集、存储和处理设备以及相关软件。

在一个方面，提供了用于使用具有至少一个辐射探测器元件的飞行器对表面或地下放射性地质矿产的地理区域进行航空勘测的方法，所述方法包括以下步骤：

a)使飞行器以30m/s到60m/s的对地速度以及在地面上方10m到20m的飞行高度在待勘测地理区域上方飞行；和

b)使用至少一个辐射探测器元件获取一系列辐射信号数据。

在另一方面，所述方法包括以下步骤：

a)识别一系列辐射信号数据中的、总计数大于阈值总计数并且元素计数中的至少一个大于相应阈值元素计数的数据点；

b)将在步骤a)中识别的数据点标记为“高优先级”点；

c)识别一系列辐射信号数据中的、总计数大于阈值总计数并且元素计数中没有一个大于相应阈值元素计数的数据点；

d)识别一系列辐射信号数据中的、总计数小于或等于阈值总计数并且元素计数中的至少一个大于相应阈值元素计数的数据点；

e)将在步骤c)或d)中识别的任何数据点标记为“低优先级”点；和

f)使用第一标识绘制对应于“高优先级”数据点的地理坐标并且使用第二标识绘制对应于“低优先级”数据点的地理坐标。

在另一方面，提供了用于对通过使用具有至少一个辐射探测器元件的飞行器对任何表面或地下放射性地质矿产的地理区域进行航空勘测而获取的一系列辐射信号数据进行处理和绘制的方法，所述方法包括以下步骤：

b)将在步骤a)中识别的数据点标记为“高优先级”点；

在另一方面，提供了对表面或地下放射性地质矿产的地理区域进行航空勘测的系统，所述系统包括：

a)飞行器，其被适配为以30m/s到60m/s的对地速度以及以地面上方10m到20m的飞行高度在待勘测地质区域上方飞行；和

b)至少一个辐射探测器元件，其被适配为获取一系列辐射信号数据。

在另一方面，所述系统还包括具有一个或更多个有形计算机可读存储介质的至少一个处理器，在有形计算机可读介质上存储有数据处理模块，数据处理模块用于：

b)将在步骤a)中识别的数据点标记为“高优先级”点；

附图说明

在参照附图的以下详细描述中本发明的这些和其他特征会变得更加明显，在这些附图中：

图1是对表面目标在不同飞行高度处探测的计数的模拟响应曲线。

图2是对埋藏在1cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处探测的计数的模拟响应曲线。

图3是对埋藏在10cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处探测的计数的模拟响应曲线。

图4是对埋藏在10cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处探测的、考虑了背景噪声的计数的模拟响应曲线。

图5A是对埋藏在1cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处以1Hz的采样率探测的计数的模拟响应曲线。

图5B是对埋藏在1cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处以5Hz的采样率探测的计数的模拟响应曲线。

图6A是对埋藏在10cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处以1Hz的采样率探测的计数的模拟响应曲线。

图6B是对埋藏在10cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处以5Hz的采样率探测的计数的模拟响应曲线。

图7A是对埋藏在10cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处以1Hz的采样率探测的、考虑了背景噪声的计数的模拟响应曲线。

图7B是对埋藏在10cm的土壤之下的目标在不同飞行高度处以5Hz的采样率探测的、考虑了背景噪声的计数的模拟响应曲线。

图8是图示了根据一个实施例的、用于处理一系列辐射数据以识别和绘制地质矿产地理位置的方法的流程图。

图9是示出了在一个实施例中的获取的辐射数据的表格。

图10是示出了在一个实施例中“高优先级”点和“低优先级”点的地理位置的地图。

具体实施方式

为了使用机载系统探测、识别和/或定位局部的表面和地下放射性地质矿产，以下必须发生：由矿体或目标(例如巨石或石堆)发出的辐射必须行进穿过矿体和任何阻碍物(包括地面、植被和空气)；必须避免辐射被阻碍物捕获，这是由于每个阻碍物增加了辐射、通常是伽马射线形式的辐射会被捕获且不连续的可能性；所述辐射在其最终到达配备有至少一个辐射探测器的飞行器时必须被探测器完全捕获以测量使辐射被发射的事件的量级。在一个优选实施例中，辐射探测器包括闪烁器和光传感器(例如光电倍增器或光电二极管)，所述闪烁器在受电离辐射(例如伽马辐射)冲击时发光，所述光传感器用于感测所述闪烁器何时发光和发射多少光。在该实施例中，所述闪烁器必须足够大以充分地捕获电离辐射，这是由于在没有足够厚度的情况下，辐射不会被完全捕获并且不能测量事件的量级。在辐射被闪烁器捕获时，闪烁器由于所述捕获而发射的光子的数量由所述光传感器来计数。所采集的计数然后被累计来以规律间隔产生光谱。

在本发明的一个方面，对光电倍增器的输出进行采样的数据获取系统以非常高的速率(例如80MHz)工作。这样，本发明的方法和系统能够有效地捕获引起事件的每个辐射并且产生任何输出累计采样率。

在本发明的一个方面，所采集的计数每秒被累计至少一次(即，以大于1Hz的采样率)。这能够被称为后处理的累计采样率。在一个优选实施例中，所采集的计数每秒被累计至少五次(即以5Hz或更大的采样率)。一旦产生期望的光谱，就选择光谱内的至少一个窗口或范围用于监控目的，其对应于三个自然发生的目标放射性元素中的至少一个的辐射能：钾-40(K⁴⁰)、铀-238(U²³⁸)和钍-232(Th²³²)。在一个优选实施例中，对应于全部三个目标放射性元素的窗口或范围被监控。在一个优选实施例中，剥离过程被使用来从正被监控的窗口或范围中的至少一些移除规定数量的计数，以消除窗口之间的任何已知的重叠计数。得到的输出为对于每个放射性元素在地面处的辐射浓度的估值。

在探测局部地质矿产(例如巨石和石堆)中出现的一个困难在于这些矿产仅代表系统探测到的计数的小部分。缓解该问题的一个方式在于减小勘测的整体面积，从而增大属于这些矿产的总计数的百分比。这可以以两种方式来实现。第一种方式是通过将探测器组装成阵列，使得一些探测器被定位在中心位置并且被周围的探测器有效地阻隔以防止探测以锐角朝向探测器行进的辐射。该配置使得中心探测器仅探测从更小的有效区域发出的辐射。在一个优选实施例中，探测器被配置为4x4阵列，从而使得12个外围探测器能够阻隔以锐角入射的辐射到达4个中心探测器。另外，符合和反符合的计数器可以被用于减小由不直接穿过探测器底部的辐射或没有被闪烁器完全捕获的辐射导致的计数的数量。减小勘测区域的第二种方式是通过改变飞行高度，这是由于被勘测的区域随着飞行器高度降低而自然减小。据估计，勘测区域的直径为高度的大约四倍。

在探测局部地质矿产中出现的另一困难在于探测系统的空间分辨率。如在本领域中众所周知的，空间分辨率受许多因素影响、例如被勘测的陆地区域和辐射必须穿透以到达探测器的障碍物的存在。这些障碍物包括例如土、石头、植被、水、雪和空气。如下所述，辐射随着行进穿过这些障碍物而变得衰减，从而导致在穿过障碍物时更小的计数。另外，如会变得明显的，辐射为了到达探测器而必须行进穿过这些障碍物的距离越长，信号会越衰减。因此，总之，在较高高度处获取的数据的空间分辨率差。特别地，由于空气是不良衰减体并且由于在高的高度下伽马射线必须行进穿过污物/水/雪的距离减小，因此能够获得来自远距离源的辐射。但是，在较低的高度下，已经发现可以利用该衰减效应以通过平衡衰减效应的益处及其限制来增大探测系统的空间分辨率。

辐射穿过介质的衰减由如下所示的简单指数方程来控制：

C_{o u t} = C_{i n} e^{(- \frac{d}{T V L})}

其中，C_out表示离开介质的计数，C_in表示进入介质的计数，d是厚度而TVL是“十分之一值的层厚度”，其为90％的计数被衰减时所在的厚度。例如，众所周知，空气的TVL值为大约340m而水的TVL值为大约18cm。但是，如本领域技术人员会理解的是，TVL值是材料密度、材料的分子结构和穿过材料的伽马射线或X射线的能量的函数。

基于上述方程，执行了计算机模拟以确定对于表面目标以及对于埋藏在1cm和10cm处的地下目标的计数的曲线。对于1m、10m和50m的探测器高度执行每个模拟，并且这些模拟的结果在图1到4中示出。还应注意的是，为了简单起见，执行这些模拟以模拟在具有无限体积和无限采样率的探测器被用来探测的情况下探测的曲线。如果探测器不移动或者移动得非常慢，那么该情况实际上是可以利用有限体积系统实现的。

如图1所示，在任意高度处表面目标在距离源大于200米的水平距离处被强烈地探测到。但是，应注意的是，除了在极其荒芜的环境中并且仅在目标位于地面上方而不是埋入其中时之外，表面目标很少存在。通常不是这种情况，这是由于各种阻碍物和地形变化阻隔辐射到探测器的路径。另外，如果遇到表面目标，那么空间分辨率会大大地受损害，这是由于来自间隔小于200米的多个表面目标的计数会被累加而产生将表面目标位置指示在实际目标位置之间的某个地点处的曲线。但是，该类型的影响利用背景和表面辐射而被观测到。

图2示出了在目标被埋藏在土壤表面下1cm处时的模拟曲线，并且其清楚地示出了在较低高度下地面衰减的影响。基于该模拟，在地面上行走的人利用探测器能够从离目标大约25m的水平距离处探测目标。如从模拟曲线能够看出的，峰值在探测器位于1m的高度时较窄，但是随着在地面上方的探测器高度的增大而快速地变宽。这是由于在较低高度下，从目标发出的辐射必须相对于地面以浅角行进穿过土壤以到达与目标水平间隔开的探测器。辐射必须行进穿过土壤的长距离导致强衰减以及由此少的计数。但是，在维持相同高度同时使探测器更靠近目标时，辐射必须行进穿过土壤的距离由于目标和探测器之间的路径角度变化而快速地减小，从而降低了衰减度并且产生更高的计数。在较高高度下该影响不那么明显，这是因为与低高度情况相比，由于探测器的水平运动而产生的、目标和探测器之间的路径角度变化是不那么显著的。即便如此，仍然存在从多个目标探测的计数会结合而掩盖各目标的位置的问题。

图3示出了在目标被埋藏在10cm的土壤下时的模拟曲线。在该深度下，该曲线比图2的曲线窄得多。在地面上行走的人利用在1米高度处的探测器会需要在目标的几米内以对其进行探测，而在10米处飞行的飞机将能够在距离目标大约25米处对其进行探测。

图4示出了在背景噪声被加入模拟时的模拟曲线。此处，在探测器在地面上方仅1米时目标是能够易于识别的；但是，在更高高度下，许多小的异常值累加以而产生不正确的峰值，这使得难以识别目标的实际位置。该影响在探测器在地面上方50米高度处飞行的情况下是特别明显的。

基于图1到4所示的模拟结果，会发现在探测器在1米高度处飞行时获得最佳空间分辨率。但是，普通飞行器不具有无限体积系统，也不能在特定位置上方保持静止。而且，通过在1米高度处飞行，覆盖范围被减小至几米，因此对于大区域来说，由于线间距(linespacing)不得不显著减小，因此生产率会非常低。

通过在模拟中考虑“现实”因素(例如有限体积、速度和数据采样率)，能够获得更精确的模拟曲线响应。那些模拟结果在图5A到7B中示出。

图5A和5B示出了如应该以两个采样率1Hz和5Hz测量和采样的模拟的系统真实响应。1Hz的采样率通常用于大多数系统，这是由于其提供了计数和空间分辨率之间的良好平衡。但是，当在目标上的时间(即，探测器被定位在目标上方的时间量)减少时或者当存在地面衰减效应时，该采样率变得不那么合适。

图6A和6B示出了对埋藏在10cm深度处的目标模拟的系统真实响应。如图6A所示，1Hz的采样率不足以清楚地识别目标位置，这是由于在对地速度为50m/s时达到1秒的误差会导致达到50米的误差。另一方面，如图6B所示，当使用5Hz的采样率时，能够在高度中的任一个处以仅大约10米的小误差范围识别目标位置。

图7A和7B示出了在考虑了低水平的背景辐射时模拟的被埋藏目标的真实响应。在图7A所示的模拟结果中，在更高高度处噪声累计影响产生假峰值，其在以1Hz采样时表现为与真峰值相似。在图7A和7B中，在与1m高度(其为真的最佳表示)相比时，假峰值在7秒和18秒的时刻被记录。1Hz的采样率还将由在1米高度处的目标产生的峰值高度降低到几乎不能与背景区别开的点。但是，如图7B所示，使用5Hz的采样率获取的数据是改进的，这是由于至少在低高度处能够区别开假峰值和真峰值。但是，在探测器过低飞行时能够探测的计数存在显著的损失。这是由于如图7B所示，在低高度处在目标上方的时间急剧减少到使得来自目标的计数在1米的水平处几乎不能被区别开的程度。

基于以上分析和支持测试数据，确定了飞行的最佳范围以及获取参数。在一个实施例中，最佳飞行高度被确定为在地面上方10米到20米，而最佳对地速度或飞行速度被确定为30到60m/s。在一个优选实施例中，最佳飞行高度被确定为在地面上方10米到15米。还在一个优选实施例中，最佳对地速度或飞行速度被确定为45到55m/s。对于探测器获取参数，在一个优选实施例中，用于一个或更多个探测器的最佳采样率被确定为5Hz。在4x4阵列的16个1升NaI(Ti)(掺杂有铊的碘化钠)探测器被用于勘测的实施例中，5Hz的采样率是特别适用的。这种探测器使用NaI晶体用于闪烁计数。如本领域中已知的，在暴露于伽马辐射时，NaI晶体发光，所发射的光的量或强度与沉积在晶体中的伽马辐射能的量成比例。虽然可以在以更低高度飞行时使用更大的探测器阵列以及更快的采样率，但是会需要更大的飞行器来运载该更大的阵列并且这种飞行器通常不能在这种低高度处飞行。可替代地，飞行器可以以减小的采样率更慢地飞行，以在更长时间段内获得基本相同的结果。

还存在许多系统设计和数据处理方法，它们可以被用于提高数据质量以及用于识别和绘制放射性地质矿产的位置。

如前所述，在一个实施例中，在本发明中使用较小的立方体探测器(大约1L大小)以提高光谱分辨率，从而使有限计数的使用最大化。使用这种探测器具有两个主要的优点。首先，探测器内的光脉冲必须行进穿过材料的距离导致量级的减小。因此，探测器越大/越长，近脉冲和远脉冲之间的差别越大。其次，探测器的小体积导致仅较少的脉冲累积或“脉冲积累”，从而降低了多个信号重叠的可能性。

另外，各种校准方法可以被用于采集数据之前和数据已经被采集之后(即在后处理阶段期间)，以提高所获取数据的精确度。

在一个实施例中，在磁变和热灵敏性方面对探测器进行校准。由于其使有限计数的使用最大化并且在钾计数上的校准由于较低计数率而通常是不精确的，因此这在提高小探测器的光谱稳定性方面是特别有用的。在一个优选实施例中，通过基于晶体的初始温度、探测器的表面温度(如下进一步讨论的代替晶体内部温度)和晶体的已知热性能来估算探测器中的晶体的核心温度，提高了热校准的精度。特别地，根据一个实施例，基于晶体的经验热模型根据探测器表面温度和先前的晶体温度来估算晶体的核心温度。在一个示例中，通过假设晶体的初始温度等于探测器的表面温度来确定晶体的初始温度，作为完全稳定系统的近似值。在另一示例中，基于通过使用静态源校准和已知的增益温度模型在校准期间测量的增益来确定晶体的初始温度。通过使用这些校准方法，减小了在探测器的外部或者表面处测量的温度与在辐射被捕获所在的晶核处的实际温度之间的可能差值。

在一个实施例中，所有原始计数数据被保存以减小在执行大量设备校准上花费的时间。保存原始计数数据使得能够在后处理期间对所有光谱再校准。因此，不必执行探测系统的大量日常校准检查。还已发现，对于大多数情况，适当的温度和磁补偿几乎完全消除了传感器中的漂移。

在一个优选实施例中，飞行器的对地速度以小于10％的变化被维持在恒定值，这是由于飞行器的速度决定了在目标上方的时间并且由此决定了从目标获得的计数的总数。另外，没有实用的方法以在不知道真实响应的情况下在后处理期间消除飞行器速度变化。还在一个优选实施例中，飞行器的高度被维持在相对恒定的水平，这是由于没有实用的方法对数据进行校正以消除高度变化。理想地，根据本发明的一个方面，飞行器的高度被维持为大约10m到15m。但是，实际高度必须考虑到树的高度。这样，在树比10到15米的期望高度更高的区域中，飞行器被维持在树高度上方大约10m或任何其他设定距离处的高度。

在本发明的一个方面，可能需要勘测较大地理区域。在这种情况下，配备有至少一个探测器的飞行器通常在待勘测区域的一部分上方飞行以从属于待勘测的整个地理区域的小地带获取数据。一旦飞行器到达带的边缘，飞行器就掉头并且飞行器的位置偏移，使得随后勘测与先前勘测的带相邻的邻近地带。飞行器这样持续对土地进行探测直到整个地理区域已经被探测为止。通常，每当地带已经被勘测，飞行器偏移的线宽度或距离应该不大于地带的宽度。在一个实施例中，线宽度为40米到80米。在一个优选实施例中，线宽度为40米到60米。在本发明的一个方面，线间距与勘测区域相关，所述勘测区域继而与进行测量所处的高度相关。例如，在第一勘测中，线宽度可以为50m，而对于后续或后来的勘测，线宽度可以减小到例如25m，以使读数重叠来验证潜在目标。

在一个优选实施例中，固定翼飞行器在地面上方10到15米的高度以50m/s的对地速度工作，同时运载辐射探测器阵列以勘测地理区域。在另一优选实施例中，以50米的飞行线间距进行的紧密的地形覆盖飞行被用于获取对来自辐射探测器阵列以及几个其他的补充数据源的数据进行的高速数字化和采样。在本发明的一个优选方面，以80Mhz的采样率对探测器采样，后处理累计采样率为5Hz。

在常规勘测方法中，飞行器必须仅在干燥的夏日期间飞行以限制地面上的降水量和空气中的湿度，这是由于这些因素导致衰减程度一天一天地显著变化。但是，在本发明的勘测方法中，这些限制通常不适用，这是由于空气中的湿度由于低飞行高度而在信号上具有微不足道的影响。另外，在一些情况下，由于土壤中的水分或雪的存在而产生的衰减实际上可能有益于对局部地质矿产的探测，这是由于它们提高了如前所述地获得的数据的空间分辨率。在一个示例中，地理区域在夏天被勘测并且在地面上存在大约1米厚的雪的冬天再次被勘测。当将冬天获取的数据与夏天从同一地理区域获取的数据进行比较时，由于由雪造成的衰减有所增加，这提高了信号空间分辨率，观测到峰值-背景比的大约25％的提高。

本发明的方法还提供了用于识别和绘制数据中的“热点”或异常值，其通常指示一个或更多个放射性地质矿产(例如巨石和石堆)的位置。

图8图示了根据一个优选实施例的用于处理和绘制一系列辐射信号数据的方法的流程图，所述一系列辐射信号数据已经通过使用具有至少一个辐射探测器元件的飞行器对任何表面或地下放射性地质矿产的地理区域进行航空勘测而获得。在一个优选实施例中，数据被构成为使得一系列辐射信号数据包含在飞行路径的一部分上方获取的全部辐射信号数据。例如，一系列辐射信号数据可以包含从对属于待勘测的整个地理区域的小地带的勘测中获取的全部辐射数据。这样，在两个或更多个地带被勘测以包围大地理区域的实施例中，从对每个地带的勘测中采集的辐射数据可以被存储为单独系列的辐射信号数据。另外，在一个优选实施例中，一系列辐射信号数据中的每个数据点与位置数据相关联，所述位置数据例如是获取数据点的地理位置的坐标或可以与飞行记录相关以识别获取数据点地理位置的时间戳。

在一个实施例中，每个数据点还包括测量结果，例如属于每种放射性元素的经校准的计数、可以使用系统的已知灵敏度系数计算的每种放射性元素以ppm(例如U_ppm、K_ppm、Th_ppm)为单位的等效地面浓度、每种放射性元素的百分比(例如K％)和总计数，所述总计数为每种放射性元素的经校准的计数之和。在一个方面，总计数为整个光谱之和，即，其通过将来自由所有探测器探测的每种放射性元素的计数加在一起来计算。但是，根据勘测地形和计数的数量，总计数可以通过将来自探测器中的仅一些的计数加在一起来计算。例如，假设已经探测到足够数量的计数，那么可以对于中心探测器和周围探测器计算单独的总计数，从而使得操作者能够至少估算辐射源相对于探测器位置的方向。类似地，可以对飞行器左侧的探测器和右侧的探测器等计算单独的总计数。在图9中示出了表示多个系列辐射信号数据的表格的示例。还会理解的是，在处理数据之前或之后可以进行各种校准和后处理步骤。这些可以包括但不限于：背景校正、剥离校正、高度校正和灵敏度校正。

返回图8，在步骤82中，识别一系列辐射信号数据中的、总计数大于阈值总计数并且元素计数中的至少一个大于相应阈值元素计数的任何数据点。在一个实施例中，阈值总计数为总计数的背景水平。在一个优选实施例中，阈值总计数为背景总计数加一个标准差。相似地，在一个实施例中，阈值元素计数为每种元素的背景元素计数。在一个优选实施例中，阈值元件计数为每种元素的背景元素计数加一个标准差。但是，会理解的是，可以替代地使用其他阈值总计数和阈值元素计数，例如相应背景计数加两个或三个标准差。

一旦这些数据点已经被识别，在步骤84中，它们就被标记为“高优先级”点(即“热点”)。如本领域技术人员会理解的，可以以许多种方式标记识别的数据点。这可以例如通过赋予对应于数据点优先级水平的数值或者通过在电子数据表中突出显示数据点来完成。

在步骤86中，识别一系列辐射信号数据中的、总计数大于阈值总计数并且元素计数中没有一个大于相应阈值元素计数的任何数据点。

相似地，在步骤88中，识别一系列辐射信号数据中的、总计数可以比得上阈值总计数并且元素计数中的至少一个大于相应阈值元素计数的任何数据点。

一旦这些数据点已经在步骤86和88中被识别，在步骤90中，所识别的数据点就被标记为“低优先级”点。

在步骤92中，与每个被标记的数据点相关联的位置数据被用于通过使用第一标识绘制在步骤84中被标记为“高优先级”的任何数据点的地理坐标并且通过使用第二标识绘制在步骤90中被标记为“低优先级”的任何数据点的地理坐标。

在具有多于一个系列的辐射信号数据的实施例中，对于每个系列的辐射信号数据重复以上步骤，直到如步骤94中指示地所有系列都已经被处理为止。

使用以上方法生成的地图的示例在图10中示出。在该图中，被标记为“高优先级”的数据点对应于被绘制为“＜1”的点，而被标记为“低优先级”的数据点对应于被绘制为“1-2”、“2-3”、“3-4”和“>4”的点。在一个实施例中，仅“高优先级”点被绘制以指示主要目标的地理坐标。但是，在一个优选实施例中，使用不同的标识将“高优先级”点和“低优先级”点两种点都标记在同一图上，从而使得勘测者能够观察到放射性地质矿产的位置走向并且由此帮助识别具有高度集中度的矿产的坐标。基于该信息，然后进行地面勘测以定位放射性矿产。在本发明的一个方面，热点信息通常覆盖总计数，但是也能够覆盖三元图(像素颜色基于为每种放射性元素分配RGB颜色表中的一部分)。在另一方面，能够基于各种其他数据(例如指示冰川冰的流动方向的图、沉积类型和厚度等)来对数据进行绘制。

图10还图示了遮掩巨石(被示出为轮廓)的大量低浓度放射线的影响。如果通过使飞行器在更高高度处飞行获取这些数据或者如果数据以更低的速率被采集，那么由于背景噪声的高变化性许多巨石可能是不能识别的。

如前所述，探测通过在飞行器上运载辐射探测器来进行。在一个实施例中，飞行器是直升飞机；但是，在一个优选实施例中，飞行器是固定翼飞机。

在本发明的一个方面，飞行器还可以包括以下中的至少一个或更多个：铅准直器、利用康普顿屏蔽层制成的伽马望远镜、以及诸如GPS、光泵浦磁力计、气压计、温度计、和激光高度计之类的另外的传感器。在一个优选实施例中，从一个或更多个另外的传感器获得的数据被用于解析辐射数据。

虽然已经参照一些具体实施例描述了本发明，但是本发明的各种修改对本领域技术人员来说会是明显的。本文中提供的任何示例仅以说明本发明的目的被包括而不旨在以任何方式限制本发明。本文中提供的任何图仅用于说明本发明各个方面的目的而不旨在以任何方式被按比例绘制或限制本发明。本文所附权利要求的范围不应由以上描述中提出的优选实施例来限制，而是应该被给予与本说明书整体一致的最宽解释。本文中记载的所有现有技术的全部公开内容通过引用全部并入本文。

Claims

1.一种用于通过使用具有至少一个辐射探测器元件的飞行器对表面或地下放射性地质矿产的地理区域进行航空勘测的方法，所述方法包括以下步骤：

a)使所述飞行器以30m/s到60m/s的对地速度以及在地面上方10m到20m的飞行高度处在待勘测地理区域上方飞行；和

b)使用所述至少一个辐射探测器元件获取一系列辐射信号数据。

2.如权利要求1所述的方法，还包括存储和/或处理所获取的一系列辐射信号数据。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述飞行器的对地速度为45到55m/s。

4.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述飞行器的飞行高度为地面上方10m到15m。

5.如权利要求1到4中任一项所述的方法，其中以80MHz的采样率从所述至少一个辐射探测器元件获取所述一系列辐射信号数据。

6.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其中使用多个辐射探测器，其中所述多个辐射探测器以阵列排列。

7.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其中使用16个辐射探测器元件，并且其中所述探测器以4x4的阵列排列。

8.如权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述飞行器还包括至少一个磁力计或高度计。

9.如权利要求1到8中任一项所述的方法，其中所述一系列辐射信号数据通过以下步骤被处理和绘制：

a)识别所述一系列辐射信号数据中的、总计数大于阈值总计数并且元素计数中的至少一个大于相应阈值元素计数的数据点；

b)将在步骤a)中识别的数据点标记为“高优先级”点；

c)识别所述一系列辐射信号数据中的、总计数大于所述阈值总计数并且所述元素计数中没有一个大于所述相应阈值元素计数的数据点；

d)识别所述一系列辐射信号数据中的、总计数小于或等于所述阈值总计数并且所述元素计数中的至少一个大于所述相应阈值元素计数的数据点；

f)使用第一标识绘制对应于所述“高优先级”数据点的地理坐标并且使用第二标识绘制对应于所述“低优先级”数据点的地理坐标。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述阈值总计数为背景总计数并且所述阈值元素计数为每种元素的背景元素计数。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述阈值总计数为所述背景总计数加一个标准差，并且所述阈值元素计数为每种元素的背景元素计数加一个标准差。

12.根据权利要求9到11中任一项所述的方法，还包括在识别待标记的任何数据点的步骤之前对所述一系列辐射信号数据进行后处理的步骤。

13.根据权利要求9到12中任一项所述的方法，还包括在识别待标记的任何数据点的步骤之前对所述一系列辐射信号数据校准的步骤。

14.一种用于对通过使用具有至少一个辐射探测器元件的飞行器对任何表面或地下放射性地质矿产的地理区域进行航空勘测而获取的一系列辐射信号数据进行处理和绘制的方法，所述方法包括以下步骤：

b)将在步骤a)中识别的数据点标记为“高优先级”点；

c)识别所述一系列辐射信号数据中的、总计数大于所述阈值总计数并且元素计数中没有一个大于所述相应阈值元素计数的数据点；

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述阈值总计数为背景总计数并且所述阈值元素计数为每种元素的背景元素计数。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述阈值总计数为所述背景总计数加一个标准差，并且所述阈值元素计数为每种元素的背景元素计数加一个标准差。

17.根据权利要求14到16中任一项所述的方法，还包括在识别待标记的任何数据点的步骤之前对所述一系列辐射信号数据进行后处理的步骤。

18.根据权利要求14到17中任一项所述的方法，还包括在识别待标记的任何数据点的步骤之前对所述一系列辐射信号数据校准的步骤。

19.一种用于执行根据权利要求1到18中任一项所述的方法的系统。

20.一种用于对表面或地下放射性地质矿产的地理区域进行航空勘测的系统，所述系统包括：

a)飞行器，其被适配为以30m/s到60m/s的对地速度以及在地面上方10m到20m的飞行高度处在待勘测地理区域上方飞行；和

21.如权利要求20所述的系统，其中所述至少一个辐射探测器元件包括多个辐射探测器，其中所述多个辐射探测器以阵列排列。

22.如权利要求20所述的系统，其中所述至少一个辐射探测器元件包括16个辐射探测器，并且其中所述辐射探测器以4x4的阵列排列。

23.根据权利要求20到22中任一项所述的系统，还包括具有一个或更多个有形计算机可读存储介质的至少一个处理器，在所述有形计算机可读介质上存储有数据处理模块，所述数据处理模块用于：

b)将在步骤a)中识别的数据点标记为“高优先级”点；

24.根据权利要求20到23中任一项所述的系统，还包括一个或更多个有形计算机可读存储介质，在其上存储有用于存储所述辐射信号数据的数据库。