顏堂 朱峰 王維斌

摘要：地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測是一項(xiàng)基礎(chǔ)性和公益性事業(yè)，政府在進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境管理和災(zāi)害防治工作時(shí)，需要地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)提供支撐?；诖?，本文以礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測為例，深入分析地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測科技創(chuàng)新的背景、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容、新科技的應(yīng)用以及科技創(chuàng)新的策略，旨在提升我國的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)水平，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測；遙感影像技術(shù)；無人機(jī)航測技術(shù)

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中不合理地利用資源，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題，阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為了推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)生態(tài)文明，國家十分重視環(huán)境保護(hù)和生態(tài)治理工作。而地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)治理和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)性工作，科技創(chuàng)新有利于進(jìn)一步加大環(huán)境保護(hù)和生態(tài)治理的力度，促使相關(guān)工作科學(xué)、規(guī)范發(fā)展。

一、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測科技創(chuàng)新的背景

國土資源部為響應(yīng)中央精神，全面實(shí)施深海探測、深地探測、深空對地觀測以及土地工程科技“三深一土”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，重視科技創(chuàng)新對地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的作用，明確了國土資源科技創(chuàng)新的要求和方向。二十大報(bào)告指出，中國式現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化，明確了我國新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略任務(wù)，總基調(diào)是推動(dòng)綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)加大對地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測力度，加強(qiáng)污染治理和災(zāi)害防治，統(tǒng)籌國家自然資源，為國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

二、礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容

（一）地質(zhì)環(huán)境問題

現(xiàn)階段，我國的主要地質(zhì)環(huán)境問題包括滑坡災(zāi)害、地表災(zāi)害、裂縫災(zāi)害等。礦山出現(xiàn)滑坡自然災(zāi)害的主要原因是露天采礦沒有做好防護(hù)措施，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境超過負(fù)荷，破壞植被超過了自然恢復(fù)的范圍，地表土侵蝕產(chǎn)生滑坡自然災(zāi)害。同時(shí)，礦區(qū)在開采的過程中對地表土體或巖體造成了不良影響，導(dǎo)致土體或巖體變形，誘發(fā)山體滑坡。礦區(qū)地表災(zāi)害的成因主要在開采的過程中采用井工開采的方式，導(dǎo)致出現(xiàn)沉降或變形。同時(shí)，礦山開采會(huì)造成地下水循環(huán)出現(xiàn)變化，從而影響地質(zhì)層之間的平衡，造成塌陷等事故。地裂縫災(zāi)害的出現(xiàn)主要由于人為開采礦山時(shí)，在地表形成較大的裂縫，導(dǎo)致地表建筑物出現(xiàn)塌陷，影響了工農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

（二）資源問題

礦區(qū)開采會(huì)嚴(yán)重破壞土地資源和生態(tài)環(huán)境，如果在開采過程中不能加強(qiáng)治理，就會(huì)給當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源和自然植被造成影響，降低土壤肥力，不利于地表植被生長，制約農(nóng)業(yè)發(fā)展。礦區(qū)開采的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物，露天堆放會(huì)占用大量土地，不僅會(huì)造成土體和水源的污染，還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，礦區(qū)廢棄物的化學(xué)成分較復(fù)雜，治理露天堆放導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題比較困難，也不利于生態(tài)治理工作開展。

三、地質(zhì)監(jiān)測新科技

（一）遙感影像技術(shù)的應(yīng)用

遙感影像技術(shù)是一種基于電磁輻射接收和記錄電子探測目標(biāo)輻射信息，通過對信息的處理從而成像的技術(shù)，在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中，應(yīng)用較廣，也會(huì)使用光學(xué)攝影等技術(shù)，監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境，監(jiān)測范圍較廣。在實(shí)際的監(jiān)測過程中，相關(guān)部門可以建設(shè)計(jì)算機(jī)處理平臺，監(jiān)測礦區(qū)以及周邊地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，采集地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精細(xì)化處理與分析，在云平臺中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。遙感影像技術(shù)在礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用主要通過解譯礦區(qū)的衛(wèi)片，分析高空間分辨率的遙感監(jiān)測結(jié)果，從而獲取礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的關(guān)鍵因素，并做出預(yù)警。例如，在礦區(qū)監(jiān)測泥石流時(shí)，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)的植被面積減少，發(fā)生泥石流的概率會(huì)變大，因此需要分析植被數(shù)據(jù)，采取相關(guān)策略分析地表巖石的耐風(fēng)化性能；當(dāng)某處植被較少、風(fēng)化嚴(yán)重且存在大量松散物質(zhì)時(shí)，發(fā)生泥石流的概率較大。遙感影像技術(shù)的應(yīng)用可以對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行基于要素的全方位監(jiān)測，在實(shí)際的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測過程中，相關(guān)部門可以根據(jù)實(shí)際的監(jiān)測區(qū)域，采取遙感影像技術(shù)監(jiān)測環(huán)境，例如，可以利用遙感技術(shù)進(jìn)行地表沉降、泥石流、滑坡、裂縫以及土地利用變更等監(jiān)測，確保監(jiān)測的有效性。

（二）地質(zhì)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)

第一，相關(guān)部門應(yīng)堅(jiān)持動(dòng)態(tài)監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境，獲取地質(zhì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)信息，為環(huán)境治理和災(zāi)害防治工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐。遙感影像技術(shù)在應(yīng)用的過程中主要通過分析自然的光線、無線波和熱量等因素的變化情況，監(jiān)測礦山的各項(xiàng)參數(shù)。第二，利用不同的監(jiān)測平臺、分辨率和遙感監(jiān)測技術(shù)等，實(shí)時(shí)監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)，確保監(jiān)測效率。第三，分析和處理各項(xiàng)參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，從而減少地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)造成的安全事故。當(dāng)前，我國十分重視地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和治理工作，不斷引進(jìn)和研發(fā)新技術(shù)和新設(shè)備，提升遙感影像技術(shù)的性能，建立遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測平臺對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)化、專業(yè)化和實(shí)時(shí)性的監(jiān)測，可以提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率，確保環(huán)境保護(hù)和生態(tài)治理工作的效率。

（三）遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

第一，在建設(shè)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)充分利用5G網(wǎng)絡(luò)和智能化技術(shù)，提升遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化水平，改善監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算模式，降低人力成本，提高監(jiān)測的自動(dòng)化水平，減少監(jiān)測誤差。第二，建設(shè)操作系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)利用人工智能技術(shù)和5G網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的兼容性和實(shí)時(shí)性，提高信息采集和傳輸?shù)男剩嵘刭|(zhì)環(huán)境監(jiān)測水平。第三，重視信息系統(tǒng)的建設(shè)，利用通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及遙感技術(shù)，構(gòu)建地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測信息化平臺，通過可行性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)方案，提升監(jiān)測人員對地質(zhì)環(huán)境相關(guān)參數(shù)的捕捉力度，準(zhǔn)確監(jiān)測各項(xiàng)參數(shù)的變化情況，并分析數(shù)據(jù)，生成地質(zhì)環(huán)境參數(shù)動(dòng)態(tài)報(bào)告，對地質(zhì)環(huán)境出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行指示，提高動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)的運(yùn)行效率。遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，在監(jiān)測過程中可能出現(xiàn)不全面的問題。在動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中增加調(diào)度系統(tǒng)，可以使相關(guān)單位在運(yùn)用信息系統(tǒng)時(shí)突破時(shí)空限制，通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)合理部署相關(guān)工作，為指揮人員的調(diào)度工作提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐，并對調(diào)度工作進(jìn)行指示，確保在遠(yuǎn)程的狀態(tài)下合理管控礦山的地質(zhì)環(huán)境設(shè)備。

（四）遙感技術(shù)的具體應(yīng)用

第一，在監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境時(shí)，利用遙感技術(shù)，相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求，有效監(jiān)測各類自然災(zāi)害。在監(jiān)測礦山的坍塌情況時(shí)，監(jiān)測人員要找準(zhǔn)監(jiān)測位置，坍塌事故一般發(fā)生在陡峭的懸崖或陡坡上，由于巖體或土體在重力的作用下而產(chǎn)生坍塌。在應(yīng)用遙感技術(shù)時(shí)，可以看出成像圖中出現(xiàn)崩塌的位置邊緣處為線形或弧形，在向陽坡段，成像的顏色較淺，而在背光段，成像的顏色較深。在具體的監(jiān)測工作中，相關(guān)部門可以采用SPOT－5圖像以及高分衛(wèi)星成像圖，提高成像的清晰度，準(zhǔn)確顯示塌陷區(qū)域的邊界，便于相關(guān)部門開展治理工作。

第二，利用遙感技術(shù)監(jiān)測礦區(qū)的塌陷區(qū)，遙感影像可以顯示清晰的塌陷區(qū)圖像，由于礦區(qū)的主要元素的不同以及塌陷深度的差異，通過TM成像技術(shù)可以顯示不同的明暗特征。采空塌陷區(qū)的地質(zhì)環(huán)境與周圍不同，因此，在獲取塌陷區(qū)的地質(zhì)環(huán)境信息時(shí)，需要利用閾值法采集信息，利用SPOT213波段和全色波段顯示邊界的圖像，從而分析礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，為塌陷區(qū)的治理工作提供數(shù)據(jù)支撐。

第三，在監(jiān)測礦區(qū)污染時(shí)，利用遙感技術(shù)監(jiān)測廢水、廢渣和廢氣的產(chǎn)生和排放，當(dāng)?shù)V區(qū)出現(xiàn)不合理處置廢棄物時(shí)，可以通過TM543波段圖像監(jiān)測礦區(qū)污染，當(dāng)圖像上出現(xiàn)暗紅色斑點(diǎn)或亮白色斑點(diǎn)時(shí)，相關(guān)人員可以分析斑點(diǎn)，并提出相應(yīng)的處置方案。在監(jiān)測廢水時(shí)，相關(guān)部門可以使用SPOT5光譜圖分析廢水中的化學(xué)物質(zhì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測地下水和地表水中的化學(xué)物質(zhì)及其污染情況。

第四，在監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境時(shí)，相關(guān)部門還要監(jiān)測礦區(qū)的地形和地貌、山體破損、植被破壞以及巖石裸露的情況。尤其在露天采礦區(qū)域和固體廢棄物的堆積區(qū)域，相關(guān)部門應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測，實(shí)時(shí)查看地貌景觀的變化。同時(shí)，利用遙感影像技術(shù)監(jiān)測礦區(qū)固體廢棄物的堆積情況、植被恢復(fù)狀況，并利用采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行人機(jī)交互編譯，實(shí)現(xiàn)信息化和智能化的數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用數(shù)據(jù)信息為地質(zhì)環(huán)境治理工作奠定基礎(chǔ)。

第五，重點(diǎn)關(guān)注地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)利用高空間分辨率以及多時(shí)相數(shù)據(jù)智能化管理承災(zāi)對象與致災(zāi)環(huán)境。在監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)重視數(shù)據(jù)的采集和分析，通過分析不同區(qū)域的礦山，制定地質(zhì)災(zāi)害的分類標(biāo)準(zhǔn)以及處置規(guī)范。同時(shí)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯和分類，并對入庫數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化管理，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)的智能化和信息化發(fā)展。根據(jù)相關(guān)分類標(biāo)準(zhǔn)劃分自然災(zāi)害的類型和等級，同時(shí)制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，通過歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對比，實(shí)現(xiàn)對自然災(zāi)害的預(yù)警，以此提高自然災(zāi)害的治理能力，降低災(zāi)害的影響程度。

四、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測科技創(chuàng)新的策略

（一）建設(shè)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測體系

第一，相關(guān)部門在進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測體系的建設(shè)，組織國家的各項(xiàng)環(huán)境工作建設(shè)活動(dòng)，完善運(yùn)行管理體系，管理和維護(hù)相關(guān)監(jiān)測工程，提升監(jiān)測的效率和質(zhì)量，保證地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作的實(shí)時(shí)性和有效性。第二，重視地下水監(jiān)測工作，建立地下水監(jiān)測工程，加密地下水監(jiān)測點(diǎn)，定期監(jiān)測地下水資源，提高監(jiān)測的頻次和精度，研究水文變化情況，從而為地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐。第三，建立層級化管理模式，完善組織建設(shè)，明確權(quán)責(zé)關(guān)系，促使監(jiān)測工作持續(xù)進(jìn)行。第四，豐富監(jiān)測手段，利用遙感技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行智能化、數(shù)字化監(jiān)測，提高數(shù)據(jù)采集的精度。第五，建立預(yù)警預(yù)報(bào)和信息服務(wù)一體化平臺，為地質(zhì)災(zāi)害防治監(jiān)測工程建設(shè)提供支撐，構(gòu)建自然災(zāi)害防治監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)相關(guān)工作發(fā)展。

（二）引進(jìn)和研發(fā)新技術(shù)

相關(guān)部門在進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作時(shí)，應(yīng)建立地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害調(diào)查評價(jià)、監(jiān)測預(yù)警和治理、城市環(huán)境調(diào)查、礦區(qū)環(huán)境保護(hù)治理、水土環(huán)境監(jiān)測與地?zé)岬刭|(zhì)等的監(jiān)測工作標(biāo)準(zhǔn)，確保相關(guān)工作在統(tǒng)一的領(lǐng)導(dǎo)下，提高工作的科學(xué)性和有效性。地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)性工程，涉及多個(gè)領(lǐng)域和多個(gè)方面，應(yīng)用的技術(shù)設(shè)備較多，如果相關(guān)部門在開展工作時(shí)沒有明確工作的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)應(yīng)用的技術(shù)、數(shù)據(jù)的精度、數(shù)據(jù)分析形式等存在較大差異，不利于統(tǒng)一保護(hù)和治理地質(zhì)環(huán)境，影響相關(guān)工作的質(zhì)量和效率。在具體工作中，應(yīng)重視引進(jìn)和研發(fā)先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)手段，提升地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性，為生態(tài)環(huán)境治理、解決地質(zhì)問題提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

（三）充分了解行業(yè)動(dòng)態(tài)

相關(guān)部門在開展地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作時(shí)，應(yīng)關(guān)注國際和國內(nèi)相關(guān)工作的最新成果，了解較新的監(jiān)測手段，針對當(dāng)前地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作中的重點(diǎn)問題，了解科技創(chuàng)新的目標(biāo)。在科技創(chuàng)新的影響下，當(dāng)前的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作越來越專業(yè)化和科學(xué)化，但仍存在一些問題。例如，含水層的測試問題、影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的因素和發(fā)育規(guī)律、水工環(huán)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)問題以及水文地質(zhì)工程學(xué)科體系問題等。相關(guān)部門應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注相關(guān)動(dòng)態(tài)，及時(shí)了解新的理論、技術(shù)和方法，不斷提升自身的監(jiān)測能力，例如科學(xué)利用云技術(shù)、智能技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)以及無人機(jī)技術(shù)，促使相關(guān)工作創(chuàng)新。

（四）樹立人才第一的理念

地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作的科技創(chuàng)新需要依靠人才，因此，第一，相關(guān)部門應(yīng)樹立人才第一的理念，根據(jù)實(shí)際需求選片和培養(yǎng)人才。第二，在選擇人才時(shí)，將業(yè)務(wù)能力和創(chuàng)新能力作為人才選拔標(biāo)準(zhǔn)，在人才進(jìn)入崗位后，進(jìn)行定期培訓(xùn)，在正確的用人理念的指導(dǎo)下，堅(jiān)持科技人才和管理人才的共同培養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，提升創(chuàng)新能力。第三，倡導(dǎo)廣大地質(zhì)工作者追求卓越、專研業(yè)務(wù)、不斷創(chuàng)新，營造良好的創(chuàng)新環(huán)境，提高工作人員的業(yè)務(wù)能力。

五、結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作時(shí)，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、遙感影像技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)可以進(jìn)一步提高地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性和有效性?？萍紕?chuàng)新有利于推動(dòng)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測效率和質(zhì)量的提升，降低人工成本，提高監(jiān)測的智能化和信息化水平，促進(jìn)相關(guān)工作現(xiàn)代化發(fā)展，為自然災(zāi)害防治和生態(tài)環(huán)境治理工作提供準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，助力我國生態(tài)文明建設(shè)。

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作者簡介：顏堂（1970），男，山東省高密市人，本科學(xué)歷，高級工程師，主要研究方向?yàn)樽匀毁Y源工程水工環(huán)地質(zhì)；通訊作者：朱峰（1980），男，山東省臨朐縣人，本科學(xué)歷，工程師，主要研究方向?yàn)樽匀毁Y源工程水工環(huán)地質(zhì)。