顏堂 朱峰 王維斌

摘要：地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測是一項基礎(chǔ)性和公益性事業(yè)，政府在進行地質(zhì)環(huán)境管理和災害防治工作時，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)；無人機航測技術(shù)

在經(jīng)濟發(fā)展過程中不合理地利用資源，將會導致嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題，阻礙社會經(jīng)濟發(fā)展。為了推動我國經(jīng)濟的可持續(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)境保護的基礎(chǔ)性工作，科技創(chuàng)新有利于進一步加大環(huán)境保護和生態(tài)治理的力度，促使相關(guān)工作科學、規(guī)范發(fā)展。

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

國土資源部為響應中央精神，全面實施深海探測、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，明確了我國新時代生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略任務，總基調(diào)是推動綠色發(fā)展，促進人與自然和諧共生。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，相關(guān)部門應加大對地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測力度，加強污染治理和災害防治，統(tǒng)籌國家自然資源，為國家的經(jīng)濟建設(shè)提供科學的數(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)境問題包括滑坡災害、地表災害、裂縫災害等。礦山出現(xiàn)滑坡自然災害的主要原因是露天采礦沒有做好防護措施，導致當?shù)氐淖匀画h(huán)境超過負荷，破壞植被超過了自然恢復的范圍，地表土侵蝕產(chǎn)生滑坡自然災害。同時，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，導致土體或巖體變形，誘發(fā)山體滑坡。礦區(qū)地表災害的成因主要在開采的過程中采用井工開采的方式，導致出現(xiàn)沉降或變形。同時，礦山開采會造成地下水循環(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。地裂縫災害的出現(xiàn)主要由于人為開采礦山時，在地表形成較大的裂縫，導致地表建筑物出現(xiàn)塌陷，影響了工農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

（二）資源問題

礦區(qū)開采會嚴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治理，就會給當?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)開采的過程中會產(chǎn)生大量的固體廢棄物，露天堆放會占用大量土地，不僅會造成土體和水源的污染，還會破壞生態(tài)環(huán)境。同時，礦區(qū)廢棄物的化學成分較復雜，治理露天堆放導致的生態(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，應用較廣，也會使用光學攝影等技術(shù)，監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境，監(jiān)測范圍較廣。在實際的監(jiān)測過程中，相關(guān)部門可以建設(shè)計算機處理平臺，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)輸入到計算機中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精細化處理與分析，在云平臺中實現(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，并做出預警。例如，在礦區(qū)監(jiān)測泥石流時，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)的植被面積減少，發(fā)生泥石流的概率會變大，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化性能；當某處植被較少、風化嚴重且存在大量松散物質(zhì)時，發(fā)生泥石流的概率較大。遙感影像技術(shù)的應用可以對地質(zhì)環(huán)境進行基于要素的全方位監(jiān)測，在實際的地質(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)境動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

第一，相關(guān)部門應堅持動態(tài)監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境，獲取地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)信息，為環(huán)境治理和災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，實時監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境的各項參數(shù)，確保監(jiān)測效率。第三，分析和處理各項參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，從而減少地質(zhì)災害發(fā)生時造成的安全事故。當前，我國十分重視地質(zhì)環(huán)境保護和治理工作，不斷引進和研發(fā)新技術(shù)和新設(shè)備，提升遙感影像技術(shù)的性能，建立遙感動態(tài)監(jiān)測平臺對地質(zhì)環(huán)境進行系統(tǒng)化、專業(yè)化和實時性的監(jiān)測，可以提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，提高數(shù)據(jù)的應用效率，確保環(huán)境保護和生態(tài)治理工作的效率。

（三）遙感動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

第一，在建設(shè)遙感動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)時，相關(guān)部門應充分利用5G網(wǎng)絡(luò)和智能化技術(shù)，提升遙感動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的自動化和智能化水平，改善監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和計算模式，降低人力成本，提高監(jiān)測的自動化水平，減少監(jiān)測誤差。第二，建設(shè)操作系統(tǒng)時，應利用人工智能技術(shù)和5G網(wǎng)絡(luò)，增強網(wǎng)絡(luò)的兼容性和實時性，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)、計算機技術(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，準確監(jiān)測各項參數(shù)的變化情況，并分析數(shù)據(jù)，生成地質(zhì)環(huán)境參數(shù)動態(tài)報告，對地質(zhì)環(huán)境出現(xiàn)的異常情況進行指示，提高動態(tài)檢測系統(tǒng)的運行效率。遙感動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)依靠計算機進行遠程監(jiān)測，在監(jiān)測過程中可能出現(xiàn)不全面的問題。在動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中增加調(diào)度系統(tǒng)，可以使相關(guān)單位在運用信息系統(tǒng)時突破時空限制，通過遠程控制系統(tǒng)合理部署相關(guān)工作，為指揮人員的調(diào)度工作提供精準的數(shù)據(jù)支撐，并對調(diào)度工作進行指示，確保在遠程的狀態(tài)下合理管控礦山的地質(zhì)環(huán)境設(shè)備。

（四）遙感技術(shù)的具體應用

第一，在監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境時，利用遙感技術(shù)，相關(guān)部門應根據(jù)實際需求，有效監(jiān)測各類自然災害。在監(jiān)測礦山的坍塌情況時，監(jiān)測人員要找準監(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。在應用遙感技術(shù)時，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，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，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?shù)V區(qū)出現(xiàn)不合理處置廢棄物時，可以通過TM543波段圖像監(jiān)測礦區(qū)污染，當圖像上出現(xiàn)暗紅色斑點或亮白色斑點時，相關(guān)人員可以分析斑點，并提出相應的處置方案。在監(jiān)測廢水時，相關(guān)部門可以使用SPOT5光譜圖分析廢水中的化學物質(zhì)，實時監(jiān)測地下水和地表水中的化學物質(zhì)及其污染情況。

第四，在監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境時，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)部門應重點監(jiān)測，實時查看地貌景觀的變化。同時，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、植被恢復狀況，并利用采集到的數(shù)據(jù)信息進行人機交互編譯，實現(xiàn)信息化和智能化的數(shù)據(jù)處理，應用數(shù)據(jù)信息為地質(zhì)環(huán)境治理工作奠定基礎(chǔ)。

第五，重點關(guān)注地質(zhì)災害，同時利用高空間分辨率以及多時相數(shù)據(jù)智能化管理承災對象與致災環(huán)境。在監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境時，相關(guān)部門應重視數(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)災害的分類標準以及處置規(guī)范。同時，應用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對采集到的數(shù)據(jù)進行編譯和分類，并對入庫數(shù)據(jù)進行信息化管理，實現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)的智能化和信息化發(fā)展。根據(jù)相關(guān)分類標準劃分自然災害的類型和等級，同時制定相應的應急預案，通過歷史數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)的對比，實現(xiàn)對自然災害的預警，以此提高自然災害的治理能力，降低災害的影響程度。

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)部門在進行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作時，應加強地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測體系的建設(shè)，組織國家的各項環(huán)境工作建設(shè)活動，完善運行管理體系，管理和維護相關(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)測工作的實時性和有效性。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，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)責關(guān)系，促使監(jiān)測工作持續(xù)進行。第四，豐富監(jiān)測手段，利用遙感技術(shù)等先進的技術(shù)設(shè)備對地質(zhì)環(huán)境進行智能化、數(shù)字化監(jiān)測，提高數(shù)據(jù)采集的精度。第五，建立預警預報和信息服務一體化平臺，為地質(zhì)災害防治監(jiān)測工程建設(shè)提供支撐，構(gòu)建自然災害防治監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，促進相關(guān)工作發(fā)展。

（二）引進和研發(fā)新技術(shù)

相關(guān)部門在進行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作時，應建立地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、災害調(diào)查評價、監(jiān)測預警和治理、城市環(huán)境調(diào)查、礦區(qū)環(huán)境保護治理、水土環(huán)境監(jiān)測與地熱地質(zhì)等的監(jiān)測工作標準，確保相關(guān)工作在統(tǒng)一的領(lǐng)導下，提高工作的科學性和有效性。地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作是一項長期的系統(tǒng)性工程，涉及多個領(lǐng)域和多個方面，應用的技術(shù)設(shè)備較多，如果相關(guān)部門在開展工作時沒有明確工作的標準，會導致采集數(shù)據(jù)應用的技術(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，應重視引進和研發(fā)先進的監(jiān)測技術(shù)手段，提升地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的準確性，為生態(tài)環(huán)境治理、解決地質(zhì)問題提供精準的數(shù)據(jù)支撐。

（三）充分了解行業(yè)動態(tài)

相關(guān)部門在開展地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作時，應關(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，針對當前地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作中的重點問題，了解科技創(chuàng)新的目標。在科技創(chuàng)新的影響下，當前的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作越來越專業(yè)化和科學化，但仍存在一些問題。例如，含水層的測試問題、影響地質(zhì)災害發(fā)育的因素和發(fā)育規(guī)律、水工環(huán)標準體系的建設(shè)問題以及水文地質(zhì)工程學科體系問題等。相關(guān)部門應重點關(guān)注相關(guān)動態(tài)，及時了解新的理論、技術(shù)和方法，不斷提升自身的監(jiān)測能力，例如科學利用云技術(shù)、智能技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)以及無人機技術(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)部門應樹立人才第一的理念，根據(jù)實際需求選片和培養(yǎng)人才。第二，在選擇人才時，將業(yè)務能力和創(chuàng)新能力作為人才選拔標準，在人才進入崗位后，進行定期培訓，在正確的用人理念的指導下，堅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，倡導廣大地質(zhì)工作者追求卓越、專研業(yè)務、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)務能力。

五、結(jié)語

綜上所述，在進行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作時，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、遙感影像技術(shù)等先進的技術(shù)可以進一步提高地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的準確性和有效性。科技創(chuàng)新有利于推動地質(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，促進相關(guān)工作現(xiàn)代化發(fā)展，為自然災害防治和生態(tài)環(huán)境治理工作提供準確、科學的數(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，本科學歷，高級工程師，主要研究方向為自然資源工程水工環(huán)地質(zhì)；通訊作者：朱峰（1980），男，山東省臨朐縣人，本科學歷，工程師，主要研究方向為自然資源工程水工環(huán)地質(zhì)。