水工環地質勘測工作中的技術應用

王建新

（山東省地質礦產勘查開發局第四地質大隊（山東省地礦局海岸帶地質環境保護重點實驗室），山東 濰坊 261021）

水工環地質勘測在當前地質勘探工作中獲得了廣泛應用，且效果顯著。水工環地質有三種地質，分別是工程、水文以及環境，對這三方面展開充分深入的評估，可有助于地質勘探工作的有序開展，雖讓將水工環地質當做機理研發技術價值較高，然而在實際勘探環節依然存在些許負面影響，極易出現浪費資源的行為，一定要盡快處理，從而提升技術質量。

1 水工環地質概述

水工環地質即針對地下水資源、工程建設以及自然環境的地質條件予以調研評估的地質工作。水工環地質環境勘探對人類社會的發展有著直接影響，尤其是在當前自然資源不斷浪費以及全球氣候逐漸變暖的形勢下，每個國家都在積極引進綜合性較強的施工技術與科學指導理論，用來促進社會經濟可持續發展，同時也將各個領域的勘察技術提升至全新的空間。現階段，我國水工環地質工作早已從過去盲目探索轉變成一套經驗豐富、秩序極佳的模式。基于加快社會經濟穩定發展，制定自然環境和社會經濟一體化模式的戰略目標。在該工作模式喜愛，對當前人類生存生產與社會經濟發展中具備的矛盾與問題進行處理，從而實現工作數據管理、資源信息以及災害預防等綜合型模式。

2 水工環地質勘測工作中的技術分類

2.1 GPS技術

無線電信號通過地面控制站的科學處理會傳遞到衛星系統，由此成為衛星導航，該導航控制系統即為GPS導航系統。該系統在對衛星信號進行處理時，依靠的是3個及以上的控制站，可充分保證地面定位的精準性。在水工環地質勘測環節，借助GPS導航接收器能夠對站點的定位予以調整，借此實現在相同時間點，共同接收到3顆衛星發射的信號，同時還可以地面控制站與這三顆衛星之間的距離進行精準測量，再展開科學合理的計算對該點的坐標位置予以掌控。GPS技術的應用原理相對來說比較簡單，主要是在觀測站和基準站分別安置一臺衛星信號接收儀器，借此對衛星產生的信號予以實時觀測，再應用無線電傳送裝置將信號接收數據統統傳遞至觀測站內。待其接收完畢衛星信號之后，再通過無線電接收設備轉換接收到的數據參數，并借助相對定位的原理，對基線矢量予以解算，最后求得wgs84坐標，同時和地方坐標的參數進行轉化，得到所求的三維坐標和精度勘測。

2.2 IRTK技術

在具體勘探過程中，該技術的基本原則是通過相位差、偽距差以及GPS位置差三個相位差，由此可見，IRTK技術和GPS技術存在一定關系。在實際應用環節，將接收站生成的觀察信息以及基準站發送的測量數據當做計算基礎，將最終方向定位當做最終結果予以整改。IRTK技術主要是應用在我國地質地震資源的處理中。該技術的工作原理時在基準站放置一臺接收器，然后在流動站放置單臺或者若干臺接收器，當這兩個站一同受到同時、同樣的GPS衛星發射信號時，將基準站得到的觀察參數和已知位置進行對比，可獲得GPS差分改正值，之后對該其予以合理整改。再利用無線電數據將GPS差分改正值傳遞到流動站，借此就能夠獲得準確無誤的實時位置。當流動站在工作時，或者是運動狀態，或者是靜止狀態。在過去，GPS都是單點采集，然后GPS改進成持續采集。大部分地質勘測時，也都選擇三維軟件包予以包路線的偏移、背景清除、噪聲濾波、頻率顫動等，大大提升了水工環地質勘察的質量。

2.3 遙感技術

當前遙感技術已經成為了地質勘察中最為重要的技術之一，指導作用比較大。該技術主要應用在計算機技術上，通過近些年對該技術的完善優化，其已經發展成多源波段的多元模型，對水工環地質勘察有著很大積極作用，能夠為勘察到圖像的清晰性、完整性提供有力保障。現階段光譜分辨率、遙感圖像空間越來越完善，在該形勢下，遙感技術的發展前景也越來越好。

2.4 電法

該技術在水工環地質勘探中十分普遍，對其進行合理運用能夠極大增強水工環地質的實用性以及科學性。因電法的應用時間已經很長，所以獲得了豐富實踐經驗，在過去的發展過程中，電法技術一次次的革新，令其在水工環地質勘察中獲得了不斐的成績。電法技術有兩種，一種是高密度電法，另一種是激發極化法。高密度電法屬于陣列勘察方法，集合了電測探法以及電剖面法，多數應用于野外的地質勘測中。由于該技術操作難度較低，無需重復設置，這大大削減了故障問題出現的概率。隨著技術的不斷發展，早已不用手工的方法對高密度電法予以操作，則是采取自動化采集信息數據，實現了點擊排列模式的多元化。除此之外，也令數據勘察的無誤性得到了明顯提高。可見，電法技術對水工環地質勘測至關重要，尤其是為其信息的完整性、準確性提供了有力保證。

2.5 其他技術

比如多通道雷達探測技術、三維無線雷達探測系統以及層析三維雷達系統技術在我國淺層次的地質資源勘探中獲得了有效應用。此外，物探技術也憑借自身諸多優勢，比如：可提供多個描述地質材料的物理參數、效率高、成本低、地質環境優良等，在水工環地質勘測中獲得了大力推廣。同時，因為高分辨率技術勘察地質目標的完美實現，導致水工物探勘察技術得到了快速發展。

3 水工環地質勘測工作中的技術應用

3.1 GPS、RTK技術的應用

（1）在南極永凍場地安全檢查中的應用。在對南極永凍場地進行安全檢查時，科學人員發現地下0.3m～0.5m部位的冰塊中存在融水坑，該問題對科學考察場地產生了較大不良影響。對此，科學人員利用GPS技術對考察場地展開了實地測量考察，通過對所測繞射波結構等相關信息進行探究發現，地下3.5m位置存在一些帶有散水的冰層帶，然而其含水量不多。

（2）在地質環境污染調查中的應用。某個消化纖維廠區所在地是石灰巖地質條件，因污水滲漏造成其內部攜帶的消化纖維對地質產生了較大污染和危害。相關人員為了獲得消化纖維在地表到淺水面巖溶結構中的數量，在鉆孔內部安裝了若干個井中雷達探測器。并對惠更斯—基爾霍夫疊加法進行合理應用，采集到了數據信息，并以此為參考制作了三維雷達圖。通過深度為10m的重建圖像得知被消化纖維污染的地區和后期開挖位置完全一致，由此可見GPS的精準度。

3.2 遙感技術的應用

該技術的工作原理主要是結合目標吸收、反射、輻射光譜的性能不一樣，能夠對地面各類物體進行辨別，并感覺到距離較遠的事物，借此對地球環境、資源予以判斷的綜合性技術，具備較強的分辨率、探測范圍大、收集信息快、準確度高、受限制因素少等優勢。當GF系列衛星全部發射成功并順利應用之后，我國遙感技術質量得到了明顯提升，高分辨遙感應用早已實現甚至超出國際水平。當前最先進的北斗遙感就似乎借助獲得精確的空間、時間等數據，能夠對產生的遙感圖像內容和信息予以精準定位。廣泛應用在地質災害調查和檢測、主權海域監視與保護以及無人機飛行監管等多個領域中。

（1）在礦山地質方面的應用。礦山地質勘察始終是地質工作最為關鍵的構成部分之一。雖然開采礦山能夠獲得良好的經濟效益，但是也很容易誘發礦山地質危害與環境污染，像地面坍塌、泥石流、粉塵污染等能夠對自然生態環境、居民生活環境帶來威脅事故。以往的勘察技術效率低，且極其耗費時間與精力。而借助遙感技術對礦山所在地環境進行調查觀測，依靠遙感圖像明確地質結構，可有助于提升礦山環境的治理、保護等水平，也能夠降低安全事故出現的幾率，減少人員傷亡率，意義重大。

（2）在地下水資源開發中的應用。我國局部地區依然存在水資源缺乏的問題，而地下水勘察能夠減輕該問題，還可以為開發、利用水資源提供很大幫助。過去的勘察技術，因各種內外因素的影響，采集到的信息數據不準確、不完整，且效率也偏低。而通過對多光譜遙感以及熱紅外遙感技術，可對地下存在的水資源進行全面詳細的勘察，對當地含水斷層、地表溫度等數據予以充分掌握。借助遙感圖像處理系統ENVI對所當地圖像予以有效處理，再通過Direction工具開展圖像定向卷積濾波，強化圖像特點，放大空間細節，提高局部對比度，從而將線性結構更加直觀生動的予以展示，進而對斷裂走向趨勢予以準確判斷。并且，在ENVI下對熱紅外遙感進行應用，對地表溫度、提取地下水溫度異常等予以計算。通過對斷裂走向線與地下水溫度異常區域重疊區域進行全面分析，可圈定地下水靶區。這兩個技術的有機結合能夠明顯提升地下水預測的穩定性，可將其當做對地下水資源進行開發的主要參考。

（3）在水土流失監測中應用。因人為方面的原因，我國很多城市都發生了水土流失的問題。但是過去的措施策略卻極易受地勢、機械等影響，無法準確快速對水土流失狀況予以監測。而無人機遙感監測技術的出現，極大彌補了這一不足。該技術主要是通過無人駕駛飛行技術、GPS定位技術等對水土現狀予以實時動態監測。但是，在對該技術進行應用時，應當編制科學合理的飛行規劃方案，通過專業光學相機、GPS等收集信息的設備得到遙感影像數據。然后借助LPS數據模型處理系統形成DOM成功，掌握監測對象的尺寸、規格、定位等信息。再遵守水土流失監測流程和要求，對該區域監測面積、時段予以整合分析，制作監測報告，為水土流失監測提供有力依據。

4 結語

綜上所述，在探索水工環地質時，應當積極引進科學高效的技術工藝與機械設備，簡化其勘察步驟，提升結果的正確性，確保社會經濟的穩定健康發展。