王美麗,李建英,王 琪,常曉峰
地質(zhì)研究工作需要對(duì)區(qū)域地質(zhì)和地形進(jìn)行實(shí)地研究,廣泛收集調(diào)查數(shù)據(jù),為日后監(jiān)督施工項(xiàng)目的管理和規(guī)劃供可靠的基礎(chǔ),尤其是在新時(shí)代的發(fā)展要求下,現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)與生活對(duì)資源的需求越來(lái)越大,必須要通過(guò)可靠的地質(zhì)工作才能夠?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)的建設(shè)發(fā)展提供科學(xué)的依據(jù),因此必須要重視起水工環(huán)地質(zhì)勘察以及遙感技術(shù)的應(yīng)用,進(jìn)一步提高地質(zhì)工作的開(kāi)展效率以及質(zhì)量,從而滿足現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)的需求,促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康、穩(wěn)定以及可持續(xù)發(fā)展。
1.1.1 概述
水工環(huán)地質(zhì)指的是工程地質(zhì)、水文地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì),通過(guò)相關(guān)勘察技術(shù)的應(yīng)用可以掌握區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)資源情況,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行一系列的生產(chǎn)與生活等活動(dòng)。其中,對(duì)水文地質(zhì)的勘察是首先要觀察工程范圍內(nèi)地下水的運(yùn)動(dòng)和變化情況,然后分析水的分布和形成規(guī)律,以及其物理特性和化學(xué)組成,其次清楚了解該地下水對(duì)工程建設(shè)的利與弊等,這正是確定確該地下水是否可以安全合理使用的根本原理。對(duì)工程地質(zhì)的勘察是要分析區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境,了解工程建設(shè)的要求,不同的地質(zhì)環(huán)境對(duì)工程建設(shè)影響重大,及時(shí)勘察地質(zhì)環(huán)境,預(yù)判出不佳地質(zhì),并及時(shí)處理,以此可減少因?yàn)樽匀画h(huán)境造成的工程安全問(wèn)題。對(duì)環(huán)境地質(zhì)的勘察是說(shuō)不合理的采礦、抽水會(huì)導(dǎo)致環(huán)境受害,不合理的抽取地下水很容易導(dǎo)致地面沉降,影響地面工程的安全;不合理的挖取礦產(chǎn)資源會(huì)導(dǎo)致水、土的污染等,水土流失嚴(yán)重了就有可能產(chǎn)生泥石流、滑坡等災(zāi)害。綜上,根據(jù)水工環(huán)地質(zhì)勘察可以獲取更多有益信息,有利于工程的建設(shè)、礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)、水土的保持等,所以,水工環(huán)地質(zhì)勘察的地位越來(lái)越凸顯,在我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及社會(huì)活動(dòng)的開(kāi)展中都占據(jù)重要的地位。
1.1.2 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
(1)全球定位系統(tǒng)(GPS)。全球定位系統(tǒng)在當(dāng)前的地質(zhì)勘察中比較常見(jiàn),隨著全球定位系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展,其應(yīng)用系統(tǒng)也越加完善,在實(shí)際應(yīng)用中主要是以衛(wèi)星和識(shí)別點(diǎn)為基礎(chǔ),計(jì)算衛(wèi)星和控制點(diǎn)接收器之間的直線距離,然后收集關(guān)于兩顆衛(wèi)星的信息,對(duì)接收器進(jìn)行綜合分析并確定其位置,以此可以最大程度上確保地面數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性,保證地質(zhì)調(diào)查工作的有效性和相對(duì)的準(zhǔn)確性。
(2)地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)(GPR)。地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在短距離探測(cè)上具有較高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),主要是通過(guò)短距離探測(cè)判斷有無(wú)被測(cè)目標(biāo)。其在實(shí)際應(yīng)用中需要向下傳遞高頻電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布,當(dāng)遇到障礙的情況下就可以判定地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在一定的問(wèn)題,因此在全面的探測(cè)中就能夠掌握真實(shí)的地下資源分布情況,目前該技術(shù)的自動(dòng)化水平也不斷提高,因此在地質(zhì)災(zāi)害的治理上也發(fā)揮著重要的作用。
(3)載波相位差分技術(shù)(PTK)。載波相位差分技術(shù)可以利用一個(gè)參考站和接收設(shè)備觀察載波相位偏移,并根據(jù)同樣的感覺(jué)對(duì)其進(jìn)行分析,而且在特定的測(cè)試過(guò)程中,可以及時(shí)獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,在地質(zhì)勘探中,PTK 工藝的結(jié)果更準(zhǔn)確,大大提高了勘察效率。
(4)透視電鏡(TEM)。透視電鏡是一個(gè)成像裝置,主要用于一些地面介質(zhì)比較復(fù)雜、航攝比較難的勘探區(qū),其在實(shí)際應(yīng)用中受到的干擾較小,數(shù)據(jù)具有較高的精確度。
1.2.1 概述
遙感技術(shù)是一門(mén)現(xiàn)代技術(shù)科學(xué),它是從遠(yuǎn)距離平臺(tái)之上利用一系列電磁波探測(cè)器來(lái)進(jìn)行各種類(lèi)型數(shù)據(jù)處理的技術(shù),主要包含有圖像信息的集成與感應(yīng)、數(shù)據(jù)的傳輸與處理等,以此為基礎(chǔ)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于地面物體各個(gè)維度的研究與分析。在當(dāng)前的地質(zhì)工作的中,遙感技術(shù)主要是進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查并獲取地理信息,監(jiān)測(cè)到的信息還能夠即時(shí)傳回地面,以便地面工作人員運(yùn)用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行此案次處理與分析,最終形成有效且準(zhǔn)確的地面信息,從而為地質(zhì)工作的開(kāi)展提供參考依據(jù)。在遙感技術(shù)中,其中主要發(fā)揮作用的是傳感器設(shè)備,比如可見(jiàn)光攝影、紅外攝影以及光譜掃描等,且不同類(lèi)型的傳感器在反應(yīng)成像上也存在一定的查體。近幾年,我國(guó)的遙感技術(shù)發(fā)展速度越來(lái)越快,因此遙感技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用是的監(jiān)測(cè)范圍也有了較大程度的拓寬,而且分辨率也有了一定的提升,在地質(zhì)工作中的應(yīng)用價(jià)值也越來(lái)越高。
1.2.2 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
(1)光譜信息的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的測(cè)繪工作中對(duì)光譜技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,但是其光段相對(duì)較少,導(dǎo)致其準(zhǔn)確性以及測(cè)繪精度達(dá)不到要求。近幾年,圖像解譯技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,光譜信息的應(yīng)用也逐漸普及,其顯著特點(diǎn)就是波段有了較大程度的增加,能夠有效分析地面物體色調(diào)、紋理以及幾何形態(tài),同時(shí)輔之以成像光譜儀技術(shù)還能夠進(jìn)一步提高測(cè)繪工作的精密性與準(zhǔn)確性。
(2)多元信息擬合。隨著遙感技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展,其在地質(zhì)測(cè)繪工作中不在只是單一的使用遙感技術(shù),而是可以有效的結(jié)合測(cè)繪需求與各種信息員,比如可以將地質(zhì)信息、水文信息、土壤信息、氣象信息、物理力學(xué)特征等進(jìn)行結(jié)合并實(shí)現(xiàn)綜合分析,這種多言信息擬合現(xiàn)象也有利的促進(jìn)了地質(zhì)工作的開(kāi)展水平。
(3)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)在提高基礎(chǔ)圖件的成圖效率與成圖質(zhì)量上發(fā)揮著重要的作用,因此在遙感技術(shù)的應(yīng)用中,可以借助數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)來(lái)形成準(zhǔn)確的圖像資料,并將其作為GIS 的數(shù)據(jù)源,從而促進(jìn)兩種技術(shù)的共同發(fā)展,在地質(zhì)工作的應(yīng)用中也具有較高的價(jià)值。
水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛,當(dāng)前更多的應(yīng)用在土地資源的利于與開(kāi)發(fā)、水文環(huán)境測(cè)繪、工程環(huán)境測(cè)繪、地質(zhì)災(zāi)害的測(cè)定等方向,不同的領(lǐng)域會(huì)應(yīng)用到不同的技術(shù),在實(shí)際測(cè)繪過(guò)程中,通常會(huì)將多種技術(shù)綜合運(yùn)用,以達(dá)到更好的勘察水平。
在水工環(huán)地質(zhì)勘察中主要應(yīng)用到的技術(shù)有全球定位系統(tǒng)(GPS)、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)(GPR)、載波相位差分技術(shù)(PTK)和透視電鏡(TEM)技術(shù)。其中全球定位系統(tǒng)主要是借助衛(wèi)星定位來(lái)完成地質(zhì)勘察,其能夠較為獲得較為準(zhǔn)確的水工環(huán)地質(zhì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)勘測(cè)地區(qū)的水位,明確水文巖土在固定時(shí)間內(nèi)的變化趨勢(shì),還能夠預(yù)測(cè)變化趨勢(shì),從而可以方便地質(zhì)勘察的順利進(jìn)行;地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)(GPR)在基礎(chǔ)深度確定、冰川、地下水污染、礦產(chǎn)勘探、地下管纜探測(cè)、地下埋設(shè)物探察等方面具有較高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì);載波相位差分技術(shù)(PTK)的應(yīng)用比較靈活,受干擾較小,因此不會(huì)受到地貌等因素的影響,以此可以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,主要在地質(zhì)災(zāi)害防治、環(huán)境污染處理等工作中有較高的應(yīng)用價(jià)值,而且其能夠利用兩臺(tái)接收裝置對(duì)發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行有效接收,這也很大程度上保障了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確定;透視電鏡(TEM)技術(shù)在太空物質(zhì)探測(cè)領(lǐng)域、懸空作業(yè)和水文植被監(jiān)測(cè)方面能夠發(fā)揮最大的功能,在地質(zhì)工作中,其主要用于地層地下水的水文勘察工作中,可以準(zhǔn)確和及時(shí)分析地下水系和地表水系的水位、流向,從而可以分析兩種水系的關(guān)系,推斷補(bǔ)給關(guān)系。
水文測(cè)繪是水工地質(zhì)勘察中重要的環(huán)節(jié),其主要測(cè)繪內(nèi)容包括地表水和地下水,比如在礦區(qū)的測(cè)繪中,可以觀察礦區(qū)和周邊地區(qū)的徑流分布規(guī)律,以此推測(cè)出礦產(chǎn)資源的分布點(diǎn),從而提高礦產(chǎn)資源的開(kāi)采效率。除此以外,在一些野外區(qū)域進(jìn)行水文環(huán)境勘察工作的時(shí)候還可以全面勘察泉眼、打井處以及暗河等處,以此掌握更多的信息數(shù)據(jù)。可以說(shuō),在水文環(huán)境的測(cè)繪中,可以較為明確的掌握被勘驗(yàn)區(qū)域的水文地質(zhì)環(huán)境,從而為相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)的開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)。
工程環(huán)境測(cè)繪也是生產(chǎn)活動(dòng)開(kāi)展的基礎(chǔ),比如在礦區(qū)的測(cè)繪工作中,就可以全面采集礦產(chǎn)資源分布區(qū)域的地質(zhì)特征、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及邊坡?tīng)顟B(tài)等信息,以此為基礎(chǔ)的進(jìn)行綜合分析后就能夠得出該區(qū)域的地質(zhì)狀態(tài),從而科學(xué)合理的選擇礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)方式,避免在實(shí)際工作中對(duì)周?chē)h(huán)境造成影響,以便更好的保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。
土地資源的利用與規(guī)劃是一項(xiàng)戰(zhàn)略部署和安排,具體是指在某地區(qū),以國(guó)家總體經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展為根本,結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)情況、社會(huì)發(fā)展、自然環(huán)境等條件,對(duì)該地區(qū)的土地資源進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)和利用。就目前而言,參照人口數(shù)超百萬(wàn)的城市,它們的土地使用情況基本飽和,空缺資源很少,所以,對(duì)土地資源利用規(guī)劃也是地質(zhì)勘察工作中非常重要的一部分。將GPS 與遙感技術(shù)相結(jié)合,以在最快的時(shí)間內(nèi)獲取更多的關(guān)于區(qū)域內(nèi)土地地貌、水文情況、土地分布、基礎(chǔ)設(shè)施等相關(guān)數(shù)據(jù),便于盡快進(jìn)行規(guī)劃,提高工作效率。
一般情況下,地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生都表明該地的地質(zhì)、氣候、水文以及外部環(huán)境都比較活躍,因此通過(guò)水工環(huán)地質(zhì)勘察的開(kāi)展就能夠結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的分析工作,以便可以掌握區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律,或者是所造成的破壞問(wèn)題等等。同時(shí)還可以分析影響地質(zhì)災(zāi)害的具體發(fā)生因素,預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害,在此基礎(chǔ)上也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防與治理等,從而大大降低地質(zhì)災(zāi)害造成的不利影響。
遙感技術(shù)作為地質(zhì)工作中不可或缺的技術(shù)之一,其精度高、測(cè)繪效率高,常常與GIS、GPS 技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用,并成為現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù),在水工環(huán)地質(zhì)測(cè)繪中占有重要地位。該技術(shù)不僅能描繪出地面的空間分布,而且能夠檢測(cè)地上植被的污染情況、地下水的勘察、調(diào)查水土流失情況等。因此遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)工作的意義重大,具體應(yīng)用如下:
水土流失問(wèn)題是當(dāng)前影響生態(tài)環(huán)境的重要問(wèn)題,在遙感技術(shù)的支持下,相關(guān)調(diào)查人員可以借助先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析手段進(jìn)行水土流失問(wèn)題的調(diào)查,獲得更多準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息,在分析比較中也能夠發(fā)現(xiàn)水土流失的變化情況,從而就可以以此為基礎(chǔ)制定科學(xué)的解決方案。在調(diào)查水土流失問(wèn)題時(shí),應(yīng)注意如下兩點(diǎn):
(1)確定水土流失的情況,選擇合適的勘察方案,確保勘察工作的正常進(jìn)行,比如可以借助TM 影像,來(lái)獲取水土流失相關(guān)的各類(lèi)數(shù)據(jù)和信息,進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化和矢量化變換,來(lái)確保數(shù)據(jù)的正確無(wú)誤。
(2)經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)和信息,再次進(jìn)行調(diào)整、分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)等工作,然后上傳數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)更新的特點(diǎn),這樣可以實(shí)時(shí)觀察水土流失的情況,所以,遙感技術(shù)的運(yùn)用,使數(shù)據(jù)的分析和整理更智能、更精準(zhǔn)、更方便,不僅提高了勘測(cè)效率,還保證了信息的準(zhǔn)確性。
地下水勘測(cè)工作是水工環(huán)地質(zhì)工作中的最關(guān)鍵一環(huán),對(duì)于水資源的開(kāi)發(fā)和利用具有深遠(yuǎn)意義。以前的勘測(cè)方式,由于各種因素的干擾,使得勘察數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不完成,工作過(guò)程也是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而遙感技術(shù)的應(yīng)用,是運(yùn)用陸地衛(wèi)星MSS 影像數(shù)據(jù)以及混合比值圖像方法來(lái)更好的處理MSS 影像的目標(biāo),以此可以更加清晰明確的掌握地下水的影像特征,比如可以運(yùn)用該技術(shù)對(duì)區(qū)域的地下富水區(qū)進(jìn)行勘察,在深度二百米左右的位置進(jìn)行勘測(cè),結(jié)合運(yùn)用數(shù)字圖像處理軟件,將最后的數(shù)據(jù)和圖像再加工,即可確定準(zhǔn)確的濕度分量。這一過(guò)程運(yùn)用到了可見(jiàn)光、近紅外波的不同,來(lái)確定圖像中水源位置,可以幫助地質(zhì)工作人員更好的掌握區(qū)域內(nèi)的水系特征,為其順利工作奠定良好的基礎(chǔ)。
在工程地質(zhì)勘查中,主要包括對(duì)水文地質(zhì)條件、地形地貌條件、自然地理?xiàng)l件以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等方面的勘察,只喲掌握以上這些地質(zhì)資料才能夠全面的分析區(qū)域內(nèi)的工程地質(zhì)情況,以便為相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)的開(kāi)展提供科學(xué)、可靠的依據(jù)。在傳統(tǒng)的勘察工作中,由于工作內(nèi)容較多,工作周期也比較長(zhǎng),再加上采用的勘察方法較為落后,嚴(yán)重影響了地質(zhì)勘察的精確度與可靠性。隨著遙感技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展,其在實(shí)際應(yīng)用中可以有效的獲得更加轉(zhuǎn)卻的地址調(diào)查數(shù)據(jù),然后結(jié)合路線調(diào)查資料與實(shí)地勘測(cè)資料就可以做出較為全面的分析工作,最終為相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)提供可靠的基礎(chǔ)資料。尤其是在一些大型的工程選址中,遙感技術(shù)與極端及技術(shù)的結(jié)合還能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)于地表圖像的快速評(píng)價(jià),并在此基礎(chǔ)之上對(duì)地表的地貌特點(diǎn)與地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行一定程度上的分析,進(jìn)而有效提高工程選線的合理性與科學(xué)性,從而有效的保障了工程項(xiàng)目開(kāi)展的有序性。
在環(huán)境地質(zhì)的測(cè)繪工作中,遙感技術(shù)的應(yīng)用主要作用就是分析環(huán)境地質(zhì)信息,比如可以通過(guò)環(huán)境地質(zhì)的信息中了解區(qū)域中水資源的污染情況,并結(jié)合各地區(qū)不同的污染情況實(shí)現(xiàn)差異性測(cè)量結(jié)果的輸出。當(dāng)前遙感技術(shù)的應(yīng)用主要采用的是熱感圖像,以此可以更好的確定區(qū)域內(nèi)的廢水情況,借助信息的分析與處理就能夠及時(shí)確定污染源的分布情況,以此可以為生態(tài)環(huán)境治理工作提供良好的技術(shù)支持。除此以外,遙感技術(shù)在環(huán)境地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地質(zhì)變化情況、水土流失現(xiàn)象、重大經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響的現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)而高效地監(jiān)測(cè),因此在地質(zhì)工作中占據(jù)重要的地位。
在遙感技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中,相關(guān)技術(shù)人員為了剛好的發(fā)揮起作用,還需要結(jié)合待測(cè)區(qū)域的實(shí)際星狂選擇合適的遙感技術(shù),比如調(diào)查和分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況,動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)區(qū)域的地質(zhì)變化情況等等,以此來(lái)更好的預(yù)測(cè)當(dāng)?shù)馗黜?xiàng)活動(dòng)有可能對(duì)地質(zhì)產(chǎn)生的影響等等,以便可以為后續(xù)的地質(zhì)工作提供科學(xué)的參考依據(jù)。比如在地址圖像的獲取中,借助數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)可以得到較高分辨率的地質(zhì)圖像,對(duì)其進(jìn)行觀察和分析以后就可以得到準(zhǔn)確的地質(zhì)信息,降低其他不良因素對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)造成的影響。除此以外,遙感技術(shù)還能夠?qū)鹘y(tǒng)的單一波段轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣唇M合,利用所制定的模型對(duì)指定對(duì)象進(jìn)行多源綜合分析,對(duì)生成的專(zhuān)題圖進(jìn)行結(jié)果和數(shù)據(jù)分析,為實(shí)際工作提供大力支持。
綜上所述,地質(zhì)工作的開(kāi)展是保證現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)正常有序開(kāi)展的基礎(chǔ)工作,其非工作內(nèi)容較為復(fù)雜,流程較為繁瑣,借助水工環(huán)地質(zhì)勘察及遙感技術(shù)能夠有效的提高相關(guān)信息數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性與及時(shí)性,以便為各項(xiàng)分析工作提供科學(xué)的依據(jù),進(jìn)一步提高地質(zhì)工作的效果,不僅可以促進(jìn)地質(zhì)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程,還能夠?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)與生活起到推動(dòng)作用。因此,廣大地質(zhì)工作人員也需要提高對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察及遙感技術(shù)的認(rèn)識(shí),在日常工作中結(jié)合其實(shí)際要求選擇科學(xué)的技術(shù)手段,以便進(jìn)一步提高地質(zhì)工作水平。