地質環境監測科技創新思考

顏堂 朱峰 王維斌

摘要：地質環境監測是一項基礎性和公益性事業，政府在進行地質環境管理和災害防治工作時，需要地質環境監測數據提供支撐?；诖耍疚囊缘V山地質環境監測為例，深入分析地質環境監測科技創新的背景、地質環境監測的內容、新科技的應用以及科技創新的策略，旨在提升我國的地質環境監測技術水平，保護生態環境。

關鍵詞：地質環境監測；遙感影像技術；無人機航測技術

在經濟發展過程中不合理地利用資源，將會導致嚴重的環境污染和生態破壞問題，阻礙社會經濟發展。為了推動我國經濟的可持續發展，建設生態文明，國家十分重視環境保護和生態治理工作。而地質環境監測是生態治理和地質環境保護的基礎性工作，科技創新有利于進一步加大環境保護和生態治理的力度，促使相關工作科學、規范發展。

一、地質環境監測科技創新的背景

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”科技創新戰略，重視科技創新對地質環境監測的作用，明確了國土資源科技創新的要求和方向。二十大報告指出，中國式現代化是人與自然和諧共生的現代化，明確了我國新時代生態文明建設的戰略任務，總基調是推動綠色發展，促進人與自然和諧共生。為了實現可持續發展，相關部門應加大對地質環境的監測力度，加強污染治理和災害防治，統籌國家自然資源，為國家的經濟建設提供科學的數據支撐。

二、礦區地質環境監測的內容

（一）地質環境問題

現階段，我國的主要地質環境問題包括滑坡災害、地表災害、裂縫災害等。礦山出現滑坡自然災害的主要原因是露天采礦沒有做好防護措施，導致當地的自然環境超過負荷，破壞植被超過了自然恢復的范圍，地表土侵蝕產生滑坡自然災害。同時，礦區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，誘發山體滑坡。礦區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，導致出現沉降或變形。同時，礦山開采會造成地下水循環出現變化，從而影響地質層之間的平衡，造成塌陷等事故。地裂縫災害的出現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塌陷，影響了工農業的發展。

（二）資源問題

礦區開采會嚴重破壞土地資源和生態環境，如果在開采過程中不能加強治理，就會給當地的土地資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，制約農業發展。礦區開采的過程中會產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，還會破壞生態環境。同時，礦區廢棄物的化學成分較復雜，治理露天堆放導致的生態環境問題比較困難，也不利于生態治理工作開展。

三、地質監測新科技

（一）遙感影像技術的應用

遙感影像技術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，在礦山地質環境監測中，應用較廣，也會使用光學攝影等技術，監測礦區地質環境，監測范圍較廣。在實際的監測過程中，相關部門可以建設計算機處理平臺，監測礦區以及周邊地區的地質環境，采集地質環境數據，將數據輸入到計算機中，實現數據的精細化處理與分析，在云平臺中實現數據共享。遙感影像技術在礦區地質環境監測中的應用主要通過解譯礦區的衛片，分析高空間分辨率的遙感監測結果，從而獲取礦區地質環境監測的關鍵因素，并做出預警。例如，在礦區監測泥石流時，發現礦區的植被面積減少，發生泥石流的概率會變大，因此需要分析植被數據，采取相關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時，發生泥石流的概率較大。遙感影像技術的應用可以對地質環境進行基于要素的全方位監測，在實際的地質環境監測過程中，相關部門可以根據實際的監測區域，采取遙感影像技術監測環境，例如，可以利用遙感技術進行地表沉降、泥石流、滑坡、裂縫以及土地利用變更等監測，確保監測的有效性。

（二）地質環境動態監測技術

第一，相關部門應堅持動態監測地質環境，獲取地質環境的動態信息，為環境治理和災害防治工作提供有效的數據支撐。遙感影像技術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，監測礦山的各項參數。第二，利用不同的監測平臺、分辨率和遙感監測技術等，實時監測地質環境的各項參數，確保監測效率。第三，分析和處理各項參數，及時發現異常情況，從而減少地質災害發生時造成的安全事故。當前，我國十分重視地質環境保護和治理工作，不斷引進和研發新技術和新設備，提升遙感影像技術的性能，建立遙感動態監測平臺對地質環境進行系統化、專業化和實時性的監測，可以提升監測數據的準確性，提高數據的應用效率，確保環境保護和生態治理工作的效率。

（三）遙感動態監測系統建設

第一，在建設遙感動態監測系統時，相關部門應充分利用5G網絡和智能化技術，提升遙感動態監測系統的自動化和智能化水平，改善監測數據的分析和計算模式，降低人力成本，提高監測的自動化水平，減少監測誤差。第二，建設操作系統時，應利用人工智能技術和5G網絡，增強網絡的兼容性和實時性，提高信息采集和傳輸的效率，提升地質環境監測水平。第三，重視信息系統的建設，利用通信技術、計算機技術以及遙感技術，構建地質環境監測信息化平臺，通過可行性較強的數據方案，提升監測人員對地質環境相關參數的捕捉力度，準確監測各項參數的變化情況，并分析數據，生成地質環境參數動態報告，對地質環境出現的異常情況進行指示，提高動態檢測系統的運行效率。遙感動態監測系統依靠計算機進行遠程監測，在監測過程中可能出現不全面的問題。在動態監測系統中增加調度系統，可以使相關單位在運用信息系統時突破時空限制，通過遠程控制系統合理部署相關工作，為指揮人員的調度工作提供精準的數據支撐，并對調度工作進行指示，確保在遠程的狀態下合理管控礦山的地質環境設備。

（四）遙感技術的具體應用

第一，在監測礦區地質環境時，利用遙感技術，相關部門應根據實際需求，有效監測各類自然災害。在監測礦山的坍塌情況時，監測人員要找準監測位置，坍塌事故一般發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生坍塌。在應用遙感技術時，可以看出成像圖中出現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。在具體的監測工作中，相關部門可以采用SPOT－5圖像以及高分衛星成像圖，提高成像的清晰度，準確顯示塌陷區域的邊界，便于相關部門開展治理工作。

第二，利用遙感技術監測礦區的塌陷區，遙感影像可以顯示清晰的塌陷區圖像，由于礦區的主要元素的不同以及塌陷深度的差異，通過TM成像技術可以顯示不同的明暗特征。采空塌陷區的地質環境與周圍不同，因此，在獲取塌陷區的地質環境信息時，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，從而分析礦區的地質環境，為塌陷區的治理工作提供數據支撐。

第三，在監測礦區污染時，利用遙感技術監測廢水、廢渣和廢氣的產生和排放，當礦區出現不合理處置廢棄物時，可以通過TM543波段圖像監測礦區污染，當圖像上出現暗紅色斑點或亮白色斑點時，相關人員可以分析斑點，并提出相應的處置方案。在監測廢水時，相關部門可以使用SPOT5光譜圖分析廢水中的化學物質，實時監測地下水和地表水中的化學物質及其污染情況。

第四，在監測礦區地質環境時，相關部門還要監測礦區的地形和地貌、山體破損、植被破壞以及巖石裸露的情況。尤其在露天采礦區域和固體廢棄物的堆積區域，相關部門應重點監測，實時查看地貌景觀的變化。同時，利用遙感影像技術監測礦區固體廢棄物的堆積情況、植被恢復狀況，并利用采集到的數據信息進行人機交互編譯，實現信息化和智能化的數據處理，應用數據信息為地質環境治理工作奠定基礎。

第五，重點關注地質災害，同時利用高空間分辨率以及多時相數據智能化管理承災對象與致災環境。在監測礦區地質環境時，相關部門應重視數據的采集和分析，通過分析不同區域的礦山，制定地質災害的分類標準以及處置規范。同時，應用大數據和人工智能技術，對采集到的數據進行編譯和分類，并對入庫數據進行信息化管理，實現監測技術的智能化和信息化發展。根據相關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，通過歷史數據與實時數據的對比，實現對自然災害的預警，以此提高自然災害的治理能力，降低災害的影響程度。

四、地質環境監測科技創新的策略

（一）建設地質環境監測體系

第一，相關部門在進行地質環境監測工作時，應加強地質環境監測體系的建設，組織國家的各項環境工作建設活動，完善運行管理體系，管理和維護相關監測工程，提升監測的效率和質量，保證地質環境監測工作的實時性和有效性。第二，重視地下水監測工作，建立地下水監測工程，加密地下水監測點，定期監測地下水資源，提高監測的頻次和精度，研究水文變化情況，從而為地質環境監測工作提供有效的數據支撐。第三，建立層級化管理模式，完善組織建設，明確權責關系，促使監測工作持續進行。第四，豐富監測手段，利用遙感技術等先進的技術設備對地質環境進行智能化、數字化監測，提高數據采集的精度。第五，建立預警預報和信息服務一體化平臺，為地質災害防治監測工程建設提供支撐，構建自然災害防治監測網絡，促進相關工作發展。

（二）引進和研發新技術

相關部門在進行地質環境監測工作時，應建立地質環境監測、災害調查評價、監測預警和治理、城市環境調查、礦區環境保護治理、水土環境監測與地熱地質等的監測工作標準，確保相關工作在統一的領導下，提高工作的科學性和有效性。地質環境監測工作是一項長期的系統性工程，涉及多個領域和多個方面，應用的技術設備較多，如果相關部門在開展工作時沒有明確工作的標準，會導致采集數據應用的技術、數據的精度、數據分析形式等存在較大差異，不利于統一保護和治理地質環境，影響相關工作的質量和效率。在具體工作中，應重視引進和研發先進的監測技術手段，提升地質環境監測的準確性，為生態環境治理、解決地質問題提供精準的數據支撐。

（三）充分了解行業動態

相關部門在開展地質環境監測工作時，應關注國際和國內相關工作的最新成果，了解較新的監測手段，針對當前地質環境監測工作中的重點問題，了解科技創新的目標。在科技創新的影響下，當前的地質環境監測工作越來越專業化和科學化，但仍存在一些問題。例如，含水層的測試問題、影響地質災害發育的因素和發育規律、水工環標準體系的建設問題以及水文地質工程學科體系問題等。相關部門應重點關注相關動態，及時了解新的理論、技術和方法，不斷提升自身的監測能力，例如科學利用云技術、智能技術、衛星遙感技術以及無人機技術，促使相關工作創新。

（四）樹立人才第一的理念

地質環境監測工作的科技創新需要依靠人才，因此，第一，相關部門應樹立人才第一的理念，根據實際需求選片和培養人才。第二，在選擇人才時，將業務能力和創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，培養創新型人才，提升創新能力。第三，倡導廣大地質工作者追求卓越、專研業務、不斷創新，營造良好的創新環境，提高工作人員的業務能力。

五、結語

綜上所述，在進行地質環境監測工作時，采用大數據技術、人工智能技術、遙感影像技術等先進的技術可以進一步提高地質環境監測的準確性和有效性。科技創新有利于推動地質環境監測效率和質量的提升，降低人工成本，提高監測的智能化和信息化水平，促進相關工作現代化發展，為自然災害防治和生態環境治理工作提供準確、科學的數據支撐，助力我國生態文明建設。

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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地質；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地質。