地质环境监测科技创新思考

颜堂 朱峰 王维斌

摘要：地质环境监测是一项基础性和公益性事业，政府在进行地质环境管理和灾害防治工作时，需要地质环境监测数据提供支撑。基于此，本文以矿山地质环境监测为例，深入分析地质环境监测科技创新的背景、地质环境监测的内容、新科技的应用以及科技创新的策略，旨在提升我国的地质环境监测技术水平，保护生态环境。

关键词：地质环境监测；遥感影像技术；无人机航测技术

在经济发展过程中不合理地利用资源，将会导致严重的环境污染和生态破坏问题，阻碍社会经济发展。为了推动我国经济的可持续发展，建设生态文明，国家十分重视环境保护和生态治理工作。而地质环境监测是生态治理和地质环境保护的基础性工作，科技创新有利于进一步加大环境保护和生态治理的力度，促使相关工作科学、规范发展。

一、地质环境监测科技创新的背景

国土资源部为响应中央精神，全面实施深海探测、深地探测、深空对地观测以及土地工程科技“三深一土”科技创新战略，重视科技创新对地质环境监测的作用，明确了国土资源科技创新的要求和方向。二十大报告指出，中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化，明确了我国新时代生态文明建设的战略任务，总基调是推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。为了实现可持续发展，相关部门应加大对地质环境的监测力度，加强污染治理和灾害防治，统筹国家自然资源，为国家的经济建设提供科学的数据支撑。

二、矿区地质环境监测的内容

（一）地质环境问题

现阶段，我国的主要地质环境问题包括滑坡灾害、地表灾害、裂缝灾害等。矿山出现滑坡自然灾害的主要原因是露天采矿没有做好防护措施，导致当地的自然环境超过负荷，破坏植被超过了自然恢复的范围，地表土侵蚀产生滑坡自然灾害。同时，矿区在开采的过程中对地表土体或岩体造成了不良影响，导致土体或岩体变形，诱发山体滑坡。矿区地表灾害的成因主要在开采的过程中采用井工开采的方式，导致出现沉降或变形。同时，矿山开采会造成地下水循环出现变化，从而影响地质层之间的平衡，造成塌陷等事故。地裂缝灾害的出现主要由于人为开采矿山时，在地表形成较大的裂缝，导致地表建筑物出现塌陷，影响了工农业的发展。

（二）资源问题

矿区开采会严重破坏土地资源和生态环境，如果在开采过程中不能加强治理，就会给当地的土地资源和自然植被造成影响，降低土壤肥力，不利于地表植被生长，制约农业发展。矿区开采的过程中会产生大量的固体废弃物，露天堆放会占用大量土地，不仅会造成土体和水源的污染，还会破坏生态环境。同时，矿区废弃物的化学成分较复杂，治理露天堆放导致的生态环境问题比较困难，也不利于生态治理工作开展。

三、地质监测新科技

（一）遥感影像技术的应用

遥感影像技术是一种基于电磁辐射接收和记录电子探测目标辐射信息，通过对信息的处理从而成像的技术，在矿山地质环境监测中，应用较广，也会使用光学摄影等技术，监测矿区地质环境，监测范围较广。在实际的监测过程中，相关部门可以建设计算机处理平台，监测矿区以及周边地区的地质环境，采集地质环境数据，将数据输入到计算机中，实现数据的精细化处理与分析，在云平台中实现数据共享。遥感影像技术在矿区地质环境监测中的应用主要通过解译矿区的卫片，分析高空间分辨率的遥感监测结果，从而获取矿区地质环境监测的关键因素，并做出预警。例如，在矿区监测泥石流时，发现矿区的植被面积减少，发生泥石流的概率会变大，因此需要分析植被数据，采取相关策略分析地表岩石的耐风化性能；当某处植被较少、风化严重且存在大量松散物质时，发生泥石流的概率较大。遥感影像技术的应用可以对地质环境进行基于要素的全方位监测，在实际的地质环境监测过程中，相关部门可以根据实际的监测区域，采取遥感影像技术监测环境，例如，可以利用遥感技术进行地表沉降、泥石流、滑坡、裂缝以及土地利用变更等监测，确保监测的有效性。

（二）地质环境动态监测技术

第一，相关部门应坚持动态监测地质环境，获取地质环境的动态信息，为环境治理和灾害防治工作提供有效的数据支撑。遥感影像技术在应用的过程中主要通过分析自然的光线、无线波和热量等因素的变化情况，监测矿山的各项参数。第二，利用不同的监测平台、分辨率和遥感监测技术等，实时监测地质环境的各项参数，确保监测效率。第三，分析和处理各项参数，及时发现异常情况，从而减少地质灾害发生时造成的安全事故。当前，我国十分重视地质环境保护和治理工作，不断引进和研发新技术和新设备，提升遥感影像技术的性能，建立遥感动态监测平台对地质环境进行系统化、专业化和实时性的监测，可以提升监测数据的准确性，提高数据的应用效率，确保环境保护和生态治理工作的效率。

（三）遥感动态监测系统建设

第一，在建设遥感动态监测系统时，相关部门应充分利用5G网络和智能化技术，提升遥感动态监测系统的自动化和智能化水平，改善监测数据的分析和计算模式，降低人力成本，提高监测的自动化水平，减少监测误差。第二，建设操作系统时，应利用人工智能技术和5G网络，增强网络的兼容性和实时性，提高信息采集和传输的效率，提升地质环境监测水平。第三，重视信息系统的建设，利用通信技术、计算机技术以及遥感技术，构建地质环境监测信息化平台，通过可行性较强的数据方案，提升监测人员对地质环境相关参数的捕捉力度，准确监测各项参数的变化情况，并分析数据，生成地质环境参数动态报告，对地质环境出现的异常情况进行指示，提高动态检测系统的运行效率。遥感动态监测系统依靠计算机进行远程监测，在监测过程中可能出现不全面的问题。在动态监测系统中增加调度系统，可以使相关单位在运用信息系统时突破时空限制，通过远程控制系统合理部署相关工作，为指挥人员的调度工作提供精准的数据支撑，并对调度工作进行指示，确保在远程的状态下合理管控矿山的地质环境设备。

（四）遥感技术的具体应用

第一，在监测矿区地质环境时，利用遥感技术，相关部门应根据实际需求，有效监测各类自然灾害。在监测矿山的坍塌情况时，监测人员要找准监测位置，坍塌事故一般发生在陡峭的悬崖或陡坡上，由于岩体或土体在重力的作用下而产生坍塌。在应用遥感技术时，可以看出成像图中出现崩塌的位置边缘处为线形或弧形，在向阳坡段，成像的颜色较浅，而在背光段，成像的颜色较深。在具体的监测工作中，相关部门可以采用SPOT－5图像以及高分卫星成像图，提高成像的清晰度，准确显示塌陷区域的边界，便于相关部门开展治理工作。

第二，利用遥感技术监测矿区的塌陷区，遥感影像可以显示清晰的塌陷区图像，由于矿区的主要元素的不同以及塌陷深度的差异，通过TM成像技术可以显示不同的明暗特征。采空塌陷区的地质环境与周围不同，因此，在获取塌陷区的地质环境信息时，需要利用阈值法采集信息，利用SPOT213波段和全色波段显示边界的图像，从而分析矿区的地质环境，为塌陷区的治理工作提供数据支撑。

第三，在监测矿区污染时，利用遥感技术监测废水、废渣和废气的产生和排放，当矿区出现不合理处置废弃物时，可以通过TM543波段图像监测矿区污染，当图像上出现暗红色斑点或亮白色斑点时，相关人员可以分析斑点，并提出相应的处置方案。在监测废水时，相关部门可以使用SPOT5光谱图分析废水中的化学物质，实时监测地下水和地表水中的化学物质及其污染情况。

第四，在监测矿区地质环境时，相关部门还要监测矿区的地形和地貌、山体破损、植被破坏以及岩石裸露的情况。尤其在露天采矿区域和固体废弃物的堆积区域，相关部门应重点监测，实时查看地貌景观的变化。同时，利用遥感影像技术监测矿区固体废弃物的堆积情况、植被恢复状况，并利用采集到的数据信息进行人机交互编译，实现信息化和智能化的数据处理，应用数据信息为地质环境治理工作奠定基础。

第五，重点关注地质灾害，同时利用高空间分辨率以及多时相数据智能化管理承灾对象与致灾环境。在监测矿区地质环境时，相关部门应重视数据的采集和分析，通过分析不同区域的矿山，制定地质灾害的分类标准以及处置规范。同时，应用大数据和人工智能技术，对采集到的数据进行编译和分类，并对入库数据进行信息化管理，实现监测技术的智能化和信息化发展。根据相关分类标准划分自然灾害的类型和等级，同时制定相应的应急预案，通过历史数据与实时数据的对比，实现对自然灾害的预警，以此提高自然灾害的治理能力，降低灾害的影响程度。

四、地质环境监测科技创新的策略

（一）建设地质环境监测体系

第一，相关部门在进行地质环境监测工作时，应加强地质环境监测体系的建设，组织国家的各项环境工作建设活动，完善运行管理体系，管理和维护相关监测工程，提升监测的效率和质量，保证地质环境监测工作的实时性和有效性。第二，重视地下水监测工作，建立地下水监测工程，加密地下水监测点，定期监测地下水资源，提高监测的频次和精度，研究水文变化情况，从而为地质环境监测工作提供有效的数据支撑。第三，建立层级化管理模式，完善组织建设，明确权责关系，促使监测工作持续进行。第四，丰富监测手段，利用遥感技术等先进的技术设备对地质环境进行智能化、数字化监测，提高数据采集的精度。第五，建立预警预报和信息服务一体化平台，为地质灾害防治监测工程建设提供支撑，构建自然灾害防治监测网络，促进相关工作发展。

（二）引进和研发新技术

相关部门在进行地质环境监测工作时，应建立地质环境监测、灾害调查评价、监测预警和治理、城市环境调查、矿区环境保护治理、水土环境监测与地热地质等的监测工作标准，确保相关工作在统一的领导下，提高工作的科学性和有效性。地质环境监测工作是一项长期的系统性工程，涉及多个领域和多个方面，应用的技术设备较多，如果相关部门在开展工作时没有明确工作的标准，会导致采集数据应用的技术、数据的精度、数据分析形式等存在较大差异，不利于统一保护和治理地质环境，影响相关工作的质量和效率。在具体工作中，应重视引进和研发先进的监测技术手段，提升地质环境监测的准确性，为生态环境治理、解决地质问题提供精准的数据支撑。

（三）充分了解行业动态

相关部门在开展地质环境监测工作时，应关注国际和国内相关工作的最新成果，了解较新的监测手段，针对当前地质环境监测工作中的重点问题，了解科技创新的目标。在科技创新的影响下，当前的地质环境监测工作越来越专业化和科学化，但仍存在一些问题。例如，含水层的测试问题、影响地质灾害发育的因素和发育规律、水工环标准体系的建设问题以及水文地质工程学科体系问题等。相关部门应重点关注相关动态，及时了解新的理论、技术和方法，不断提升自身的监测能力，例如科学利用云技术、智能技术、卫星遥感技术以及无人机技术，促使相关工作创新。

（四）树立人才第一的理念

地质环境监测工作的科技创新需要依靠人才，因此，第一，相关部门应树立人才第一的理念，根据实际需求选片和培养人才。第二，在选择人才时，将业务能力和创新能力作为人才选拔标准，在人才进入岗位后，进行定期培训，在正确的用人理念的指导下，坚持科技人才和管理人才的共同培养，培养创新型人才，提升创新能力。第三，倡导广大地质工作者追求卓越、专研业务、不断创新，营造良好的创新环境，提高工作人员的业务能力。

五、结语

综上所述，在进行地质环境监测工作时，采用大数据技术、人工智能技术、遥感影像技术等先进的技术可以进一步提高地质环境监测的准确性和有效性。科技创新有利于推动地质环境监测效率和质量的提升，降低人工成本，提高监测的智能化和信息化水平，促进相关工作现代化发展，为自然灾害防治和生态环境治理工作提供准确、科学的数据支撑，助力我国生态文明建设。

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作者简介：颜堂（1970），男，山东省高密市人，本科学历，高级工程师，主要研究方向为自然资源工程水工环地质；通讯作者：朱峰（1980），男，山东省临朐县人，本科学历，工程师，主要研究方向为自然资源工程水工环地质。