關(guān)于煤炭地質(zhì)單位“透明地球”建設(shè)的若干思考

劉福勝，馬彥良，李 華

(中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司，北京 100040 )

0 引言

隨著信息化浪潮的到來和大力推動，大數(shù)據(jù)研究已逐漸上升為許多國家的國家戰(zhàn)略。作為大數(shù)據(jù)的重要組成部分——科學(xué)大數(shù)據(jù)正在使科學(xué)世界發(fā)生巨大改變，驅(qū)動著科學(xué)研究進(jìn)入一個全新的范式——數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)范式階段[1]。

地學(xué)研究領(lǐng)域也不例外，大數(shù)據(jù)的誕生與發(fā)展正在使“數(shù)字地球”“透明地球”研究從理念走向可能。2018年12月中國煤炭地質(zhì)總局局長趙平在“第十六屆中國企業(yè)家發(fā)展論壇”首次提出了共建“透明、美麗、數(shù)字地球”的暢想。

貫徹“三個地球”建設(shè)的理念和戰(zhàn)略愿景，旨在不斷發(fā)揮自身優(yōu)勢，拓展服務(wù)領(lǐng)域，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，推動轉(zhuǎn)型升級，聚焦主業(yè)，在保障企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的前提下，持續(xù)提升總局行業(yè)影響力。根本目標(biāo)是使總局成為在國家層面乃至在國際上，具有不可替代性的專業(yè)化集團(tuán)公司，成為地質(zhì)行業(yè)的領(lǐng)軍者、生態(tài)文明建設(shè)領(lǐng)域的國家隊。

開展“透明地球”建設(shè)，使地球表層一定深度“像玻璃一樣透明”一直是地質(zhì)學(xué)家們的夢想。通過綜合運用多種先進(jìn)的勘查技術(shù)手段，借助地球大數(shù)據(jù)和地質(zhì)信息技術(shù)，建立一個多維度、數(shù)字化、可視化的地殼地質(zhì)模型，全面掌握地球內(nèi)部(或地殼中、淺部巖石圈)的結(jié)構(gòu)、地質(zhì)體及內(nèi)部蘊含各類資源的分布情況，實現(xiàn)對地質(zhì)體特征的可視化。

本文以“透明地球”為主題，探討和共享煤炭地質(zhì)單位“透明地球”建設(shè)方面的思考。相信伴隨著科學(xué)大數(shù)據(jù)、數(shù)字地球、透明地球的不斷發(fā)展，必將為服務(wù)全球變化、減災(zāi)防災(zāi)、能源及新能源開發(fā)、地下空間綜合利用、新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)農(nóng)業(yè)及食品安全、軍事等方面做出重要的貢獻(xiàn)。展望未來，我們將體驗大數(shù)據(jù)時代數(shù)字地球直至透明地球的巨大的科學(xué)價值與無限科學(xué)魅力；我們正在新的起點上通過構(gòu)建數(shù)字地球和透明地球的信息家園，為美麗地球建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

1 透明地球的基本概念

地球科學(xué)是指一切研究地球的科學(xué)，以地球系統(tǒng)(包括大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和日地空間)的過程與變化及其相互作用為研究對象的基礎(chǔ)學(xué)科。主要包括地理學(xué)(含土壤學(xué)與遙感)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)和空間物理學(xué)以及新的交叉學(xué)科等分支學(xué)科?？v橫十萬里，上下百億年，幾乎輻射到自然科學(xué)的其他各個領(lǐng)域。

地球科學(xué)和人類的生活息息相關(guān)，人類生產(chǎn)、生活所需的礦產(chǎn)資源、生產(chǎn)資料和生活物資都來自地球。因此，地球科學(xué)是一門關(guān)乎人類社會演化和發(fā)展的非?；A(chǔ)、重要的學(xué)科。

目前，大數(shù)據(jù)已成為知識經(jīng)濟(jì)時代的戰(zhàn)略高地。在地學(xué)領(lǐng)域，地球大數(shù)據(jù)正催生人類用全新的思維方式去了解地球、認(rèn)識地球和描述地球，地球巖石圈“像玻璃一樣透明”逐漸成為可能，推動地球科學(xué)向更深層次發(fā)展，讓人類在理解我們生活的地球方面取得更深入、廣泛的進(jìn)步[2]。

2 透明地球與地質(zhì)大數(shù)據(jù)的關(guān)系

2.1 地球科學(xué)大數(shù)據(jù)來源豐富，種類繁多

地球科學(xué)通常會以物理、地理、地質(zhì)、氣象、數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物的角度等研究地球，涵蓋地質(zhì)學(xué)、海洋學(xué)、氣象學(xué)和天文學(xué)等多領(lǐng)域。因此，研究的科學(xué)大數(shù)據(jù)來源非常廣泛，有衛(wèi)星觀測、航空遙感、地面測量、鉆探、地球物理場觀測、采掘等人類地下活動、天然地震觀測、海洋觀測與探測、風(fēng)云觀測等。這些數(shù)據(jù)具有規(guī)模大、來源廣、多樣化、多時相、多尺度、高維度、高復(fù)雜性和非結(jié)構(gòu)化等特點，符合科學(xué)大數(shù)據(jù)的重要特征。

2.2 地球大數(shù)據(jù)需要開放和共享

許多地學(xué)專家都指出，在資源、環(huán)境、生物、生態(tài)等多學(xué)科、跨領(lǐng)域交叉場景下，孤立使用單一特定領(lǐng)域的已有挖掘分析理論和方法，已難以有效推動科學(xué)發(fā)現(xiàn)，需要綜合應(yīng)用這些方法，系統(tǒng)性、整體性去解決某些重大科學(xué)問題。這就對地球大數(shù)據(jù)提出了開放和共享的需求[3]。

當(dāng)前大數(shù)據(jù)在地球科學(xué)中運用得還比較少，制約開放與共享積極性的主要原因有三個方面：第一，地下資源數(shù)據(jù)的獲取成本巨大、周期較長、手段多樣；第二，我國乃至全球還普遍存在著數(shù)據(jù)共享政策不完善以及資源分散、重復(fù)布局、成果顯示度不夠等情況，海量數(shù)據(jù)低效應(yīng)用已經(jīng)成為困擾大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用的嚴(yán)峻問題和技術(shù)瓶頸；第三，大數(shù)據(jù)要取代傳統(tǒng)科學(xué)裝置、實驗?zāi)Ｐ?、論證方法，還有很長的技術(shù)之路要走。

國家地球大數(shù)據(jù)工程的有效推進(jìn)有利于資源、環(huán)境、生物、生態(tài)等領(lǐng)域多學(xué)科融合、獨具特色的地球大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺建設(shè)，未來將成為支撐國家宏觀決策與重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。

2.3 地質(zhì)大數(shù)據(jù)推動透明地球科學(xué)發(fā)展

地質(zhì)大數(shù)據(jù)的獲取需要從地球系統(tǒng)的不同要素，如大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈，采集、分析和整合，以便獲取持續(xù)、準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)，將海量的地質(zhì)數(shù)據(jù)經(jīng)過科學(xué)的歸集、篩選、分析、綜合研究把所獲得的有效信息數(shù)字化、透明化形成“透明地球”?！巴该鞯厍颉睘榈厍蚩茖W(xué)研究、地質(zhì)找礦、礦業(yè)開發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)及礦山全生命周期服務(wù)提供了全新的方法和科學(xué)依據(jù)。

透明地球建設(shè)的核心數(shù)據(jù)來源是對地探測工作，這正是我們煤炭地勘單位從事和發(fā)揮作用的重要領(lǐng)域。如何發(fā)揮地勘單位的技術(shù)優(yōu)勢，更好地利用已有的大量勘探成果，實現(xiàn)勘查數(shù)據(jù)的融合、協(xié)作并建立科學(xué)新范式，參與國家地球科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)發(fā)現(xiàn)、宏觀決策和社會公眾知識傳播服務(wù)等是我們今后一個時期需要認(rèn)真思考和解決的重大問題。

3 如何建設(shè)透明地球

建設(shè)透明地球離不開科學(xué)大數(shù)據(jù)。同時，建設(shè)透明地球也離不開數(shù)字化地球的建設(shè)，數(shù)字地球是基礎(chǔ)，透明地球是手段，美麗地球是目標(biāo)。

3.1 透明地球的基本架構(gòu)

透明地球具備科學(xué)大數(shù)據(jù)的5V(變化速度快Velocity、體量大Volume 、模態(tài)多樣Variety、真?zhèn)坞y辨Veracity和價值巨大Value)特性[4]，在體量上更加巨大。在類型上有圖像、視頻、文檔、地理位置信息等，同時也涉及對地觀測、地下勘查、科學(xué)模型、社會、經(jīng)濟(jì)等多類數(shù)據(jù)。透明地球系統(tǒng)要具有對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理、實現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息快速轉(zhuǎn)化的能力，能夠為人類可持續(xù)發(fā)展面臨的資源、環(huán)境、災(zāi)害和生態(tài)等問題提供信息服務(wù)支持。

透明地球中的數(shù)據(jù)系統(tǒng)是核心中的核心，承擔(dān)著科學(xué)大數(shù)據(jù)的分析與處理功能。將來的透明地球中的數(shù)據(jù)系統(tǒng)可能包括地球空間數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)平臺2個部分。地球空間數(shù)據(jù)則是數(shù)字地球數(shù)據(jù)系統(tǒng)的核心部分，包括各種比例尺的地理、空間數(shù)據(jù)，多傳感器、多時相、多分辨率多手段的對地觀測和勘查數(shù)據(jù)，以及涵蓋農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)在內(nèi)的各種與空間相關(guān)的社會數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)平臺則要依托于國家空間基礎(chǔ)設(shè)施等，架構(gòu)于高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，連接多衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心和地理信息中心，完成空間數(shù)據(jù)的獲取、傳輸、存儲、處理分析、計算以及分發(fā)的全流程。

3.2 透明地球的科學(xué)大數(shù)據(jù)來源

有了總體架構(gòu)，平行運算、處理科學(xué)大數(shù)據(jù)研究的就是這些科學(xué)大數(shù)據(jù)如何獲取的問題。實現(xiàn)透明地球大致需要三大類科學(xué)大數(shù)據(jù)，即空間大數(shù)據(jù)、地下空間和資源科學(xué)大數(shù)據(jù)和社會運行產(chǎn)生的各類科學(xué)大數(shù)據(jù)。

空間科學(xué)大數(shù)據(jù)的主要來源偏宏觀的是星載對地觀測體系；另外還有偏微觀的是機(jī)載對地觀測的各種手段所擁有的空間測量數(shù)據(jù)成果。透明地球(殼)的地下空間和資源科學(xué)大數(shù)據(jù)的來源則大多來自于航空地球物理、地面地質(zhì)勘查、海洋地質(zhì)調(diào)查等地質(zhì)手段。社會運行產(chǎn)生的各類科學(xué)大數(shù)據(jù)的來源更為廣泛和持續(xù)。本文只敘述獲取前兩種大數(shù)據(jù)的途徑和體系。

3.2.1 星載、遙感對地觀測體系

至今，我國已發(fā)射了近百顆衛(wèi)星和數(shù)艘無人宇宙飛船。這些衛(wèi)星包括通信、氣象、海洋、資源、導(dǎo)航、天文以及環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測衛(wèi)星、空間科學(xué)探測衛(wèi)星，直接或間接提高獲取遙感信息的能力。到2020年，我國將建成自主的陸地、大氣、海洋先進(jìn)的對地觀測系統(tǒng)，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境資源、公共安全等重大領(lǐng)域提供服務(wù)和決策支持，確保掌握信息資源自主權(quán)，促進(jìn)形成空間信息產(chǎn)業(yè)鏈。

3.2.2 機(jī)載、航空地球物理對地觀測、勘查體系

我國還不斷加強(qiáng)機(jī)載對地觀測系統(tǒng)的建設(shè)。機(jī)載對地觀測系統(tǒng)具有高光譜分辨率、高空間分辨率、三維成像和全天候、全天時工作的能力。

在資源勘查領(lǐng)域，近年來小型固定翼飛機(jī)、固定翼無人機(jī)和無人直升機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，為開展航空資源探測與勘查提供了可能，可以開展多用途、多手段的航空遙感測量、航空物探測量、航空放射性測量。這些測量手段一方面比衛(wèi)星測量的數(shù)據(jù)精度更高，更微觀具體，與勘查地面工程的結(jié)合程度更深。另一方面，又比地面開展勘探效率更高，受地形影響更小。是透明地球重要的數(shù)據(jù)來源之一。

3.2.3 地面接收站網(wǎng)與圖像數(shù)據(jù)處理

我國于1986年建成遙感衛(wèi)星地面站，經(jīng)過三十余年不懈努力，中國已掌握處理氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、機(jī)載遙感與航空攝影測量等多源遙感數(shù)據(jù)的技術(shù)，相關(guān)團(tuán)隊具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲、快速處理、傳輸、信息提取、應(yīng)用軟件設(shè)計、圖形圖像制作輸出等能力，研制了一系列針對新型遙感技術(shù)應(yīng)用的軟件系統(tǒng)，保障了遙感數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用。

3.2.4 地質(zhì)科學(xué)大數(shù)據(jù)獲取體系

地質(zhì)調(diào)查是地質(zhì)科學(xué)大數(shù)據(jù)獲取體系的最基礎(chǔ)、最核心的工作內(nèi)容。地質(zhì)科學(xué)大數(shù)據(jù)內(nèi)涵十分廣泛，包括地質(zhì)、礦產(chǎn)、遙感、物探、化探、水文等勘查技術(shù)領(lǐng)域。廣義地講還包括地災(zāi)、生態(tài)環(huán)境等。地質(zhì)調(diào)查的工作范圍包括陸地與海洋。截止到2015年，中國地質(zhì)調(diào)查局系統(tǒng)根據(jù)全國歷年來開展的地質(zhì)勘查、水文地質(zhì)、地球物理勘查、深地深海調(diào)查、礦產(chǎn)源開發(fā)等人類活動所建立的各種數(shù)據(jù)庫，供社會各方查詢。

盡管已經(jīng)建立了許多系統(tǒng)平臺，但是依然有很多地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)勘查、地球物理、地球化學(xué)勘查等工作需要去做，去補充更全面、更具體、更微觀的數(shù)據(jù)。其一，成果比例尺更大、對具體資源、礦種的數(shù)據(jù)足夠的微觀和細(xì)致；其二，勘查向更復(fù)雜的深地、深海進(jìn)軍，獲取更多的資源礦產(chǎn)信息；其三，突破淺部空間勘查的技術(shù)，為城市的基礎(chǔ)建設(shè)更好地保駕護(hù)航。目前，我們已經(jīng)跨越勘查成果的數(shù)字化階段，科研院所、礦產(chǎn)勘查單位與礦產(chǎn)開發(fā)單位聯(lián)合基本實現(xiàn)了數(shù)字化礦山。我們完全有能力將多個數(shù)字化礦井形成數(shù)字化透明化的礦區(qū)，同時將勘查階段的成果形成數(shù)字化、透明化的資源后備區(qū)，直至完成數(shù)字化、透明化中國，乃至完成數(shù)字化、透明化地球的建設(shè)。在這一點上，中國煤炭地質(zhì)總局所屬各勘查單位有相當(dāng)大的行業(yè)優(yōu)勢，可以在透明地球建設(shè)中發(fā)揮生力軍作用。

3.3 透明地球及平臺

現(xiàn)行地學(xué)類的信息技術(shù)領(lǐng)域，實用性的單一學(xué)科的地學(xué)軟件工具較多，均可以實現(xiàn)二維、三維成圖；航空遙感領(lǐng)域的軟件也比較成熟；而以地下礦產(chǎn)資源評價和地表地質(zhì)災(zāi)害早期預(yù)警為目標(biāo)的相應(yīng)軟件工具還不多。進(jìn)一步講，跨學(xué)科跨領(lǐng)域并具有集成空間數(shù)據(jù)為目的的分析研究平臺還不成熟，這也是國際上普遍爭相研發(fā)的熱點之一。如何將上述的眾多數(shù)據(jù)庫等大數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、處理和開展應(yīng)用研究是目前科學(xué)家們追求的目標(biāo)。這方面，北京懷柔正在建設(shè)國際性地球大數(shù)據(jù)科學(xué)中心與平臺，研究的目標(biāo)無疑是將地球做得更加透明。要做好透明地球，這是重要的研發(fā)方向之一，也是最重要的基礎(chǔ)和最具特色的內(nèi)容。

透明地球不是衛(wèi)星遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS、北斗導(dǎo)航)、地質(zhì)調(diào)查等技術(shù)及成果的簡單拼湊或相加，應(yīng)該是完成一個質(zhì)的飛躍。有專家指出，要建設(shè)透明地球，最基本的就要將時空、資源、社會大數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)的、綜合的和符合科學(xué)大數(shù)據(jù)運算方式的計算和顯示等。要突破的核心關(guān)鍵技術(shù)主要包括五個基本方向[5]。

3.3.1 科學(xué)大數(shù)據(jù)及其運算結(jié)果的可視化技術(shù)

鑒于海量的多源數(shù)據(jù)，人工分析的方法已經(jīng)無法達(dá)到深刻理解并進(jìn)一步形成完整、正確的概念和決策?？梢暬夹g(shù)可以幫助用戶直觀展示和理解空間、資源、社會大數(shù)據(jù)。

3.3.2 科學(xué)大數(shù)據(jù)智能挖掘及應(yīng)用技術(shù)

科學(xué)大數(shù)據(jù)研究應(yīng)該通過對多源數(shù)據(jù)信息提取、自動分析，快速獲取有用的互信息和縱信息，提取出有用信息并通過可視化方式及時提供給用戶。

3.3.3 科學(xué)大數(shù)據(jù)高效組織管理與應(yīng)用技術(shù)

該技術(shù)是在取得數(shù)據(jù)量巨大的多源異構(gòu)時空、資源、社會大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，研究基于元數(shù)據(jù)的動態(tài)自組織機(jī)制，能夠進(jìn)行多層次組織，允許用戶交互式地創(chuàng)建所需的組織方式。

3.3.4 基于“一張圖”的大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用技術(shù)

從多個維度充分考慮不同關(guān)注或應(yīng)用領(lǐng)域的要求、規(guī)劃和建設(shè)等信息，構(gòu)建該領(lǐng)域“一張圖”應(yīng)用服務(wù)。并突破基于“一張圖”的輔助規(guī)劃、建設(shè)管理、安全監(jiān)管與預(yù)警、應(yīng)急處置、在線監(jiān)測等綜合應(yīng)用技術(shù)，實現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)共享和分析。

3.3.5 “云 + 端”時空信息與專門應(yīng)用綜合服務(wù)技術(shù)

利用“云”本身所具備的強(qiáng)大存儲能力，將各“端”接入的信息全部存儲于“云”端，實現(xiàn)信息的備份、共享。

從這些理念上可以看出，將透明地球看作是一場新技術(shù)革命并不過分。

透明地球建成后，人們只要輸入一個地理坐標(biāo)，就有可能搜索到該地理坐標(biāo)所對應(yīng)的所有信息，這也只是初步的應(yīng)用；當(dāng)人們輸入一個區(qū)域的邊界，就會查詢的資源、空間等所關(guān)注的相關(guān)信息，為決策提供重要參考；甚至，當(dāng)有關(guān)專家選擇一個關(guān)注地區(qū)，可以針對關(guān)注的資源、空間和研究領(lǐng)域進(jìn)行更深入的歸納、計算、分析和研究，得出研究成果，為區(qū)域發(fā)展和國計民生決策提供重要參考等。

4 煤炭地質(zhì)單位在透明地球建設(shè)中如何發(fā)揮作用

4.1 地質(zhì)勘查技術(shù)的發(fā)展與能力建設(shè)

煤炭地質(zhì)勘查歷經(jīng)六十多年的發(fā)展，地質(zhì)勘查技術(shù)已日臻完善，特別是近年來，隨著改革開放，煤炭地質(zhì)勘查技術(shù)得到了長足進(jìn)步，勘查設(shè)備和技術(shù)的科技創(chuàng)新也進(jìn)入了快車道。從煤炭地質(zhì)勘查技術(shù)體系來說，勘查技術(shù)可歸納為：遙感地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)測量、山地工程、鉆探工程、地球物理勘查以及化驗測試等大類，但其內(nèi)涵近幾年都有了很大的補充和完善。在這里就不再對傳統(tǒng)的勘查技術(shù)進(jìn)行贅述，僅對近年來新技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展予以扼要表述。

遙感地質(zhì)調(diào)查：隨著我國航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的獲取量及遙感解譯的先進(jìn)技術(shù)不斷進(jìn)步，遙感地質(zhì)調(diào)查的手段不斷豐富、壯大，主要有：攝影遙感、多光譜、高光譜、紅外、雷達(dá)、激光、全息攝影等，加之飛機(jī)、無人飛機(jī)在行業(yè)的開發(fā)利用，使遙感數(shù)據(jù)資料的獲得更趨于完善，尤其是衛(wèi)星遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)以及全球定位系統(tǒng)(GPS)等“3S”技術(shù)相結(jié)合，極大的提高了遙感地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)測量的質(zhì)量和精度。

定向井鉆探工程：鉆探工程是地質(zhì)勘查中最普遍、最常用的方法，也是最直觀、最有效的技術(shù)手段。近年來定向斜孔、多分支孔、水平孔等定向井新工藝、新技術(shù)的出現(xiàn)，大大提高了鉆井機(jī)械轉(zhuǎn)速，縮短了傳統(tǒng)鉆井的施工時間，鉆井工程的目的性更加明確。使鉆探工程更是如虎添翼，所獲得的地質(zhì)信息和數(shù)據(jù)更加廣泛、有效、可信。

定向井技術(shù)發(fā)展迅猛，不同的分類對象之下有著不同的分類方式。比如按設(shè)計井眼軸線分為兩維定向井、三維定向井；按照井斜角可以分為低斜度定向井、中斜度定向井、大斜度定向井、水平井；按照鉆井目的分為救援井、多目標(biāo)井、繞障井、多底井；按一個井場或平臺的鉆井?dāng)?shù)分為雙筒井、叢式井等。定向井鉆井技術(shù)的分類為進(jìn)一步研究定向井技術(shù)提供了更加明確的發(fā)展方向。

數(shù)控物理測井：測井的概念已從傳統(tǒng)的電測井、模擬測井和初期的數(shù)字測井發(fā)展到數(shù)控測井，儀器設(shè)備具有精確性高、測量速度快、組合率高，穩(wěn)定性高，軟件處理解釋功能強(qiáng)大、方法合理、成果準(zhǔn)確等優(yōu)點；測井方法更加齊全，并研究開發(fā)了全新的技術(shù)方法，如全波列、雙感應(yīng)、超聲波成像等參數(shù)，應(yīng)用超聲波成像測井技術(shù)進(jìn)行煤層氣測井填補了國內(nèi)地勘行業(yè)在該領(lǐng)域的空白，測井范圍也由傳統(tǒng)地勘領(lǐng)域拓展到如頁巖氣、煤層氣、致密砂巖氣等非常規(guī)天然氣，以及頁巖油、地?zé)崽?、干熱巖、工程勘查、砂巖型鈾礦等勘查開發(fā)。

4.2 地球物理勘查技術(shù)的發(fā)展及勘查精度

近年來，我國煤炭地震勘探事業(yè)得到了長足的發(fā)展。其技術(shù)的發(fā)展是我國煤炭地質(zhì)勘探60年來的重要技術(shù)成果之一，是我國煤炭地質(zhì)勘探科技進(jìn)步的重要體現(xiàn)，對我國煤炭地質(zhì)勘探技術(shù)的進(jìn)步發(fā)揮了重要作用[6]。20世紀(jì)80年代數(shù)字化、90年代開展采區(qū)二維地震勘探，特別是90年代中后期成功推廣三維地震勘探技術(shù)以來，地震勘探野外數(shù)據(jù)采集、處理和解釋技術(shù)有了大幅度提高。不但裝備水平上了大的臺階，處理技術(shù)日新月異、發(fā)展迅猛、成像效果不斷提高，解釋手段也實現(xiàn)了人機(jī)聯(lián)作、自動追蹤、可視化、多屬性解釋。而且，地震勘探技術(shù)的適應(yīng)能力也有了大幅擴(kuò)展，早已從平原地區(qū)拓廣到了水上、草原、黃土高原、戈壁、山區(qū)、城鎮(zhèn)等復(fù)雜地表條件地區(qū)，特別是在厚黃土地區(qū)取得了重大突破。

地震勘探解決地質(zhì)問題的能力已得到了廣泛認(rèn)可。高分辨、高密度、高覆蓋三維地震勘探技術(shù)的廣泛應(yīng)用大幅提高了構(gòu)造勘探精度。目前可達(dá)到的目標(biāo)：

(1)查明落差3m以上的小斷層、小褶曲和小撓曲；查明長軸直徑大于20m的陷落柱。

(2)煤層埋藏深度解釋誤差也達(dá)到3%以內(nèi)；能夠精確控制煤層沉積、沖刷缺失變薄區(qū)；控制巖漿巖侵入、老窯采空區(qū)、古河床等對煤層的影響范圍。

(3)查明煤層宏觀結(jié)構(gòu)的變化及厚度變化趨勢；預(yù)測煤層氣的賦存有利區(qū)。

(4)對煤層頂?shù)装鍘r性進(jìn)行探測，研究提供開采所需的煤層頂?shù)装鍘r性信息。

(5)確定新生界底部含、隔水層，為煤礦合理預(yù)留防水煤柱，有效提高采煤上限服務(wù)；

(6)解釋煤系底部的碳酸巖界面，劃分巖溶裂隙發(fā)育帶、富水帶。

伴隨著地震勘查技術(shù)的發(fā)展，電法勘探、甚至井下地球物理勘探技術(shù)都有長足進(jìn)步，這種上下聯(lián)動，井地結(jié)合、多手段綜合，共同完成資源、水文、巖性等多種綜合地質(zhì)任務(wù)的地球物理勘探技術(shù)體系日漸成熟，這些技術(shù)所取得的成果，對地球整體而言是微觀的，但對地球科學(xué)數(shù)據(jù)的獲取，尤其是具體點上的地質(zhì)信息提取、收集以及后期的集成化、可視化處理至關(guān)重要。

我們從事的遙感、地質(zhì)勘查、定向鉆進(jìn)、數(shù)控測井、地球物理勘查、地球化學(xué)勘查等勘查工作都是透明地球之透明礦山建設(shè)的一部分，無論是以探煤為主的資源綜合勘查[7]，還是包括探煤、水、煤系氣資源、煤系其它共伴生金屬礦產(chǎn)的多目標(biāo)協(xié)同勘查[8，9]，都需要提高技術(shù)進(jìn)步，實現(xiàn)勘查能力、勘查精度和施工效率不斷提高，所提供的地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)體量更加巨大、信息更加全面和精準(zhǔn)，只有這樣才能使透明地球的建設(shè)如虎添翼。

5 結(jié)語

“透明地球”“美麗地球”和“數(shù)字地球”的提出，承載著中國煤炭地質(zhì)總局歷史的擔(dān)當(dāng)和使命。2019年在總局工作會議上趙平提出總局將積極投身“三個地球”建設(shè)的號召，使“三個地球”建設(shè)成為我總局系統(tǒng)今后發(fā)展的戰(zhàn)略愿景。趙平還指出：“三個地球”建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)與信息技術(shù)，”透明地球”“美麗地球”“數(shù)字地球”三者互為支撐、相互促進(jìn)。

作為愿景，建設(shè)好“三個地球”，數(shù)字地球是基礎(chǔ)，透明地球是工具，美麗地球是我們追求的目標(biāo)。三者是相輔相成的，既有側(cè)重點，也有相同相通之處。同時“三個地球”建設(shè)也是具體行動，無疑對布局總今后相當(dāng)一段時間的地質(zhì)科技工作起到了戰(zhàn)略引領(lǐng)作用，同時也給廣大科技工作者提出了努力方向和奮斗目標(biāo)。

我們也應(yīng)該看到，“透明地球”建設(shè)是一個宏大的系統(tǒng)工程，具有跨部門、跨學(xué)科、跨時空領(lǐng)域的綜合性極強(qiáng)的特點。我們一定要在“透明地球”建設(shè)領(lǐng)域抓住機(jī)遇，面對挑戰(zhàn)迎難而上，開拓進(jìn)取有所作為。因此，發(fā)揮我們自身所具備的勘查技術(shù)優(yōu)勢，由點到線，由線帶面穩(wěn)步推進(jìn)，依靠“透明地球”的建設(shè)，使我局的主業(yè)有一個大的進(jìn)步，真正達(dá)到轉(zhuǎn)型升級的改革目的。

致謝：本項目得到國家能源局“國家大型煤炭基地開發(fā)潛力研究” 項目和中國煤炭工業(yè)協(xié)會“新時代生態(tài)地質(zhì)勘查模式研究”項目資助。