水工環(huán)地質(zhì)勘查及遙感技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

邵宗良，黃正成

（云南省有色地質(zhì)局三0八隊(duì)，云南 昆明 650214）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國的科技水平在很多方面都已達(dá)到或超過國際先進(jìn)水平，在某些領(lǐng)域起到領(lǐng)頭羊的作用。遙感技術(shù)作為地質(zhì)科技領(lǐng)域的重要勘查技術(shù)，現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用。遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，可以大幅度提高地質(zhì)勘察的精度和效率。近些年來，我國的遙感技術(shù)也已逐漸發(fā)展到世界先進(jìn)水平，為中國的地質(zhì)工作插上了騰飛的翅膀。下面就來探討水工環(huán)勘查以及遙感技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用。

1 水工環(huán)地質(zhì)勘察工作

我們知道，水文、工程、環(huán)境方面的防線檢測(cè)數(shù)據(jù)是水工環(huán)地質(zhì)勘察的主要關(guān)注點(diǎn)，現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)向前發(fā)展的速度很快，對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察的范圍也在逐漸加大，如今對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)的變化也已經(jīng)納入到檢測(cè)范圍內(nèi)，使其具有了更加強(qiáng)大的綜合應(yīng)用能力。人類對(duì)能源的長期開采帶來了很大的地質(zhì)環(huán)境破壞問題，在這種大背景之下，水工環(huán)地質(zhì)勘察應(yīng)運(yùn)而生，它是現(xiàn)代人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的均衡做出了不可磨滅的重大貢獻(xiàn)，一方面可以使人們更加合理的開采礦產(chǎn)能源，另一方面也可以起到保護(hù)自然環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境的作用[1]?？v觀全球范圍內(nèi)，水工環(huán)地質(zhì)勘察已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，其技術(shù)也得到了更加全面、綜合的發(fā)展，并逐步走向先進(jìn)成熟的道路，當(dāng)然我國的水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)也在很大程度上取得了巨大進(jìn)步，并且?guī)?dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的迭代更新。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘察在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

在水工環(huán)地質(zhì)勘察中用到的主要技術(shù)包括GPS技術(shù)和PTK技術(shù)，GPS技術(shù)是通過衛(wèi)星定位確定勘察地點(diǎn)，它能夠取得準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)，可以水工環(huán)地質(zhì)勘察提供技術(shù)保障，通過GPS技術(shù)，我們可以充分利用衛(wèi)星進(jìn)行不間斷的勘察工作和測(cè)繪工作，提升勘察的效率。對(duì)衛(wèi)星獲取的測(cè)繪數(shù)據(jù)分析研究，研究人員可有效掌握規(guī)定區(qū)域內(nèi)的水文、巖土在固定時(shí)間內(nèi)的變化趨勢(shì)，為地質(zhì)勘察工作的順利進(jìn)行提供便利條件；RTK技術(shù)一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是比較靈活，該技術(shù)受地形地貌的影響比較有限，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防治和處置環(huán)境污染等都有明顯的作用，主要原理是利用兩臺(tái)接受裝置接收衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，接收衛(wèi)星信號(hào)然后進(jìn)行對(duì)比和分析，如果發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)接受裝置有差異可以及時(shí)修正，進(jìn)而提高接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，水工環(huán)地質(zhì)勘察工作也能使用上更精確的數(shù)據(jù)；還有一項(xiàng)發(fā)展不錯(cuò)的傳統(tǒng)技術(shù)：TEM技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)近年來也被廣泛用到水工環(huán)地質(zhì)勘察領(lǐng)域中，TEM技術(shù)以前是被用于太空領(lǐng)域的，它可以探測(cè)太空物質(zhì)，其特點(diǎn)是可以進(jìn)行懸空作業(yè)，對(duì)水文、植被方面的研究有著較大的用處，可以為技術(shù)人員在淺層地區(qū)地下水系勘察工作中提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，利用此項(xiàng)技術(shù)能夠分析出地下水系和地表水洗之間的水文流向，技術(shù)人員借此能準(zhǔn)確推斷出兩者之間的補(bǔ)給關(guān)系；最后是GPR技術(shù)，它的技術(shù)原理和GPS的技術(shù)原理相似，但是GPR技術(shù)有著更高的靈敏度，能幫助勘察人員得到清晰度更高的圖形，GPR技術(shù)也存在一定短板：它不能很好地適用于長距離的勘察工作，適用性較低，所以GPR技術(shù)的出現(xiàn)并不能完全取代GPS技術(shù)，在實(shí)際勘察工作中要將兩者有機(jī)結(jié)合起來使用。

2.1 水文環(huán)境測(cè)繪

作為水工環(huán)地質(zhì)勘察中的重要組成部分—水文環(huán)境測(cè)繪，主要的工作是對(duì)地表水和地下水進(jìn)行綜合測(cè)繪，還可勘察礦區(qū)周邊地區(qū)的水層、水系、徑流的分布狀態(tài)，在礦產(chǎn)資源開發(fā)前這些勘察工作都要完成[2]?？辈旒夹g(shù)人員在野外要進(jìn)行全面勘察工作，掌握泉眼、打井處、老窯、暗河、地表水體的基本情況，對(duì)測(cè)繪點(diǎn)的水文環(huán)境信息要全面掌握，完成上述工作后就能夠?yàn)楹罄m(xù)礦產(chǎn)資源的開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也可為礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作提供準(zhǔn)確、詳盡的數(shù)據(jù)支持。

2.2 工程環(huán)境測(cè)繪

水工環(huán)地質(zhì)勘察中另外比較重要的組成部分就是工程環(huán)境測(cè)繪，工程環(huán)境測(cè)繪的主要任務(wù)是可對(duì)礦產(chǎn)資源分布區(qū)域內(nèi)地質(zhì)的特征、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、邊坡的狀態(tài)、凍融狀態(tài)、風(fēng)化程度等信息進(jìn)行測(cè)繪，也是礦產(chǎn)資源開發(fā)前必須要做的工作。因?yàn)楣こ痰刭|(zhì)的狀態(tài)和礦產(chǎn)資源的開發(fā)是相互影響的，什么樣的地質(zhì)狀態(tài)要采用相對(duì)應(yīng)的開發(fā)方式和技術(shù)，也對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)后可能遇到的次生地質(zhì)問題產(chǎn)生一定程度的影響，勘察技術(shù)人員一定要掌握好地質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為此后地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)工作提供數(shù)據(jù)支持，根據(jù)所掌握的數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的控制回避方案。

3 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)現(xiàn)在被廣泛運(yùn)用，該技術(shù)是利用飛機(jī)、人造衛(wèi)星等高空機(jī)械工作的，可在遠(yuǎn)距離進(jìn)行大范圍的地面目標(biāo)信息收集作業(yè)，主要原理是電磁輻射技術(shù)。遙感技術(shù)用到的設(shè)備有電磁定向輻射設(shè)備和傳感儀器，它們可對(duì)地質(zhì)信息進(jìn)行勘測(cè)和識(shí)別，根據(jù)不同物體對(duì)電磁波的反射程度不一樣進(jìn)行成像分析，具有精度高和效率高的優(yōu)勢(shì)。遙感技術(shù)不僅被應(yīng)用與地圖測(cè)繪、地質(zhì)勘查，在軍事領(lǐng)域和氣象觀測(cè)領(lǐng)域也得到廣泛使用。依靠遙感技術(shù)收集信息、分析信息，有效推動(dòng)了地質(zhì)工作水平的向前發(fā)展。

4 遙感技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

4.1 宏觀測(cè)繪工作

勘察技術(shù)人員在地質(zhì)工作中，借助遙感技術(shù)讓飛機(jī)或者人造衛(wèi)星對(duì)選定的某一地區(qū)進(jìn)行宏觀測(cè)繪，可以輕松完成任務(wù)。其中包含的電磁定向輻射設(shè)備和傳感器發(fā)揮著重大作用，可對(duì)該區(qū)域的地形地貌、地表水系感測(cè)成像，與該地區(qū)多年測(cè)得的地表、地下水系的觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來就可形成完整的圖像，遙感成像的效率得以大幅度的提升，此外還可對(duì)宏觀測(cè)繪的精確度有一定成程度的提高，對(duì)水工環(huán)地質(zhì)的工作有很大幫助。宏觀測(cè)繪在地質(zhì)勘察工作中占有重，是勘察工作的一部分，利用遙感技術(shù)還是比較容易完成的，但想要確保萬無一失，進(jìn)行更加細(xì)致的勘察和測(cè)繪是必要的，只有這樣才能獲取更為精確、細(xì)致的地質(zhì)環(huán)境和礦產(chǎn)、水資源信息。

4.2 地下水資源勘察

針對(duì)地下水資源的勘察也可借助遙感技術(shù)中一種專門的勘察技術(shù)，那就是通過陸地衛(wèi)星發(fā)射不同波段的電磁波，電磁波到達(dá)地面的水體部分，因?yàn)椴煌ǘ蔚碾姶挪▽?duì)不同澄澈度的水體的投射能力不一樣，可以勘察和測(cè)繪地下水資源的數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以完成對(duì)地下水資源分布狀況的勘察和收集地下水資源狀態(tài)數(shù)據(jù)，兩者可同時(shí)進(jìn)行，這種遙感技術(shù)就是大名鼎鼎的Landsat MSS.首先要明白Landsat MSS是Landsat系列衛(wèi)星攜帶的勘測(cè)設(shè)備得到的勘測(cè)數(shù)據(jù)，這種勘測(cè)設(shè)備得到的數(shù)據(jù)可以幫助技術(shù)人員勘察地下水資源，同時(shí)還可對(duì)植被、近海泥沙方面進(jìn)行相應(yīng)的勘察測(cè)繪工作。MSS技術(shù)是目前最先進(jìn)的勘察技術(shù)，它可以勘測(cè)深度較大，可以勘測(cè)到100m～300m深度范圍內(nèi)的地下水資源，然后向傳感器反射波段，傳感器根據(jù)接收到的不同波段的發(fā)射波得出相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而可以準(zhǔn)確測(cè)定地下水資源的澄澈度、濕度大小和貧富情況，在地下水資源地質(zhì)勘測(cè)工作中MSS技術(shù)是一項(xiàng)比較重要的技術(shù)手段，為水工環(huán)地質(zhì)勘察工作提供了很多便利和指導(dǎo)。

4.3 利用遙感技術(shù)進(jìn)行水土流失調(diào)查

借助遙感技術(shù)，對(duì)于水土流失的調(diào)查工作有了效率上的巨大提升，并且可以準(zhǔn)確測(cè)定具體的數(shù)值。實(shí)現(xiàn)水土流失的調(diào)查主要是依靠TM（遙感影像原始數(shù)據(jù)中SCENE01部分?jǐn)?shù)據(jù)，它的主要工作是可以準(zhǔn)確記錄時(shí)間、經(jīng)緯度、像元的行列數(shù)等基本量值）；水土流失還需用到SPOT（這是由法國空間研究中心研制的SOPT系列衛(wèi)星觀測(cè)到立體測(cè)繪數(shù)據(jù)）。把TM與SPOT兩者融合起來，實(shí)現(xiàn)成像效果。把TM圖像的多光譜分辨率和SPOT圖像高空間分辨率充分結(jié)合，技術(shù)人員可以利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性的巨大優(yōu)勢(shì)，可對(duì)遙感技術(shù)拍攝到的高清晰度圖像仔細(xì)觀察研究，從而取得對(duì)國家的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展有重要價(jià)值的信息。利用TM與SPOT還可完成相同時(shí)間間隔內(nèi)的水土流失情況的對(duì)比，通過對(duì)兩組數(shù)據(jù)的精確比較，研究人員比較容易直觀的計(jì)算得出水土流失地情況，進(jìn)而得出水土流失是在加速還是減緩的結(jié)論。

我們國家在21世紀(jì)初就使用了遙感技術(shù)，在2002年我國的技術(shù)勘察人員使用遙感技術(shù)勘察水土流失的情況，得到了大量可靠的關(guān)于此項(xiàng)方面的數(shù)據(jù)。研究人員通過對(duì)遙感技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)，分析得出我國有的地區(qū)的水土流失狀況有一定程度的好轉(zhuǎn)，也有的其他地區(qū)水土流失情況有日漸嚴(yán)重的趨勢(shì)，也可以從中得出部分地區(qū)的水土流失形勢(shì)得到一定程度的控制。

4.4 無人機(jī)航測(cè)及三維成像技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)下無人機(jī)的快速崛起也為水工環(huán)地質(zhì)勘察工作帶來很大便利，無人機(jī)具有成本低廉、容易操作的巨大優(yōu)勢(shì)。技術(shù)人員在操作端使用平板或智能手機(jī)和無人機(jī)通過無線信號(hào)連接，無人機(jī)攜帶的攝像頭可對(duì)要勘察的區(qū)域進(jìn)行拍照錄像，技術(shù)人員對(duì)實(shí)時(shí)錄像進(jìn)行分析，可比較直觀的看到該區(qū)域內(nèi)的變化，為下一步的工作打下良好基礎(chǔ)。

礦區(qū)開采區(qū)域邊坡高陡，礦山道路時(shí)有損壞，邊坡局部不能到達(dá)，或者人員攀爬難度較大，這些對(duì)測(cè)量勘察工作產(chǎn)生很大影響。采用無人機(jī)航測(cè)和三維成像技術(shù)，可對(duì)開采邊坡進(jìn)行三維掃描和建模，從而可以得到開采邊坡高精度的三維模型，危巖體分布清晰可見，可以直觀了解巖體結(jié)構(gòu)的特征，不僅減少了勘察人員的野外工作的強(qiáng)度，節(jié)約了工作成本，還提高了勘查的精度。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)水平的大幅度提高，對(duì)地質(zhì)工作尤其是水工環(huán)地質(zhì)勘察工作都有很大幫助，隨著社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)勘察的精度和技術(shù)要求都有所提高。遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提升了水工環(huán)地質(zhì)勘察的工作質(zhì)量和效率，勘察得到的信息準(zhǔn)確性也有了強(qiáng)大保障。這對(duì)有關(guān)單位合理開展工作和對(duì)地質(zhì)情況的全面了解都具有重大意義。