綠色地球物理技術(shù)發(fā)展展望

趙改善,何展翔

(1.南方科技大學(xué)地球與空間科學(xué)系,廣東深圳518055;2.中石化石油物探技術(shù)研究院有限公司,江蘇南京211103;3.廣東省地球物理高精度成像技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東深圳518055)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化和智能化時(shí)代,數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)引擎,大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈等信息通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)覆蓋國(guó)防軍事、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、醫(yī)療健康、文化娛樂(lè)、消費(fèi)生活等廣泛的領(lǐng)域,改變了人們的工作模式和生活方式。與此同時(shí),人類也面臨著全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化、自然災(zāi)害頻發(fā)、資源匱乏、糧食供應(yīng)緊張、全球性疫情、沖突動(dòng)蕩與戰(zhàn)爭(zhēng)等一系列重大挑戰(zhàn),人類生存的地球環(huán)境因遭到一定程度的破壞而惡化,對(duì)人類的生存、健康和可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅和影響。最近三年的新冠疫情流行,對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的破壞作用巨大,對(duì)人類正常生活的擾亂前所未有。

作為專門研究人類生存空間——地球的一門地球科學(xué),地球物理學(xué)理應(yīng)在應(yīng)對(duì)人類面臨的諸多重大挑戰(zhàn)中發(fā)揮其積極和獨(dú)特的作用。在新時(shí)代的新形勢(shì)下,地球物理理論研究與技術(shù)發(fā)展應(yīng)該直面地球上人類面臨的眾多挑戰(zhàn),抓住新時(shí)代發(fā)展的新機(jī)遇,在新時(shí)代中擔(dān)當(dāng)新使命,充分利用地球物理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),通過(guò)理論與技術(shù)創(chuàng)新,在能源與資源勘探、自然災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治、全球氣候變化治理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)、人居環(huán)境建設(shè)與保護(hù)、宇宙與太空探索等領(lǐng)域提供更多更有效的技術(shù)支撐和使能工具,為人類的平安健康生存、快樂(lè)高質(zhì)量生活和可持續(xù)發(fā)展做出地球物理科技工作者的獨(dú)特貢獻(xiàn)。這是新時(shí)代賦予地球物理科技工作者的神圣使命。

近年來(lái),全球氣候變暖問(wèn)題成為全世界的焦點(diǎn)議題,碳中和與綠色低碳發(fā)展成為世界各國(guó)普遍共識(shí)與共同行動(dòng)。綠色低碳成為時(shí)代發(fā)展主旋律,這將深刻影響全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展方向與路線。因此,地球物理行業(yè)應(yīng)圍繞綠色能源、綠色技術(shù)、綠色系統(tǒng)、綠色服務(wù)優(yōu)化自身技術(shù)優(yōu)勢(shì),創(chuàng)新技術(shù)體系、服務(wù)內(nèi)容和應(yīng)用場(chǎng)景,增強(qiáng)綠色低碳應(yīng)用服務(wù)水平與競(jìng)爭(zhēng)力,提升傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域服務(wù),開(kāi)拓新興應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域,為人類的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)[1-2]。

用綠色技術(shù)構(gòu)建綠色系統(tǒng)、開(kāi)展綠色服務(wù),服務(wù)于綠色地球和綠色人居生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè),為人類的平安健康生存、快樂(lè)高質(zhì)量生活和可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn),是綠色地球物理發(fā)展的根本目標(biāo)。綠色地球物理技術(shù)發(fā)展是我們面臨的一個(gè)重要任務(wù),本文將就綠色地球物理技術(shù)發(fā)展的內(nèi)涵與特征、層次與組成、未來(lái)發(fā)展方向等內(nèi)容開(kāi)展分析與思考。

1 綠色地球物理技術(shù)的內(nèi)涵與特征

綠色低碳發(fā)展需要綠色技術(shù)的支撐。綠色技術(shù)未見(jiàn)統(tǒng)一而公認(rèn)的定義,與綠色技術(shù)相近的一個(gè)概念是環(huán)境友好技術(shù)即EST(environmental sound technology),這一概念源于1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)通過(guò)的《21世紀(jì)議程》[3]。簡(jiǎn)單而言,綠色技術(shù)指一切有利于環(huán)境保護(hù)與生態(tài)保持的技術(shù)。綠色技術(shù)的目標(biāo)是保護(hù)地球上的自然環(huán)境與人類生存環(huán)境,并在有條件的情況下修復(fù)過(guò)去人類活動(dòng)對(duì)地球造成的破壞,創(chuàng)造更安全、更清潔、更宜居的人類生存環(huán)境。綠色技術(shù)通常包括綠色清潔能源技術(shù)和無(wú)廢無(wú)公害環(huán)境友好清潔生產(chǎn)技術(shù)。

可以從狹義和廣義兩個(gè)層面來(lái)分析綠色地球物理技術(shù)的內(nèi)涵與外延。狹義的綠色地球物理技術(shù)指其探測(cè)作業(yè)過(guò)程不對(duì)地球自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響和破壞的地球物理技術(shù);而廣義的綠色地球物理技術(shù)指一切有利于保護(hù)地球自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境,或可應(yīng)用于地球自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境保護(hù)的地球物理技術(shù)、系統(tǒng)與服務(wù)。

筆者認(rèn)為,綠色地球物理技術(shù)一般具有如下一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵特征。

1) 環(huán)境友好:地球物理技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品生產(chǎn)與使用過(guò)程具有良好的安全環(huán)保性能,對(duì)地球自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境的短期和長(zhǎng)期負(fù)面影響小或無(wú)影響,無(wú)施工腳印或腳印淺,無(wú)固體、液體或氣體廢物等污染物產(chǎn)生,對(duì)地表和地下地質(zhì)環(huán)境不產(chǎn)生物理與化學(xué)污染,不引發(fā)地震、塌陷、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,在人類活動(dòng)地區(qū)的施工對(duì)居民的干擾小或無(wú)干擾,陸上和海上作業(yè)不對(duì)陸地和海洋生物產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾和傷害等;

2) 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng):地球物理技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品使用適應(yīng)不同的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境和地表地質(zhì)條件,包括山地、沙漠、黃土塬、濕地、水田、淺海、深海、過(guò)渡帶以及城市等不同復(fù)雜環(huán)境;

3) 高安全性:地球物理技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品使用具有較高的本質(zhì)安全性能,不易或不會(huì)產(chǎn)生危及人員生命和財(cái)產(chǎn)安全的事故;

4) 能源消耗低:地球物理技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品生產(chǎn)與使用過(guò)程中對(duì)電、燃料等能源的消耗低、使用效率高,或使用綠色清潔能源或可再生能源;

5) 資源消耗低:地球物理技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品生產(chǎn)與使用過(guò)程中對(duì)水等自然資源消耗少、利用率高;

6) 高效率:地球物理技術(shù)應(yīng)用生產(chǎn)效率高,且規(guī)?；瘧?yīng)用更有利于提高生產(chǎn)效率;

7) 低成本:地球物理技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品和服務(wù)成本低,能夠提供高性價(jià)比的應(yīng)用與服務(wù),且規(guī)?；瘧?yīng)用更有利于降低技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品和服務(wù)的成本;

8) 無(wú)損傷:地球物理技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品使用過(guò)程對(duì)研究探測(cè)目標(biāo)不產(chǎn)生永久性損傷和破壞,適合進(jìn)行重復(fù)性觀測(cè)或連續(xù)性觀測(cè)。

這幾個(gè)特征可以作為指導(dǎo)綠色地球物理技術(shù)發(fā)展的指標(biāo),也可以作為評(píng)價(jià)地球物理技術(shù)的綠色性能指標(biāo)。就一項(xiàng)技術(shù)或一個(gè)系統(tǒng)而言,其綠色性能的體現(xiàn)可以是單維度的,也可以是多維度的。我們可以用雷達(dá)圖來(lái)表征一項(xiàng)技術(shù)或一個(gè)系統(tǒng)的綠色性能,也可以用雷達(dá)圖對(duì)多項(xiàng)技術(shù)或多個(gè)系統(tǒng)的綠色性能進(jìn)行表征和對(duì)比評(píng)價(jià)。

2 綠色地球物理技術(shù)的層次與組成

綠色地球物理技術(shù)可以是一個(gè)單項(xiàng)功能技術(shù)、技術(shù)系列、技術(shù)系統(tǒng)、技術(shù)產(chǎn)品,也可以是一個(gè)綜合服務(wù)系統(tǒng)。綠色地球物理技術(shù)分為兩個(gè)層次,第一層次是環(huán)境友好的地球物理技術(shù),第二層次是一切服務(wù)于綠色低碳目標(biāo)的地球物理技術(shù)。

環(huán)境友好的地球物理技術(shù),主要是從技術(shù)本身的特征來(lái)說(shuō)的,指技術(shù)本身具有綠色、環(huán)保、低碳、低耗、低成本等特征,地球物理作業(yè)對(duì)地球自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境無(wú)影響或影響小。

服務(wù)于綠色低碳目標(biāo)的地球物理技術(shù),主要是從技術(shù)應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)的,指一切服務(wù)于綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的地球物理技術(shù)。廣義來(lái)說(shuō),綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域地球物理技術(shù)應(yīng)用主要包括:地球生態(tài)環(huán)境的演化研究、自然災(zāi)害預(yù)測(cè)與預(yù)防、全球氣候變化治理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)、人居環(huán)境建設(shè)與保護(hù)、綠色能源勘探開(kāi)發(fā)、綠色低碳材料資源勘探開(kāi)發(fā)等。

環(huán)境友好的地球物理技術(shù)由綠色裝備、綠色采集作業(yè)技術(shù)、綠色計(jì)算技術(shù)、綠色分析技術(shù)和綠色系統(tǒng)等組成。

2.1 綠色裝備

綠色地球物理裝備是綠色地球物理技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。綠色裝備的主要特征包括:低功耗、綠色能源、零碳或低碳排放、零污染或低污染、高效率、低成本、體積小、重量輕、便攜化。

例如,地震數(shù)據(jù)采集裝備正在向便攜化、節(jié)點(diǎn)化、綠色化、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展[4]。相對(duì)傳統(tǒng)有纜地震儀而言,節(jié)點(diǎn)地震儀便于攜帶和布設(shè),大大減輕了野外施工的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和對(duì)復(fù)雜地形、復(fù)雜地表?xiàng)l件的適應(yīng)性。以光纖聲波傳感(DAS)、地震節(jié)點(diǎn)等為代表的新型地震數(shù)據(jù)采集設(shè)備,結(jié)合新一代無(wú)人機(jī)(UAV)、水下機(jī)器人(ROV)進(jìn)行裝備布設(shè),具有布設(shè)靈活、用工量少、成本低、作業(yè)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)境破壞性小等優(yōu)勢(shì),而且能有效提高野外作業(yè)的HSE效能。

2.2 綠色采集作業(yè)技術(shù)

在綠色裝備和綠色采集作業(yè)技術(shù)支撐下開(kāi)展地球物理數(shù)據(jù)采集作業(yè),對(duì)作業(yè)環(huán)境不產(chǎn)生影響或影響小,對(duì)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。綠色采集作業(yè)技術(shù)的主要特征包括:被動(dòng)源觀測(cè),綠色激發(fā),能源、水資源、人力資源消耗少,綠色能源利用,無(wú)線通信數(shù)字終端應(yīng)用,數(shù)字化管理,HSE保護(hù),無(wú)人機(jī)和機(jī)器人等自動(dòng)化裝備應(yīng)用等。

地球物理采集作業(yè)正向經(jīng)濟(jì)、高效、綠色、環(huán)保、智能化方向發(fā)展[4]。陸上地震勘探采用分布式多可控震源同時(shí)激發(fā)高效混疊采集、壓縮感知地震采集等技術(shù),大大提高了地震數(shù)據(jù)采集效率。

綠色企業(yè)建設(shè)成為地球物理服務(wù)公司的重要發(fā)展方向,提升企業(yè)HSE體系、增強(qiáng)全員綠色低碳環(huán)保意識(shí)、規(guī)范安全環(huán)保節(jié)能行為、探索地球物理數(shù)據(jù)采集作業(yè)中的綠色施工模式成為綠色地球物理服務(wù)公司建設(shè)的重要內(nèi)容[5-6]。綠色施工模式的主要舉措包括:識(shí)別作業(yè)區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線(生態(tài)敏感區(qū)),組織作業(yè)環(huán)境評(píng)估,梳理環(huán)境因素清單,制定環(huán)境管理方案和環(huán)境保護(hù)措施;制作崗位工作清單,明確環(huán)保、節(jié)能與綠色能源利用、節(jié)水、降碳、廢棄物處置和污水處理等清潔生產(chǎn)職責(zé),淘汰高能耗、高污染設(shè)備設(shè)施,選用環(huán)境保護(hù)新設(shè)備、新技術(shù),減少資源能源消耗,降低環(huán)境污染與生態(tài)影響;優(yōu)選高能效施工設(shè)備,推廣新能源技術(shù)與裝備,積極推廣可控震源、小型氣槍震源、大容量電火花震源、高效綠色震源等綠色、安全、高效激發(fā)方式,推廣小型化、輕便化鉆井設(shè)備;推進(jìn)節(jié)點(diǎn)地震儀、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)、可視化質(zhì)量監(jiān)控、無(wú)人機(jī)航拍航測(cè)和精細(xì)地表調(diào)查等綠色物探工藝,減少對(duì)作業(yè)區(qū)植被作物等地貌與動(dòng)物的破壞和影響;發(fā)展和推廣綜合地球物理方法,加強(qiáng)對(duì)環(huán)境更為友好的重磁電等方法應(yīng)用[7],特別是航空重磁、航空與半航空電磁勘探,形成“地質(zhì)先行、重磁掃面、電法穿線、同步實(shí)施、地震標(biāo)定、聯(lián)合反演、綜合解釋”的綠色高效勘探程序;建設(shè)數(shù)字化物探隊(duì),推進(jìn)信息化與地球物理作業(yè)的高度融合,再造和優(yōu)化野外作業(yè)流程,減少物資裝備和人員投入,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù),提高工作效率和質(zhì)量。

2.3 綠色計(jì)算技術(shù)

地球物理研究包括理論分析、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)、數(shù)值計(jì)算等幾種傳統(tǒng)研究模式和可視化分析、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能化分析等現(xiàn)代研究模式,計(jì)算技術(shù)是現(xiàn)代地球物理技術(shù)進(jìn)步的重要推動(dòng)力和支撐技術(shù),地球物理計(jì)算技術(shù)是地球物理技術(shù)的重要組成部分。綠色計(jì)算技術(shù)的主要內(nèi)容包括:綠色計(jì)算中心(液冷、液浸等高效冷卻技術(shù)),高能效計(jì)算機(jī)(多核、FPGA、GPU、DPU、NPU異構(gòu)計(jì)算和量子計(jì)算技術(shù)),云計(jì)算(提高計(jì)算資源的利用率),快速算法(正演模擬、成像處理、反演等),以及先進(jìn)地球物理軟件系統(tǒng)等。

2.4 綠色分析技術(shù)

地球物理實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)和正演模擬數(shù)據(jù)的處理與分析是地球物理技術(shù)研究與應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。綠色地球物理數(shù)據(jù)分析主要通過(guò)自動(dòng)化處理和智能化分析解釋減少人工工作量,提高數(shù)據(jù)分析效率,降低數(shù)據(jù)分析的主觀性和對(duì)人工經(jīng)驗(yàn)的依賴性[8];通過(guò)可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用提高數(shù)據(jù)分析、信息挖掘和協(xié)同決策的效率,降低打印繪圖紙張、油墨等材料的消耗和環(huán)境污染。

2.5 綠色系統(tǒng)

綠色地球物理系統(tǒng)指綜合應(yīng)用綠色裝備、綠色采集作業(yè)技術(shù)、綠色計(jì)算技術(shù)和綠色分析技術(shù)組成的地球物理應(yīng)用系統(tǒng)。綠色地球物理系統(tǒng)可以是針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的定制化系統(tǒng),具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化處理流程和智能化分析特征的自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)。例如,針對(duì)自然災(zāi)害(地震、火山爆發(fā)、滑坡、泥石流等)監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)、重大工程(橋梁、隧道、軌道、管道、油氣庫(kù)、二氧化碳封存點(diǎn)、儲(chǔ)能庫(kù)等)安全監(jiān)測(cè)、地下資源(油氣、地?zé)?、地下水?勘探開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、城市地下空間勘探與監(jiān)測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)展定制化綠色地球物理監(jiān)測(cè)一體化系統(tǒng)。用綠色技術(shù)構(gòu)建綠色系統(tǒng),開(kāi)展綠色服務(wù),服務(wù)綠色地球和綠色人居生態(tài)環(huán)境建設(shè)與保護(hù),是綠色地球物理技術(shù)的發(fā)展方向。

3 綠色地球物理技術(shù)發(fā)展展望

綠色化發(fā)展是未來(lái)地球物理技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要特征,其綠色化特征一方面會(huì)以系統(tǒng)性與整體性形式體現(xiàn)在綠色地球物理系統(tǒng)產(chǎn)品和綠色地球物理技術(shù)應(yīng)用服務(wù)之中,另一方面也將以碎片化、系列化等形式體現(xiàn)在具體的地球物理技術(shù)功能和產(chǎn)品特征方面。

筆者認(rèn)為,綠色地球物理技術(shù)有望在以下諸方面得到重點(diǎn)發(fā)展與推廣應(yīng)用。

3.1 被動(dòng)源地球物理探測(cè)技術(shù)

在傳統(tǒng)的地球物理探測(cè)技術(shù)中,天然地震、大地電磁、自然電場(chǎng)、重力、放射性等觀測(cè)方法都是觀測(cè)的天然地球物理位場(chǎng)或波場(chǎng),屬于被動(dòng)源地球物理觀測(cè)技術(shù)。而大多數(shù)的地球物理觀測(cè)屬于主動(dòng)源地球物理觀測(cè)技術(shù),如反射地震勘探、電阻率法、電磁法、激發(fā)極化法等方法,這些方法都必須根據(jù)需要以人為激發(fā)的方式形成地震波場(chǎng)、電場(chǎng)、電磁場(chǎng)等地球物理位場(chǎng)或波場(chǎng)。無(wú)論是主動(dòng)源還是被動(dòng)源,大多數(shù)地球物理觀測(cè)都屬于無(wú)損觀測(cè),但部分主動(dòng)源激發(fā)方式可能對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生一定的局部破壞作用,或?qū)θ祟惥幼…h(huán)境和海陸生物產(chǎn)生一定程度的干擾,而被動(dòng)源地球物理探測(cè)技術(shù)則具有先天的綠色性能。

被動(dòng)源地球物理觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理和分析技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展,背景地震噪聲數(shù)據(jù)的分析利用具有較大的發(fā)展前景。近年來(lái),利用背景地震噪聲進(jìn)行干涉分析進(jìn)而獲取地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的研究引起了廣泛的關(guān)注,也在地殼結(jié)構(gòu)調(diào)查、近地表結(jié)構(gòu)調(diào)查、城市淺層勘查等多個(gè)領(lǐng)域取得了一定的應(yīng)用效果[9-13]。但是,目前的研究主要還局限于通過(guò)背景噪聲的干涉分析獲取擬面波信號(hào),然后根據(jù)面波頻散效應(yīng)反演橫波速度曲線,反演仍然是基于一維正演模型。利用微地震監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期記錄的背景噪聲進(jìn)行地震干涉分析,獲取地下介質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化信息具有較好的發(fā)展?jié)摿?。圖1 和圖2分別是根據(jù)背景地震噪聲分析獲得的美國(guó)洛杉磯海岸盆地地下水水位與相對(duì)速度變化時(shí)間序列對(duì)比結(jié)果,以及地下不同深度相對(duì)速度的季節(jié)性變化與地表形變分布[14]。

3.2 綠色震源等地球物理激發(fā)技術(shù)

由于存在對(duì)地球自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境的破壞和污染問(wèn)題,以及HSE方面的負(fù)面影響,炸藥震源的使用越來(lái)越受到限制,可控震源逐步成為陸上地震勘探的主要激發(fā)方式[15-16]。

但在某些環(huán)境下,如山地、濕地等復(fù)雜地表?xiàng)l件下,可控震源的應(yīng)用受到地表環(huán)境和交通條件的制約。因此,近年來(lái)許多研究者積極探索研究綠色震源技術(shù),如電磁脈沖電火花震源、氣槍震源、氣動(dòng)震源、泥槍震源、高能氣爆震源、氣泡震源、二氧化碳震源等[17-19]。其中二氧化碳震源采用穩(wěn)定的液態(tài)二氧化碳作為激發(fā)源,具有綠色、低碳、安全、可控、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)[19]。

也有研究者在積極探索將高鐵運(yùn)行產(chǎn)生的震動(dòng)作為一種可用的地震信號(hào)源,中國(guó)學(xué)者正在積極探索建立高鐵地震學(xué)[20-23]。

海上地震激發(fā)可能會(huì)對(duì)海洋生物產(chǎn)生干擾,Sercel公司研發(fā)了有助于保護(hù)海洋生物免受高頻聲波干擾與傷害的海上低頻聲波震源Bluepulse[24]。

3.3 節(jié)點(diǎn)地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)

近年來(lái),在衛(wèi)星精確授時(shí)與定位技術(shù)的加持下,節(jié)點(diǎn)地震儀實(shí)現(xiàn)了有效的無(wú)纜化獨(dú)立自主觀測(cè),突破了有線地震儀連接道數(shù)規(guī)模的限制;在無(wú)線通信技術(shù)的加持下,節(jié)點(diǎn)地震儀實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控與數(shù)據(jù)傳輸。節(jié)點(diǎn)地震儀的廣泛應(yīng)用,大大提高了地震勘探對(duì)山地等復(fù)雜地表?xiàng)l件的適應(yīng)性和靈活性,顯著降低了野外作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度和用工量,提高了地震勘探生產(chǎn)效率,同時(shí)顯著提升了野外作業(yè)的HSE性能[25-27]。節(jié)點(diǎn)地震儀不但適用于大規(guī)模的密集采樣三維地震勘探,也適用于非規(guī)則稀疏采樣臺(tái)陣的長(zhǎng)期地震觀測(cè),還特別適合城市和人類密集居住環(huán)境下的地震觀測(cè)。節(jié)點(diǎn)地震儀的發(fā)展朝著體積更小、重量更輕、續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和回傳方向發(fā)展。

節(jié)點(diǎn)地震數(shù)據(jù)采集不僅僅是節(jié)點(diǎn)儀器的變革,還將帶來(lái)地震勘探數(shù)據(jù)采集模式、數(shù)據(jù)處理模式和數(shù)據(jù)應(yīng)用模式的變革。節(jié)點(diǎn)地震數(shù)據(jù)采集模式的變革將向長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)觀測(cè)、主動(dòng)源與被動(dòng)源采集相融合、密集采集與稀疏采集共存、實(shí)時(shí)監(jiān)控與實(shí)時(shí)回傳、節(jié)點(diǎn)部署與回收機(jī)械化輔助等方向發(fā)展,促進(jìn)陸上地震數(shù)據(jù)采集走向壓縮感知、單點(diǎn)接收、超高密度、超大規(guī)模道數(shù)、可控震源同時(shí)激發(fā)的高效混疊采集。節(jié)點(diǎn)地震數(shù)據(jù)處理模式的變革將向自動(dòng)化處理流程和智能化分析等方向發(fā)展。節(jié)點(diǎn)地震數(shù)據(jù)應(yīng)用模式的變革將向地震數(shù)據(jù)采集處理解釋軟硬件系統(tǒng)一體化、被動(dòng)源背景噪聲信息深度應(yīng)用、主動(dòng)源與被動(dòng)源信號(hào)融合應(yīng)用、應(yīng)用場(chǎng)景多樣化等方向發(fā)展。

在地球物理數(shù)據(jù)采集野外作業(yè)中,機(jī)器人與無(wú)人機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。例如,道達(dá)爾公司開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)了一種高度靈活的METIS無(wú)人機(jī)地震勘探技術(shù)(圖3)[28],它不僅允許進(jìn)入難以到達(dá)的地區(qū),還優(yōu)化了常規(guī)地區(qū)的作業(yè)性能和HSE性能。METIS系統(tǒng)融合了衛(wèi)星遙感、空中物流、自動(dòng)化、機(jī)器人、人工智能和數(shù)字技術(shù),真正重塑了地球物理數(shù)據(jù)采集的作業(yè)模式,使我們能夠比以往任何時(shí)候都更快地獲得高密度三維地震成像,同時(shí)降低成本,提升對(duì)復(fù)雜地形地貌的適應(yīng)性,減少環(huán)境足跡,并大幅減少操作人員的HSE風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)主要由支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡卣鸸?jié)點(diǎn)DART、節(jié)點(diǎn)布設(shè)智能無(wú)人機(jī)、節(jié)點(diǎn)回收運(yùn)輸無(wú)人駕駛汽車、控制中心等部分組成,未來(lái)還將包括飛艇。我國(guó)物探工作者也開(kāi)展了一系列無(wú)人機(jī)在地球物理探測(cè)作業(yè)中的應(yīng)用與試驗(yàn)[29-30],應(yīng)用方式包括地形地貌調(diào)查、接收排列巡查、遙控震源激發(fā)等。

近年來(lái),海底節(jié)點(diǎn)(OBN)地震采集技術(shù)也發(fā)展迅猛,英國(guó)ARL、沙特阿美與輝固、BP等國(guó)外多家公司研發(fā)與試驗(yàn)了自動(dòng)布設(shè)與回收海底節(jié)點(diǎn)的地震采集系統(tǒng),利用無(wú)人自動(dòng)機(jī)器人(UAV)布設(shè)和回收海底節(jié)點(diǎn)地震儀[31]。我國(guó)東方地球物理公司也開(kāi)展了利用水下遙控機(jī)器人(ROV)布設(shè)海底節(jié)點(diǎn)地震儀的應(yīng)用試驗(yàn)[32]。

3.4 多物理場(chǎng)融合觀測(cè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)

借助全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、微電子、智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),當(dāng)前可以構(gòu)建集電場(chǎng)、電磁場(chǎng)、振動(dòng)、溫度、鹽度、壓力、位置、時(shí)間等感知功能于一體的多物理場(chǎng)融合觀測(cè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。并且借助于合適的運(yùn)載工具實(shí)現(xiàn)地面、水面、水下、井中不同空間的固定觀測(cè)或移動(dòng)觀測(cè),從而獲得更加豐富的地球探測(cè)數(shù)據(jù)和更高的數(shù)據(jù)覆蓋率,為地球物理聯(lián)合反演和綜合解釋奠定基礎(chǔ),克服地球物理反演的非唯一性和地質(zhì)解釋的多解性,提高地下目標(biāo)探測(cè)的精度和準(zhǔn)確性。

考慮到海洋探測(cè)的特殊性和海洋開(kāi)發(fā)的大發(fā)展趨勢(shì),海底多物理場(chǎng)融合觀測(cè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)或許會(huì)首先得到發(fā)展與應(yīng)用,但大規(guī)模海底節(jié)點(diǎn)的部署與回收、水下與海底精確定位與通信技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展。例如,南方科技大學(xué)研發(fā)了深海節(jié)點(diǎn)式多地球物理場(chǎng)綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(OBMIX)[33],該系統(tǒng)具有11通道數(shù)據(jù)采集能力,包括三分量地震計(jì)、三分量磁通門、水平正交電場(chǎng)和磁棒等,融合了OBS與OBEM等海底觀測(cè)設(shè)備的功能,可實(shí)現(xiàn)對(duì)水深6000m以內(nèi)的地震和電磁信號(hào)的同步采集。

3.5 衛(wèi)星遙感與無(wú)人機(jī)地球物理觀測(cè)技術(shù)

近年來(lái)空間科學(xué)、技術(shù)與應(yīng)用都得到了快速發(fā)展,基于衛(wèi)星平臺(tái)的對(duì)地觀測(cè)成為一種低成本、大范圍、高頻次的地表環(huán)境觀測(cè)技術(shù),激光雷達(dá)(LiDAR)、干涉合成孔徑雷達(dá)(InSAR)、光譜觀測(cè)(含可見(jiàn)光與不可見(jiàn)光)等技術(shù)能以較低成本開(kāi)展地形地貌、地表變形、地表巖石和土壤性質(zhì)、地表氣體泄漏等的觀測(cè)與分析[34-36]?？焖侔l(fā)展的無(wú)人機(jī)成為新的航空遙感觀測(cè)平臺(tái),航空與半航空電磁勘探技術(shù)得到發(fā)展,為局部性高分辨率和高精度地球物理觀測(cè)提供了良好的低成本平臺(tái)[37-38]。

衛(wèi)星遙感與無(wú)人機(jī)航空地球物理探測(cè)具有地形地貌適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)作業(yè)區(qū)無(wú)影響或影響小、觀測(cè)效率高、成本低等優(yōu)勢(shì),積極推進(jìn)衛(wèi)星遙感與無(wú)人機(jī)航空地球物理探測(cè)技術(shù)發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用,是綠色地球物理探測(cè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

3.6 快速算法與綠色計(jì)算技術(shù)

地球物理正反演計(jì)算與數(shù)據(jù)處理高度依賴高性能計(jì)算等信息技術(shù),地球物理正演模擬、成像處理和反演處理的計(jì)算量大,一般都要依賴超級(jí)計(jì)算技術(shù)[39-43]。而且正演模擬、成像和反演處理技術(shù)的進(jìn)步和精度的提高一般都伴隨著計(jì)算量的大幅度增長(zhǎng)(通常是指數(shù)式增長(zhǎng)),服務(wù)于地球物理數(shù)據(jù)處理的計(jì)算中心也成為耗電大戶。因此,從地球物理技術(shù)的綠色發(fā)展角度來(lái)看,以降低地球物理計(jì)算量為目標(biāo)的正演、成像和反演快速算法,以及高效能、低能耗的綠色計(jì)算中心,是未來(lái)地球物理計(jì)算綠色發(fā)展的重要組成部分。

針對(duì)不同探測(cè)目標(biāo)的技術(shù)需求,發(fā)展既滿足精度需求又實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速計(jì)算的不同正演模擬、成像和反演算法,是達(dá)成地質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和生產(chǎn)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性多方面平衡的一個(gè)有效策略。構(gòu)建宏觀地球物理模型建立與微觀地球物理模型優(yōu)化更新組成的級(jí)聯(lián)式地球物理反演技術(shù)體系,是實(shí)現(xiàn)地球物理反演目標(biāo)、降低反演多解性、增強(qiáng)反演魯棒性、減小反演計(jì)算量的主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑。

3.7 自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理與智能化數(shù)據(jù)分析技術(shù)

智能化是地球物理提高工作效率、縮短工作周期、降低工作成本(特別是人工成本)、降低對(duì)人工經(jīng)驗(yàn)的依賴性、增強(qiáng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)分析的可靠性、提高解決復(fù)雜問(wèn)題的能力和應(yīng)用效果的重要途徑。提高地球物理的智能化水平,加強(qiáng)智能化技術(shù)與地球物理數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的深度融合,可以有效推進(jìn)地球物理技術(shù)進(jìn)步,創(chuàng)新地球物理技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)形態(tài),擴(kuò)大地球物理服務(wù)領(lǐng)域,為地球物理尋找更加廣闊、更加光明的發(fā)展空間。

地球物理智能化重點(diǎn)體現(xiàn)在自動(dòng)化處理和智能化解釋兩個(gè)方面,其智能化發(fā)展應(yīng)走功能自動(dòng)化、流程自動(dòng)化和系統(tǒng)智能化的路線,最終建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的完整功能與業(yè)務(wù)流程、自我進(jìn)化的智能化系統(tǒng)、可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)協(xié)同工作環(huán)境,實(shí)現(xiàn)知識(shí)積累與共享,重點(diǎn)發(fā)展數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型、增量式、自動(dòng)化處理技術(shù)和可視化、全信息、智能化解釋技術(shù)[8]。如果將數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)考慮在內(nèi),則地球物理應(yīng)通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型走向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化處理、智能化解釋,其目標(biāo)包括全感知、全聯(lián)接、全智能、全場(chǎng)景、全流程和平臺(tái)化6個(gè)關(guān)鍵特征[44]。

3.8 基于光纖聲波傳感的永久監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隨著光電技術(shù)的發(fā)展,基于物理場(chǎng)對(duì)光信號(hào)的作用機(jī)理發(fā)展起來(lái)的光纖傳感技術(shù)為物理感知提供了新的解決方案。分布式光纖聲波傳感(DAS)技術(shù)是一種基于相位敏感光時(shí)域反射、利用光纖后向瑞利散射干涉效應(yīng)實(shí)現(xiàn)聲波信號(hào)連續(xù)分布式探測(cè)的新型傳感技術(shù),可以提供高精度的地震波形信息,成為一種地震波場(chǎng)觀測(cè)新技術(shù)。DAS系統(tǒng)可探測(cè)亞納級(jí)應(yīng)變,響應(yīng)頻帶覆蓋次聲頻段至超聲頻段,可應(yīng)用于地震波、微振動(dòng)和微應(yīng)變等分布式測(cè)量,在資源勘探、地震監(jiān)測(cè)、管道安全、周界安全及重大工程結(jié)構(gòu)健康等領(lǐng)域中應(yīng)用潛力巨大[45-48]。

DAS監(jiān)測(cè)技術(shù)具有觀測(cè)密度高、部署成本低、惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),特別適用于埋藏式部署、永久性觀測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景,如油氣藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、二氧化碳地質(zhì)封存監(jiān)測(cè)、大型工程安全性監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)等,這樣既可以提高地震監(jiān)測(cè)的可重復(fù)性,又可以通過(guò)重復(fù)性觀測(cè)(時(shí)移觀測(cè))監(jiān)測(cè)地下介質(zhì)的時(shí)變性異常。

在油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域,近年來(lái)在井中VSP、地面地震、時(shí)延或永久油藏監(jiān)測(cè)、水力壓裂監(jiān)測(cè)等方面開(kāi)展了DAS試驗(yàn)和應(yīng)用,取得了初步成功,基于DAS技術(shù)的井中地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有全井段、高密度、高效率、耐高溫、耐高壓和低成本等優(yōu)勢(shì)[47-48]。斯倫貝謝公司的Optiq光纖井中地震系統(tǒng)將VSP采集作業(yè)所需的時(shí)間從傳統(tǒng)的數(shù)小時(shí)縮短到幾分鐘,在提高作業(yè)效率和分辨率的同時(shí),降低了環(huán)境影響和風(fēng)險(xiǎn)[49]。Silixa公司的Carina光纖傳感系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)了低成本高分辨率深水井中永久油藏監(jiān)測(cè)[50]。沙特阿美公司利用DAS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)CO2提高采收率(CO2-EOR)項(xiàng)目,聯(lián)合應(yīng)用全波形反演和機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,對(duì)氣體流動(dòng)路徑進(jìn)行了有意義的解釋[51]。

3.9 低成本地球物理技術(shù)

低成本是綠色地球物理技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。低成本最重要的體現(xiàn)是地球物理探測(cè)數(shù)據(jù)采集的低成本,大幅度降低地球物理數(shù)據(jù)采集儀器裝備和野外作業(yè)成本是其中的主要方面。實(shí)現(xiàn)地球物理低成本的主要途徑包括:降低儀器裝備成本,減少野外作業(yè)勞動(dòng)用工,提高勞動(dòng)效率以縮短工期,減少能源和材料物資消耗,降低或徹底消除野外施工環(huán)境破壞賠償和恢復(fù)費(fèi)用,降低數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理與資料分析解釋計(jì)算成本與人工成本等;采用壓縮感知地球物理數(shù)據(jù)采集新技術(shù);采用與探測(cè)目標(biāo)與目的相適應(yīng)的觀測(cè)密度、觀測(cè)精度與計(jì)算精度;采用成本較低的重磁電綜合地球物理勘探技術(shù)、效率較高的航空地球物理探測(cè)技術(shù),按地質(zhì)目標(biāo)與問(wèn)題選擇合理的方法技術(shù)和勘探程序,以降低整體應(yīng)用成本。地球觀測(cè)數(shù)據(jù)資源的共享、開(kāi)源軟硬件資源的應(yīng)用,是低成本地球物理技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)重要方向。

對(duì)于永久性或長(zhǎng)期性監(jiān)測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景,永久性部署DAS觀測(cè)系統(tǒng)、建立地球物理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理軟硬件一體化系統(tǒng)是低成本地球物理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

4 地球物理技術(shù)綠色服務(wù)領(lǐng)域發(fā)展展望

在聯(lián)合國(guó)成立70周年之際,2015年9月25日聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過(guò)了第70/1號(hào)文件《變革我們的世界:2030年可持續(xù)發(fā)展議程》[52],提出了到2030年要實(shí)現(xiàn)17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和169個(gè)具體目標(biāo),呼吁所有國(guó)家行動(dòng)起來(lái),在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮的同時(shí)保護(hù)地球。在這17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中(圖4),絕大多數(shù)與地球科學(xué)和地球物理學(xué)科密切相關(guān);幾乎每一個(gè)目標(biāo)都與能源行業(yè)息息相關(guān),其中關(guān)系最為密切的是目標(biāo)7(經(jīng)濟(jì)適用的清潔能源)、目標(biāo)9(產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施)、目標(biāo)12(負(fù)責(zé)任的消費(fèi)和生產(chǎn))和目標(biāo)13(氣候行動(dòng))。

圖4 聯(lián)合國(guó)《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)

作為地球物理學(xué)科或行業(yè),全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)與我們息息相關(guān)。有些可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將對(duì)能源行業(yè)或地球物理行業(yè)產(chǎn)生重大影響,或?yàn)槟茉葱袠I(yè)或地球物理行業(yè)的發(fā)展提供了難得的機(jī)遇,或需要地球物理技術(shù)的支撐和使能。因此,地球物理學(xué)科或行業(yè)應(yīng)積極順應(yīng)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的形勢(shì)要求,認(rèn)真履行地球物理行業(yè)的使命和擔(dān)當(dāng),充分發(fā)揮地球物理技術(shù)對(duì)全球可持續(xù)發(fā)展的使能價(jià)值,提升地球物理技術(shù)對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境系統(tǒng)的價(jià)值和重要性,也為地球物理行業(yè)自身的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展?fàn)I造良好的外部環(huán)境和內(nèi)部動(dòng)力,為年輕一代地球物理科技人員職業(yè)生涯發(fā)展創(chuàng)造更加廣闊的空間。

國(guó)際勘探地球物理學(xué)會(huì)(SEG)在這方面做了有益的探索工作,他們將地球物理或地球物理學(xué)家定位為價(jià)值創(chuàng)造者,將地球物理應(yīng)用與實(shí)踐映射到17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)上,形成了地球物理可持續(xù)發(fā)展地圖冊(cè)[53]。美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)(AGU)也與聯(lián)合國(guó)科教文組織(UNESCO)聯(lián)合編寫了《地球科學(xué)在行動(dòng):推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展》報(bào)告[54],以引導(dǎo)全球超過(guò)40萬(wàn)地學(xué)科技工作者實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)油氣和礦產(chǎn)勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域向更廣義的能源、自然資源和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。隨著地球物理技術(shù)的發(fā)展,地球物理在人類的生存與發(fā)展中必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,地球物理專業(yè)人才的就業(yè)領(lǐng)域也將隨之不斷擴(kuò)大,更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域、學(xué)科交叉和技術(shù)的綜合應(yīng)用也對(duì)地球物理從業(yè)人員的知識(shí)體系和技術(shù)素質(zhì)提出了更高的要求。

因此,除上述綠色地球物理技術(shù)發(fā)展方向外,地球物理技術(shù)在綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用服務(wù)也將成為地球物理綠色發(fā)展的一個(gè)重要方向。綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域地球物理技術(shù)應(yīng)用主要包括:自然災(zāi)害預(yù)測(cè)與預(yù)防、全球氣候變化治理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)、人居環(huán)境建設(shè)與保護(hù)、綠色能源勘探開(kāi)發(fā)、自然資源調(diào)查與利用等,具體應(yīng)用在此不再贅述,有待另文專題介紹。

5 結(jié)束語(yǔ)

大力發(fā)展綠色地球物理技術(shù)是我們地球物理行業(yè)未來(lái)面臨的一個(gè)重要任務(wù)。綠色地球物理技術(shù)發(fā)展既是地球物理技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在需求,也是人類社會(huì)綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展對(duì)地球物理的外在要求。綠色地球物理技術(shù)可以分為兩個(gè)層次,第一層次是環(huán)境友好的地球物理技術(shù)(狹義的綠色地球物理技術(shù)),第二層次是服務(wù)于綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的地球物理技術(shù)(廣義的綠色地球物理技術(shù))。

綠色地球物理技術(shù)一般具有環(huán)境友好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、高安全性、能源消耗低、資源消耗低、高效率、低成本、無(wú)損傷等關(guān)鍵特征。環(huán)境友好的地球物理技術(shù)由綠色裝備、綠色采集作業(yè)技術(shù)、綠色計(jì)算技術(shù)、綠色分析技術(shù)和綠色系統(tǒng)等組成。

綠色地球物理技術(shù)的未來(lái)發(fā)展包括如下主要方向:被動(dòng)源地球物理探測(cè)技術(shù)、綠色震源等地球物理激發(fā)技術(shù)、節(jié)點(diǎn)地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)、多物理場(chǎng)融合觀測(cè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感與無(wú)人機(jī)地球物理觀測(cè)技術(shù)、快速算法與綠色計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理與智能化數(shù)據(jù)分析技術(shù)、基于DAS的永久監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、低成本地球物理技術(shù)等。

除上述綠色地球物理技術(shù)發(fā)展方向外,地球物理技術(shù)在自然災(zāi)害預(yù)測(cè)與預(yù)防、全球氣候變化治理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)、人居環(huán)境建設(shè)與保護(hù)、綠色能源勘探開(kāi)發(fā)、自然資源調(diào)查與利用等領(lǐng)域中的應(yīng)用,也將成為地球物理綠色發(fā)展的重要方向。綠色地球物理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,必將提升地球物理技術(shù)在世界經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的地位與作用,為人類的平安健康生存、快樂(lè)高質(zhì)量生活和可持續(xù)發(fā)展作出我們的獨(dú)特貢獻(xiàn),這是新時(shí)代賦予地球物理科技工作者的神圣使命。