水工环地质勘测工作中的技术应用

2021-11-30王建新

世界有色金属 2021年14期

王建新

（山东省地质矿产勘查开发局第四地质大队（山东省地矿局海岸带地质环境保护重点实验室），山东潍坊 261021）

水工环地质勘测在当前地质勘探工作中获得了广泛应用，且效果显著。水工环地质有三种地质，分别是工程、水文以及环境，对这三方面展开充分深入的评估，可有助于地质勘探工作的有序开展，虽让将水工环地质当做机理研发技术价值较高，然而在实际勘探环节依然存在些许负面影响，极易出现浪费资源的行为，一定要尽快处理，从而提升技术质量。

1 水工环地质概述

水工环地质即针对地下水资源、工程建设以及自然环境的地质条件予以调研评估的地质工作。水工环地质环境勘探对人类社会的发展有着直接影响，尤其是在当前自然资源不断浪费以及全球气候逐渐变暖的形势下，每个国家都在积极引进综合性较强的施工技术与科学指导理论，用来促进社会经济可持续发展，同时也将各个领域的勘察技术提升至全新的空间。现阶段，我国水工环地质工作早已从过去盲目探索转变成一套经验丰富、秩序极佳的模式。基于加快社会经济稳定发展，制定自然环境和社会经济一体化模式的战略目标。在该工作模式喜爱，对当前人类生存生产与社会经济发展中具备的矛盾与问题进行处理，从而实现工作数据管理、资源信息以及灾害预防等综合型模式。

2 水工环地质勘测工作中的技术分类

2.1 GPS技术

无线电信号通过地面控制站的科学处理会传递到卫星系统，由此成为卫星导航，该导航控制系统即为GPS导航系统。该系统在对卫星信号进行处理时，依靠的是3个及以上的控制站，可充分保证地面定位的精准性。在水工环地质勘测环节，借助GPS导航接收器能够对站点的定位予以调整，借此实现在相同时间点，共同接收到3颗卫星发射的信号，同时还可以地面控制站与这三颗卫星之间的距离进行精准测量，再展开科学合理的计算对该点的坐标位置予以掌控。GPS技术的应用原理相对来说比较简单，主要是在观测站和基准站分别安置一台卫星信号接收仪器，借此对卫星产生的信号予以实时观测，再应用无线电传送装置将信号接收数据统统传递至观测站内。待其接收完毕卫星信号之后，再通过无线电接收设备转换接收到的数据参数，并借助相对定位的原理，对基线矢量予以解算，最后求得wgs84坐标，同时和地方坐标的参数进行转化，得到所求的三维坐标和精度勘测。

2.2 IRTK技术

在具体勘探过程中，该技术的基本原则是通过相位差、伪距差以及GPS位置差三个相位差，由此可见，IRTK技术和GPS技术存在一定关系。在实际应用环节，将接收站生成的观察信息以及基准站发送的测量数据当做计算基础，将最终方向定位当做最终结果予以整改。IRTK技术主要是应用在我国地质地震资源的处理中。该技术的工作原理时在基准站放置一台接收器，然后在流动站放置单台或者若干台接收器，当这两个站一同受到同时、同样的GPS卫星发射信号时，将基准站得到的观察参数和已知位置进行对比，可获得GPS差分改正值，之后对该其予以合理整改。再利用无线电数据将GPS差分改正值传递到流动站，借此就能够获得准确无误的实时位置。当流动站在工作时，或者是运动状态，或者是静止状态。在过去，GPS都是单点采集，然后GPS改进成持续采集。大部分地质勘测时，也都选择三维软件包予以包路线的偏移、背景清除、噪声滤波、频率颤动等，大大提升了水工环地质勘察的质量。

2.3 遥感技术

当前遥感技术已经成为了地质勘察中最为重要的技术之一，指导作用比较大。该技术主要应用在计算机技术上，通过近些年对该技术的完善优化，其已经发展成多源波段的多元模型，对水工环地质勘察有着很大积极作用，能够为勘察到图像的清晰性、完整性提供有力保障。现阶段光谱分辨率、遥感图像空间越来越完善，在该形势下，遥感技术的发展前景也越来越好。

2.4 电法

该技术在水工环地质勘探中十分普遍，对其进行合理运用能够极大增强水工环地质的实用性以及科学性。因电法的应用时间已经很长，所以获得了丰富实践经验，在过去的发展过程中，电法技术一次次的革新，令其在水工环地质勘察中获得了不斐的成绩。电法技术有两种，一种是高密度电法，另一种是激发极化法。高密度电法属于阵列勘察方法，集合了电测探法以及电剖面法，多数应用于野外的地质勘测中。由于该技术操作难度较低，无需重复设置，这大大削减了故障问题出现的概率。随着技术的不断发展，早已不用手工的方法对高密度电法予以操作，则是采取自动化采集信息数据，实现了点击排列模式的多元化。除此之外，也令数据勘察的无误性得到了明显提高。可见，电法技术对水工环地质勘测至关重要，尤其是为其信息的完整性、准确性提供了有力保证。

2.5 其他技术

比如多通道雷达探测技术、三维无线雷达探测系统以及层析三维雷达系统技术在我国浅层次的地质资源勘探中获得了有效应用。此外，物探技术也凭借自身诸多优势，比如：可提供多个描述地质材料的物理参数、效率高、成本低、地质环境优良等，在水工环地质勘测中获得了大力推广。同时，因为高分辨率技术勘察地质目标的完美实现，导致水工物探勘察技术得到了快速发展。

3 水工环地质勘测工作中的技术应用

3.1 GPS、RTK技术的应用

（1）在南极永冻场地安全检查中的应用。在对南极永冻场地进行安全检查时，科学人员发现地下0.3m～0.5m部位的冰块中存在融水坑，该问题对科学考察场地产生了较大不良影响。对此，科学人员利用GPS技术对考察场地展开了实地测量考察，通过对所测绕射波结构等相关信息进行探究发现，地下3.5m位置存在一些带有散水的冰层带，然而其含水量不多。

（2）在地质环境污染调查中的应用。某个消化纤维厂区所在地是石灰岩地质条件，因污水渗漏造成其内部携带的消化纤维对地质产生了较大污染和危害。相关人员为了获得消化纤维在地表到浅水面岩溶结构中的数量，在钻孔内部安装了若干个井中雷达探测器。并对惠更斯—基尔霍夫叠加法进行合理应用，采集到了数据信息，并以此为参考制作了三维雷达图。通过深度为10m的重建图像得知被消化纤维污染的地区和后期开挖位置完全一致，由此可见GPS的精准度。

3.2 遥感技术的应用

该技术的工作原理主要是结合目标吸收、反射、辐射光谱的性能不一样，能够对地面各类物体进行辨别，并感觉到距离较远的事物，借此对地球环境、资源予以判断的综合性技术，具备较强的分辨率、探测范围大、收集信息快、准确度高、受限制因素少等优势。当GF系列卫星全部发射成功并顺利应用之后，我国遥感技术质量得到了明显提升，高分辨遥感应用早已实现甚至超出国际水平。当前最先进的北斗遥感就似乎借助获得精确的空间、时间等数据，能够对产生的遥感图像内容和信息予以精准定位。广泛应用在地质灾害调查和检测、主权海域监视与保护以及无人机飞行监管等多个领域中。

（1）在矿山地质方面的应用。矿山地质勘察始终是地质工作最为关键的构成部分之一。虽然开采矿山能够获得良好的经济效益，但是也很容易诱发矿山地质危害与环境污染，像地面坍塌、泥石流、粉尘污染等能够对自然生态环境、居民生活环境带来威胁事故。以往的勘察技术效率低，且极其耗费时间与精力。而借助遥感技术对矿山所在地环境进行调查观测，依靠遥感图像明确地质结构，可有助于提升矿山环境的治理、保护等水平，也能够降低安全事故出现的几率，减少人员伤亡率，意义重大。

（2）在地下水资源开发中的应用。我国局部地区依然存在水资源缺乏的问题，而地下水勘察能够减轻该问题，还可以为开发、利用水资源提供很大帮助。过去的勘察技术，因各种内外因素的影响，采集到的信息数据不准确、不完整，且效率也偏低。而通过对多光谱遥感以及热红外遥感技术，可对地下存在的水资源进行全面详细的勘察，对当地含水断层、地表温度等数据予以充分掌握。借助遥感图像处理系统ENVI对所当地图像予以有效处理，再通过Direction工具开展图像定向卷积滤波，强化图像特点，放大空间细节，提高局部对比度，从而将线性结构更加直观生动的予以展示，进而对断裂走向趋势予以准确判断。并且，在ENVI下对热红外遥感进行应用，对地表温度、提取地下水温度异常等予以计算。通过对断裂走向线与地下水温度异常区域重叠区域进行全面分析，可圈定地下水靶区。这两个技术的有机结合能够明显提升地下水预测的稳定性，可将其当做对地下水资源进行开发的主要参考。

（3）在水土流失监测中应用。因人为方面的原因，我国很多城市都发生了水土流失的问题。但是过去的措施策略却极易受地势、机械等影响，无法准确快速对水土流失状况予以监测。而无人机遥感监测技术的出现，极大弥补了这一不足。该技术主要是通过无人驾驶飞行技术、GPS定位技术等对水土现状予以实时动态监测。但是，在对该技术进行应用时，应当编制科学合理的飞行规划方案，通过专业光学相机、GPS等收集信息的设备得到遥感影像数据。然后借助LPS数据模型处理系统形成DOM成功，掌握监测对象的尺寸、规格、定位等信息。再遵守水土流失监测流程和要求，对该区域监测面积、时段予以整合分析，制作监测报告，为水土流失监测提供有力依据。