探讨3S技术在水工环地质勘查工作中的应用

探讨3S技术在水工环地质勘查工作中的应用

唐志挺

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摘要：水工环地质勘查工作涉及水文、环境及工程地质这几方面的内容，是工程建设前期的重要工作，其勘查的目的是调查评估地下水资源、自然环境及工程建设等地质条件，为工程建设实施计划的制定提供参考依据，起到提高工程建设整体质量的作用。本文主要对3S技术及水工环地质勘查工作主要内容进行介绍，分析水工环地质勘查工作中3S技术的具体应用，希望合理运用3S技术来弥补以往水工环地质勘查方式的不足，提高水工环地质勘查工作水平，为实际水工环地质勘查工作开展提供参考。

关键词：3S技术；水工环；地质勘查

引言

随着土木工程行业的快速发展，对工程建设整体质量提出更高的要求。而水工环地质勘查作为工程建设前期不可或缺的一项工作，合理地将3S技术运用至水工环地质勘查工作中，准确地了解和评估地质结构因素，不仅可以提高工程施工计划制定的科学性，而且还能避免地质灾害、工程灾害对工程建设、周围环境等影响，确保工程建设工作顺利实施。

1.3S技术及水工环地质勘查工作主要内容

1.13S技术

3S技术即GPS、GIS、RS这三种技术的总称，其中GPS技术的优势在于定位；GIS技术应用的价值在于从海量数据中筛选出有用的数据；RS技术应用的优势在于能够快速收集数据样本[1]。3S技术优势及其应用范围具体为：

1.1.1GPS技术

该技术应用的优势主要体现在以下5方面：其一，稳定性强。该技术在实际应用中，能够避免外部因素对其干扰，且应用不受空间、时间的限制，在水工环地质勘查工作中应用，能够有效发挥其准确定位功能。其二，功能丰富。该技术既可以快速锁定位置，又可以对运行速度、轨道进行预测和分析。其三，应用范围广。目前该技术已应用至交通、矿产、军事等多领域，且应用效果突出。其四，定位准确、快速。该技术不仅能够定位静态位置、动态运行情况，而且定位准确性高，便于快速获取所需的位置信息。其五，服务覆盖面大。目前该技术所服务的范围达到全球95%以上，涉及环境恶劣且地形复杂的偏远区域。

1.1.2GIS技术

该技术是以计算机技术为依托发展形成的数据处理技术，能够准确分析、重复组合数据及分类转化数据，其应用的本质是借助计算机技术对数据进行处理，然后将其生成可视化的3D模型，辅助地质勘查工作有效开展。此外，以GIS技术为依据，能够实时动态监测地理信息，确保所获取的数据信息更加及时、准确，促使地质勘查工作效率提高。

1.1.3RS技术

该技术的应用原理为：借助飞行器在高层或外层空间采集地球发射的电磁波，分析所采集到的信息，将其生成图像。水工环地质勘查工作中应用该技术，能够直接、详细地了解地质结构实际情况。同时，在科技的驱动下，该技术以数字化的方式将生成的图像呈现出来，图像分辨率和清晰度较高。此外，该技术目前已应用至环境监测、地质勘查及交通规划等领域，无需接触物体就可以形成图像，且采集的数据比较精确，是对GPS、GIS这两种技术应用的补充。

1.2水工环地质勘查工作的主要内容

水工环地质勘查主要涉及地质测绘、地质钻探、观测地下水动态等这几方面的内容[2]。其中地质测绘即勘测地下水及其岩层结构，获取测绘报告、地质图，并由地质勘查人员进行核实；地质钻探即采取相应的钻探方法，了解含水层分布和位置情况、施工位置地下水情况等，通过抽取地下水来分析和确认水工环条件；观测地下水动态即观测和了解工程所在地地下水水质、水流及水位等情况，分析地下水对工程的影响，有针对性地制定相应的预防方案，防止水工环地质结构因素影响工程施工质量、进度。

2.3S技术在水工环地质勘查工作中的具体应用分析

2.1GPS技术的具体应用

GPS技术在定位准确、快速定位、应用范围广及适应性强等方面优势突出，作为常用的地质勘查手段之一。水工环地质勘查中应用该技术，能够实现单点定位、差分定位及相对定位，比如单点定位时，将1台接收机安装于待测点位置，负责跟踪GPS卫星，便于测定待测点的绝对位置；相对定位时，使用2台接收机，通过接受GPS卫星发送电波的时差来定位，并对相同的卫星信号进行同步跟踪，只需获取一个站点的坐标，就可以辅另一个站点的坐标进行准确计算；充分利用单点定位、相对定位二者的优势，定位更加准确[3]。

2.1.1应用于地质工程测量

地质工程测量作为水工环地质勘查工作中的内容之一，以往需要人工方式进行实际勘查，工作难度较大，需消耗大量的人力成本，且所获取的数据准确性较低。而将GPS单点绝对定位技术应用于野外地质勘查中，对地质点进行测点，需控制的测量点相对较少，工作量得以缩减，通过合理选取控制点，正确校正参数，能够确保测量数据更加准确。

2.1.2应用于地质灾害监测

GPS技术在地质灾害监测中应用，即对全球、区域板块运动进行监测，充分利用该技术全球覆盖、三维导航等特点，对地质灾害进行预报，将地质现象以三维可视化的方式呈现出来，准确地反映地形起伏与地质现象之间的关系，便于地质工作人员对地质体空间分布规律进行分析，以不同的视角来观察地质体，比如从地貌形态、水系发育程度及植被发育情况等来认识地质体，便于准确地进行矿产资源的开发。

2.1.3应用于地下环境调查

由于水工环地质涉及的面比较广，即水工环地质勘查工作实施难度较大，传统勘查手段已无法满足其勘查要求，这就需要在应用GPS技术的基础上，引入RTK技术，以弥补GPS技术在地质勘查方面的不足，提高勘查准确性的同时，实现勘查时间和成本的节约。

2.2GIS技术的具体应用

GIS的应用，需先获取相关信息，然后对获取的信息进行分析、管理，将数据直观、清晰地呈现出来，比如我国自然资源局应用GIS技术来分析和处理全国地质信息，绘制地质信息图，将差异较大的地形图以数据信息形式呈现出来，为矿产地质勘查工作提供参考，确保勘查工作顺利、高效实施。该技术在水工环地质勘查工作的应用具体为：

2.2.1应用于矿产地质勘查

矿产地质勘查工作实施情况，会直接影响地质信息的真实可靠性，为了提高地质信息的真实可靠性，需做好矿产地质勘查工作，加大地质信息管理力度，充分利用GIS技术的优势，为图形与信息数据之间的转化提供技术支撑，以电子化的形式呈现地质勘查资料，确保信息更加安全。同时，GIS技术的应用，借助计算机将已处理的数据生成3D立体模型，再现地理信息，便于工作人员获取地质情况，比如矿山地理系统就是以GIS技术为基础发展而成的，该系统可以收集和处理矿山地理信息、矿区信息及建筑信息等，目前我国大部分矿山都利用该系统开展经营管理、资源管理工作，确保开采工作安全、高效进行。

2.2.2应用于地质灾害预测

地质灾害本身具有突发性，为了减轻地质灾害造成的损失，制定科学的地质灾害防治措施，可以将GIS技术合理应用至地质灾害预测工作中，利用地理信息系统所具备的特点，对地质灾害发生的等级、地点、次数等进行详细的统计、整理及分析，掌握地质灾害发生前的现象，对地质灾害进行有效预测，比如借助地理信息系统掌握地质灾害频繁区的资料和信息，构建该区的图像图表，与GIS多源数据库进行联动，有效监测地质情况，对导致地质灾害的因素进行分析，尽可能地避免地质灾害的发生，或者利用该区GIS地质模型，分析所发生的地质灾害特征、现象与预测的情况是否一致，以此为依据制定相应的避灾方案[4]。

2.2.3应用于区域环境地质调查

GIS技术在区域环境地质调查中应用，其实质是运用数据采集处理系统来代替以往野外调查、资料收集，用数据预处理、管理系统来代替以往图件编制、资料整理，用评价、预测及决策系统来代替以往综合分析、编制报告，确保地质调查所采集的数据更加科学、规范，与当前信息化时代发展要求相适应。

2.3RS技术的具体应用

RS技术在水工环地质勘查工作中应用，其探测范围相对较大，能够快速获取所需的数据信息，比如借助遥感卫星图像可以清晰地观察山地与平原的交界、断裂等地貌类型，尤其可以观察沉积岩下的隐状岩体、松散沉积物下的隐伏构造等，且该技术在具体应用过程中不会受外部因素干扰。该技术在水工环地质勘查方面的应用表现为：

2.3.1应用于水土流失勘查

受外部因素的影响，我国西北风沙地区、东北黑土区域、南方红壤区域等容易出现水土流失问题，地表肥沃的土壤被带走，农田、村庄会受到破坏，自然灾害、生态环境恶化会加剧，且会加大河道整治、防洪工作实施的难度，威胁城市化建设进程，所以，做好水土流失勘查工作具有一定的必要性。其中在水土流失勘查中应用RS技术，借助该技术调查全国范围内水土流失情况，依据调查数据有效指导水土流失预防工作开展，比如依据水土流失地区地质条件状况，来确定勘测路线，利用RS技术来完成基础资料收集工作，然后对勘测过程中所采集的数据信息资料进行数字化分析和处理，将其输入系统中，修正和统计图像、属性等数据，生成具有参考价值的数据信息，有效开展水土流失动态监测工作。此外，借助利用地面遥感监测集成系统智能化采集地质勘测数据，确保数据获取更加快速、准确。

2.3.2应用于地下水勘测

为了解决水资源短缺问题，需有效开展水资源开发利用工作。其中地下水资源勘测作为水资源开发利用的前提，将多光谱遥感技术、热红外遥感技术相结合，运用至水资源勘测中，辅助勘查人员准确获取待测区域含水层断层信息，以此为依据绘制出近年来地表温度、储水量等变化数据图，分析其异常变化情况。同时，借助相关处理软件将已处理的勘测区图像生成图像定向卷积滤波，更好地呈现图像的局部细节、整体特征等信息，有针对性地分析图像线性结构，以此来判断断裂的走向线[5]。

此外，利用热红外遥感技术来获取地表温度数据，对地下水温度变化异常数据信息进行分析，确定与其断裂走向线重合的区域，圈定地下水靶区，以提高地下水资源勘测工作的可靠性，更好地为水资源开发和利用提供参考依据。

2.3.3应用于矿山地质勘查

矿产资源开发工作受地质条件因素的影响，在矿产资源开发过程中容易引发地面塌陷、水土污染、泥石流等方面的环境问题，不仅影响矿产资源开发地附近居民生活，而且会对周围生态环境造成严重破坏。因此，为了确保矿产资源开发工作顺利、安全实施，需做好矿山地质勘查工作，其中将RS技术应用至矿山地质勘查中，比如将遥感图像生成波普信息，勘查人员通过分析热辐射、色调等是否存在异常，就可以准确定位矿物质所在位置，或者勘测人员利用RS技术对矿产资料进行解译，分析成矿条件，提前对勘查区域成矿率进行预测。

2.3.4应用于环境保护

对环境污染情况进行勘查时，利用无人机遥感系统中的红外相机、成像光谱仪及气体检测仪等设备开展地质勘查工作，获取被测区域环境污染物类型、污染深度及范围等多方面信息，重点关注重度污染区域，为环境污染治理方案的制定提供参考依据，确保生态污染勘查工作有效实施。

2.3.5应用于宏观观测层面

水工环地质勘查中合理应用RS技术，通过观测待勘查地具体情况来了解目的地全部情况，获取所需的信息，也可从宏观层面入手，利用遥感技术的优势对地质情况进行动态监测，为地质普查工作实施提供技术支撑，有效了解自然资源情况等。

3.结束语

综上所述，水工环地质勘查工作中应用3S技术，是对传统水工环地质勘查手段的补充和完善，能够弥补传统水工环地质勘查方式的不足，不仅可以提升水工环地质勘查工作的整体质量，而且能够确保所获取的数据信息更加准确、可靠。3S技术在水工环地质勘查工作中实际应用时，需根据实际情况选择相应的勘查技术，严格按照水工环地质勘查技术流程进行操作，并为勘查人员提供更多的技术培训和学习机会，能够灵活地运用水工环地质勘查技术，以提高水工环地质勘查工作整体水平，为工程建设做好充足的准备。

参考文献：

[1]林权富.刍议3S技术的运用对矿产地质勘查工作效率的提升作用[J].西部探矿工程,2022,34(08):135-136+139.

[2]张宁.3S技术在矿产地质勘查工作中的应用研究[J].中国金属通报,2022(04):123-125.

[3]夏海波.水工环地质勘查及遥感技术在地质工作中的应用[J].世界有色金属,2021(11):145-146.

[4]贺寅生.水工环地质勘查及遥感技术在地质工作中的应用分析[J].世界有色金属,2019(08):266-267.

[5]郭鑫.探讨3S技术在水工环地质勘查工作中的应用[J].中国金属通报,2019(04):145+147.