生态环境地质的基本特点与技术支撑
温柔海湾
2023年05月09日 10:41:10
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全文概览: 从现代环境观的角度,阐述了 生态环境地质 的基本内涵、生态环境地质调查的特点、生态环境地质调查与评价的基本构架及相应的技术支撑体系。 今天的环境观 人类居住的地球是一个由大气圈、水圈、生物圈、固体地球以及“人类圈”等构成的复杂巨系统。几大圈层之间相互联系、相互作用、相互依存、相互协调与发展,显示了我们这个蔚蓝色星球的蓬勃生机,并构建了人类生存与发展的“摇篮”。

全文概览:

从现代环境观的角度,阐述了 生态环境地质 的基本内涵、生态环境地质调查的特点、生态环境地质调查与评价的基本构架及相应的技术支撑体系。
今天的环境观

人类居住的地球是一个由大气圈、水圈、生物圈、固体地球以及“人类圈”等构成的复杂巨系统。几大圈层之间相互联系、相互作用、相互依存、相互协调与发展,显示了我们这个蔚蓝色星球的蓬勃生机,并构建了人类生存与发展的“摇篮”。

然而,随着经济的发展和社会的进步,人类活动的空间和规模在迅速增大。今天的人类活动已成为地球上最为活跃的因素,对岩石圈表层环境的影响与改造日益剧增,成为与自然地质作用并驾齐驱的营力,某些方面甚至已超过自然地质作用的速度和强度,在当今全球变化中起着巨大的作用,成为影响环境的重要力量。这种影响的具体结果就是地质灾害的屡屡发生,强度与频率增大,人类辛辛苦苦所创造的财富蒙受损失。人类在影响和改变地质环境的同时,也在影响和改变着水圈)生物圈环境,最为典型的表现就是森林的集中过度采伐,采充失调,森林生态系统遭到破坏。其结果一方面是加剧了水土流失,另一方面则使地质环境失去了良好的庇护,加速了地质环境的退化,致使滑坡、泥石流等地质灾害频繁发生。

可见,今天人类赖以生存的环境应该是由地球岩石圈表层地质环境、大气圈环境、水圈)生物圈环境、人类圈环境共同构成的复杂体系。这些圈层或环境系统相互渗透与交织、相互联系与作用,构成人类生存与发展的环境总体,地质环境更构成了水圈)生物圈环境的载体。’个圈层中任意一二个圈层的变异均将造成总体环境平衡状态的破坏,从而导致环境的变化,乃至恶化,不同程度地威胁着人类的生存与发展。这就是今天的环境观。

人类活动与地质)生态环境之间相互作用的问题,是一个自然过程与社会发展互馈的问题。调查、研究这些人类活动与地质)生态环境的相互影响效应,提出评价、预测和控制的方法与途径,以规范人类活动行为,提高生态)地质环境质量,减轻环境灾害对人类的威胁,这就构成了今天我们开展生态"环境地质调查的主体。

生态环境地质的基本概念与体系构架

据上述环境观,地质环境与生态环境有着最为密切、最为直接的联系,它们构成了一个相对完整的概念,构成地球环境巨系统中一个既相互作用、相互影响、相互制约,又相对统一的整体,对它们任何一者的研究与评价都离不开另外一方面。我们将这个相对完整的系统称之为生态地质系统,这个系统相对“人”这个主体而言,就构成了“生态地质环境”。

“生态环境地质”调查与研究的主要目标是查明人类活动与生态地质环境的相互作用和相互制约关系,通过规范人类活动行为和制定合理的措施,实现对生态地质环境的妥善保护、合理开发与科学重建。从这个意义上来理解,生态环境地质调查与评价的最终目标是协调人"地"生关系,提高生态地质环境质量,促进生态环境保护与重建,减轻和避免环境灾害风险,从而促进社会经济的可持续发展。“生态环境地质”的提出使环境地学工作者从更高、更系统的层次上来认识地球环境,更直接地参与环境问题的解决,并进一步拓展其工作领域。从生态地质环境系统本身来看,这个由生态环境与地质环境相互关联形成的相对统一的整体具有以下特点:

(1)地质环境是生态环境的载体。在地球环境系统的各个组成部分中,地质环境是最为基础的,不仅生态环境,其他环境,如水圈环境、人类圈环境等都是以其作为承载体的。地质环境的不稳定性必然带来其他环境条件的改变,受影响最直接的、表现最突出的就是直接附着其上的生态环境。地质环境的基本条件及其优劣,直接影响到生态环境的质量。

(2)生态环境是地质环境的“屏障”。生态环境,尤其是森林生态环境对地质环境的保护作用是巨大的。

(3)相对生态环境而言,地质环境具有不可恢复性。从生态地质环境的上述特点来看,“生态环境”与“地质环境”两者之间存在一种动态的平衡关系。一方面,我们要努力做到生态环境与地质环境的协调发展,另一方面,在把握地质环境与生态环境的关系上,要始终把生态环境放在主动的地位上。因为,生态环境的恢复与控制具有相对的可操作性,同时,生态环境与人类活动的关系更为密切。从这个角度来理解,我们现阶段开展的生态环境地质调查,也可以理解为服务于生态建设与生态环境保护的地质调查,这是生态环境地质调查有别于其他传统地质调查的不同之处。

根据以上讨论,我们可以构建生态环境地质工作的基本构架(图1),其工作目标如下:

(1)获取能全面反映调查区生态环境地质条件的各类信息,并通过编图,以生态环境地质图系的方式进行表达。  
(2)对生态环境地质条件进行综合评价(包括环境系统脆弱性评价)。  
(3)专题评价。包括:生态环境恢复的地质适应性评价、地质环境质量评价、生态地质环境容量评价、土地资源利用与开发评价、水资源与水环境评价。  
(4)风险评价与成本"效益分析。包括:土地资源开发的环境灾害风险分析、流域开发的成本效益分析、地质灾害的风险评价、水资源开发的成本"效益分析、退耕还林的成本"效  
(5)风险控制与管理。根据对生态地质环境的评价及人类活动的风险分析(或成本效益分析),建立基于风险管理的地区生态地质环境保护措施与控制对策。  
生态环境地质调查、评价的程序与技术支撑体系
生态地质环境的复杂性、人类活动的多样性、灾害过程的随机性和结果的非确定性,致使生态地质环境评价不仅是一个信息高度集中,而且也是一个在决策上对信息依赖程度很高的领域。实际上,在整个生态地质环境评价和管理决策中,都必须有高度发达的信息技术为支撑,这一点,随着当今环境问题的突出而表现得愈发强烈。根据国内外在这一领域及相关领域的发展状况和中国目前的实际发展水平,我们构建了生态环境地质调查的基本程序及相应的技术  
系统(图2)。作为一个全面的支撑系统,它包含了以下几部分或子系统。  
(1)现场数据采集与信息获取技术系统。现场数据采集是生态地质环境调查的基础工作。这个系统所涵盖的信息一般包括两个部分:即生态地质环境条件信息和随时间变化的动态信息。前者是通过一定比例尺的地质调查或测绘获得的,包括诸如测区的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、地震烈度背景、降雨强度空间分布、植被发育、土地类型、地表水文、气象及人类活动状况等;后者主要靠实时监测获取,如植被的变化、土地利用的变化、气候的变化及人类活动的变化等。  
(2)数据管理与信息集成系统。近年来的实践表明,应用GIS技术实现环境信息的管理是非常有效的。在GIS平台上,可以实现多源信息的融合与集成,从而构建信息管理功能非常强大,并具有很好的数据可开发性的信息系统。我们可以把这种建立在GIS系统上的应用系统称为“综合生态地学信息系统”。它的优越性就表现在集图形管理、空间属性数据库管理和多媒体信息管理为一体,具有很强的信息集成管理功能和一定的数据空间分析功能。  
(3)建模分析与评价系统。这个系统的目标是在上述信息系统的基础上,根据不同的目的,按一定的规则或数学模型对各种信息进行综合处理与分析,从而实现生态环境地质综合评价和各类专题评价的环节。在基于GIS的综合生态地学信息系统支撑下,可以充分利用GIS本身所具备的简单空间分析功能,进行因素的综合分析。但是,GIS本身的这类功能是非常有限的,尤其是针对生态、地学信息的处理,更显得不足。因此,在建立适宜的生态地质环境评价数学模型的基础上,开发基于GIS的综合分析与评价系统,是目前这一领域的紧迫工作,同时,也具有很大的技术难度。与分析评价相关的另一依赖数据信息的重要技术就是“三维可视化建模”,尤其是“虚拟现实”技术的开发。近几年数字摄影测量的发展,已经能够在计算机上建立可供量测的数字虚拟技术。当然,当前的技术是对同一实体拍摄相片,产生视差,构造立体模型,通常是当模型处理。进一步的发展是由三维数据通过人造视差的方法,构造虚拟立体图像。将虚拟现实技术与环境调查信息相结合,可以逼真地再现环境形成,并预演其未来发展过程。  
(4)风险评价与风险管理决策系统。生态地质环境评价的最终目标是消除或降低环境灾害对人类活动的威胁。这里的“威胁”实际上包含了“风险”的概念,因为,“威胁”的存在总是相对的,是相对可能的财产损失和人员伤亡而言的。如果环境灾害发生在人口稠密或重要的经济区带,尽管这个灾害的规模较小,但其威胁是大的,在这种情况下,灾害的风险水平就较高。上述情形反之亦然。因此,确定环境灾害的风险(风险评估)是灾害防范决策的基础依据。只有在风险评估的基础上,进行与灾害防治相关的“成本”和“效益”分析,即“费 % 效”比分析,才能为环境的科学管理提供决策依据。这方面的工作国外一般称为“灾害的风险管理”。生态地质环境的风险管理是一项复杂的工作,它不是一个纯技术决策问题,而是集技术决策、政府管理(政策)、社会参与、法律制约及成本核算、效益分析等为一体的综合决策行为,是生态地质环境管理的高级阶段。加拿大、美国和中国香港特别行政区是开展这项工作最早的,也是最为成功的国家和地区。但中国大陆目前这项工作还做得很少,基本上没有形成完整的体系和方法;而实施这项工作,对我们实现环境的科学管理具有十分重要的意义。  
(5)网络通讯与成果发布系统。通过计算机网络将前述生态地质环境评价的成果按不同层次的需要实时地向决策机构、政府部门及公众等发布。一方面,为政府决策提供强有力的技术支撑,另一方面,满足社会及公众对信息资源不断增长的需求。  


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