2023年土地科学研究重点进展评述及2024年展望——土地工程与信息技术分报告

研究目的:归纳分析2023年国内外土地工程与信息技术领域的研究进展,展望研究趋势。研究方法:文献分析法。研究结果:国内研究主要集中在土地综合开发模式与运行机制、全域土地综合整治的潜力机制及路径、碳中和背景下的土地复垦与生态修复、土壤—植物—微生物模式下的复垦土壤重构、国土空间生态修复差异化分区与格局构建、土地信息智能化监测技术与信息提取方法、数字化国土空间规划技术、基于GIS的土地管理技术。国外研究主要集中在农业用地土地整理模式、基于土壤改良的矿区土地复垦、土壤—植物—微生物协同修复作用机制、基于社会经济和生态指标的生态修复、土地信息监测与预测技术、基于人工智能的土地规划技术、土地管理系统优化技术。研究结论:2023年土地工程与信息技术在全域土地综合整治、土地复垦与土壤重构、国土空间生态修复、土地信息监测与管理技术等方面取得了一定进展。结合当前科技需求,2024年及未来重点关注山水林田湖草沙一体化保护和系统治理、全域土地综合整治和国土空间生态保护修复、碳中和目标下的矿区土地复垦、乡村振兴背景下的土地集约利用和低效用地治理、土地信息可视化技术和土地信息智能化处理技术。

基于OBE理念的“勘探地球物理”课程教学探究——以贵州工程应用技术学院为例

“勘探地球物理”是地质工程专业学生必修的重要课程,对学生专业知识体系构建具有重要意义。以应用型地方本科高校贵州工程应用技术学院为例,以成果导向教育(OBE)理念为指导,分析我校地质工程专业“勘探地球物理”课程的教学现状。发现“勘探地球物理”课程采用目前的教学方式时存在部分学生知识掌握深度不够实践效果欠佳等不足。同时,基于OBE理念,结合地质工程专业学生的培养目标,提出完善实验室建设、加强校企合作交流、提高教师业务水平及深化对口支援帮扶等措施,以保证“勘探地球物理”课程的教学效果,进一步提升高校人才培养质量。

2022年土地科学研究重点进展评述及2023年展望——土地工程与信息技术分报告

研究目的:归纳分析2022年国内外土地工程与信息技术领域的研究进展,展望研究趋势。研究方法:文献分析法。研究结果:国内研究主要集中在土地整理工程模式与实践、全域土地综合整治路径、土地复垦理论与创新、复垦土壤改良、国土空间生态修复分区与治理、“双碳”目标下的生态保护修复、土地覆盖分类多源数据融合技术、土地动态变化3S监测技术、土地信息互联网技术应用。国外研究主要集中在可持续发展目标下的土地开发、土地整理与优化配置、矿区复垦土壤改良与植被生长、土地复垦与环境可持续性、土地恢复及生态系统功能恢复、土地信息实时精确提取、土地GIS优化配置技术、土地数据库互联网技术。研究结论:2022年土地工程与信息技术在全域土地综合整治、土地复垦理论、国土空间生态修复、土地信息获取与信息分析技术等方面取得了一定进展。结合当前科技需求,2023年及未来重点关注国土空间生态修复理论及区域多样性保护修复、以矿区为主的土地复垦理论及实践、全域土地综合整治理论与实施路径、土地生态系统固碳增汇及其监测技术、时空大数据及互联网技术在土地信息技术中创新便捷应用等议题。

京津风沙源区NPP时空变化及其对治理工程实施的响应

利用遥感大数据对生态治理工程区域的净初级生产力和固碳能力进行长期动态监测可以实现对治理工程的实施效果的评价,同时为区域“碳中和”目标的实现及可持续发展提供有力支撑。利用Google Earth Engine(GEE)云计算平台,基于改进的CASA模型对京津风沙源治理工程区域的NPP进行计算。运用Sen斜率分析和MK趋势分析方法对2001—2020年间的NPP进行时空变化分析,并分析NPP对京津风沙源治理工程实施的响应。结果表明:1)在京津风沙源工程治理期间,京津风沙源区NPP总体呈波动上升趋势,平均增速为2.21 gC m^(-2)a^(-1),其中极显著增加区域占38.03%,说明京津风沙源治理工程对我国“碳中和”任务起到了积极作用,增加了区域的固碳能力;2)空间尺度上,京津风沙源区NPP和固碳量空间异质性较大,空间分布上主要呈现东部高,西部低的特点,其中,暖温带落叶阔叶林区域最高,温带荒漠区域最低;3)治理工程的实施所带来的NPP增长的速度在不同的区域并不一致,2001—2020年的NPP增速京津冀地区(4.74 gC m^(-2)a^(-1))>山西地区(4.52 gC m^(-2)a^(-1))>陕西地区(3.53 gC m^(-2)a^(-1))>内蒙古地区(1.55 gC m^(-2)a^(-1));4)生态工程实施所带来的生态环境的改善总体呈现先慢后快的特点,绝大部分区域后十年间的变化速率都显著大于前十年,而在生态环境较为恶劣、荒漠区域广布的内蒙古地区,生态环境的改善则具有一定的滞后性,2001—2010年NPP增速仅为0.04 gC m^(-2)a^(-1),直到2011年,NPP才开始有较为明显的增长,2011—2020年NPP增速为1.67 gC m^(-2)a^(-1)。风沙源治理工程需要长期坚持,才能取得更明显的成效。

工程教育专业认证体系下地球科学概论教学改革浅析

在参入工程教育专业认证过程中,笔者深入研究了中美地球科学概论课程教学目标、内容、方法和方式的差异,取得几点认识:一是在制定课程的教学目标过程中,向更深层次的教学目标倾斜;二是在教学过程中,用现实生产中的实例培训学生的地学思维能力;三是采用多种教学方法,激励学生的学习兴趣,提升学生的自学能力;四是实践课程的实验方法具有系统性和完整性,而实验步骤具有可操作性;五是考核内容能体现知识和理论的运用、分析、综合和评价,逐渐减少"死记硬背"的试题。

临兴-神府区块深部煤层气地球化学特征及其影响因素

查明深部煤层气成因和地球化学特征对其勘探开发具有重要意义,以鄂尔多斯盆地东缘临兴-神府区块深部煤层参数井解吸气为研究对象,系统测试了二叠系下统太原组8+9号煤层气体成分、含量和碳同位素等,结合热演化程度、含气性、煤层埋深、地质构造和水文地质条件等,分析深部煤层气地球化学特征及影响因素。结果表明,煤层气主要成分包括CH4、CO_(2)、N_(2)、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷,其中CH4含量最高,体积分数在75.98%~96.20%,平均86.49%;其他含量较高的为乙烷(平均5.97%)、CO_(2)(平均5.18%)及丙烷(平均1.24%),气体成分含量与浅部煤层气区块无明显差异。煤层气δ13C1(CH_(4))分布在-51.9‰~-38.2‰,平均-42.84‰;δ13CCO_(2)分布在-8.6‰~-0.63‰,平均-4.66‰;δ13C2分布在-27.36‰~-18.70‰,平均-25.27‰;δ13C3分布在-25.96‰~-14.69‰,平均-22.93‰,且煤层气主要为热成因气体;δ13C1(CH4)较浅部小,δ13CCO_(2)较浅部大。在平面上,从临兴地区东南向西北δ13C1呈增大趋势。从石炭纪起直到三叠纪末,研究区一直处于沉降状态;中侏罗世和早白垩世为主要生烃期,中侏罗世生烃持续时间较长,平均生烃速率较小,生烃产率一般;早白垩世生烃速率较大,生烃产率增加值较高,生气强度达到历史最大,是主要的生烃期。受气体分馏作用、储层孔裂隙发育特征、储层压力以及煤层顶底板密封性的控制,δ13C1随着镜质体最大反射率(Rmax)、含气量和埋深的增加而增加;在向斜核部区、断层应力集中区和褶皱两翼发育区的δ13C1值相对较大;在断层应力释放区和背斜核部δ13C1相对较大,这表明该区域的煤层气封存条件较差,不利于煤层气富集;受地下水溶解的影响,在水动力条件较强的地区δ13C1值较小;在弱流体动力学或滞流区δ13C1没有明显的变轻趋势。综合煤层气地球化学指标认为,临兴和神府地区东南部煤层气富集,且前者更有利,这对后期煤层气选区布井提供参考。

能源行业“岩土工程勘察”实践教学改革研究

岩土工程勘察是土木工程领域的重要组成部分,对于培养合格的工程师以及促进能源行业的发展至关重要。传统课堂教学难以满足学生对实践经验的需求,因此校外实习成为提高学生综合素质的有效途径。本论文就能源行业“岩土工程勘察”实践教学进行改革研究,以提高工程学生的实际技能和专业素养,并结合我国能源行业的发展现状,改革实践内容以推动我国能源行业的可持续发展。该研究旨在为学生提供实际的工程项目经验,促进学习和实践的结合,培养工程师所需的综合素质。本研究分析了校外实习的重要性,指出了目前岩土工程勘察实践教学存在的问题,还介绍了一些成功的实施案例并对其成功经验进行总结,并提出改革后的实践方式与内容,最后总结了模式的潜在益处和挑战。

工程地质三维岩性网格模型体绘制的边界平滑方法

目的为了解决工程地质三维岩性网格模型体绘制过程中岩性属性在岩层分界处非连续过渡而产生锯齿的问题,方法提出一种三维岩性网格模型细分的边界线性平滑方法。基于岩层水平连续和纵向上空间叠置关系下老上新的特点,借鉴相邻钻孔岩层连接地质界面的思路,将岩性网格组织为横向上规则划分、纵向上记录岩层段顶底高程值的形式,类似规则分布的虚拟孔(称为垂直柱Pillar),并基于此种形式在光线投射过程中利用采样点周围4个岩层段形成属性计算单元,再定义相邻柱Pillar上岩层连接规则和16种空间单元细分模板,实现模型空间内任意点的岩性属性线性计算。结果通过WebGL2.0在GPU中实现与验证,得出可以明显平滑纵向上的岩层分界,解决了体绘制岩性边界的锯齿问题,最终实现采样点岩性属性的计算并得到平滑后的效果。结论结果表明,将岩层特点与体绘制光线投射算法空间采样过程结合,针对水平连续假设的工程地质岩层具有较好的平滑效果,可为工程地质岩性网格可视化的抗锯齿处理提供一种新思路。但是,因岩层间没有明确清晰的层序关系,因此不能处理含断层的模型,也不能处理大倾角岩层横向不连通的情况。

川东北地区陡山沱组页岩地球化学特征与古环境分析

下震旦统陡山沱组页岩是四川盆地震旦系成藏的主要烃源岩,是近年来海相古老地层天然气勘探的重点层位。根据川东北城口地区白包溪、柿坪两个剖面的46件样品的有机地球化学(总有机碳、岩石热解、干酪根碳同位素)和元素地球化学(主微量元素、稀土元素)特征,分析了陡二段和陡四段烃源岩的地球化学特征与沉积环境的变化情况。结果表明,该地区陡山沱组页岩有机质丰度高,总有机碳(TOC)含量在0.19%~20.38%(均值4.76%),有机质类型为Ⅰ型干酪根,成熟度已达到过成熟;黑色页岩较高的δEu异常值与异常富集V、Mn、Mo、Ba和U微量元素,揭示了该时期强烈的热液作用;稀土元素配分模式与氧化还原指标识别出川东北地区陡二段沉积时期水体在缺氧-贫氧-硫化的水体条件下反复波动,陡四段水体环境则由贫氧演变为缺氧-硫化环境,总体盆地环境水体连通性较强,沉积速率较高,上升流携带热液来源的营养元素造成了生产力的繁盛,促进了有机质页岩的形成。

工程教育专业认证背景下“岩土测试技术”课程教学改革初探

“岩土测试技术”是中国矿业大学(北京)地质工程专业本科生的一门重要课程。在工程教育专业认证持续改进工作背景下,针对“岩土测试技术”课程传统授课模式中存在的问题,在教学方法、教学内容、课程思政、考核方式等方面的教学改革进行了初步探讨,旨在增强学生的课程参与度和认同感,激发学生的学习兴趣,改善教学质量,以期提高人才培养质量。

“测量学”的教学方法探索与实践——以本科地球物理专业为例

测量学是一门需要密切结合理论与实践的应用科学,它不仅是其他相关学科学习的基础,同时也是一门实用性极强、应用范围广泛的学科。而在我国高校“测量学”的教学中,除了面向测绘专业开展相关教学,“测量学”也作为理工科的一门基础学科,针对“非测绘”专业开展相关课程。其中“测量学基础”是笔者所在院校地球物理工程专业在本科阶段所开设的一项大类必修课,本文针对“测量学基础”课程在地球物理学科中的教学方法进行探索与实践,并对教学经验进行总结,为测量学课程在其他相关“非测绘”类专业课程的教学提供一些思路,有助于进一步提高专业人才培养水平。

地质工程专业“地球物理勘探概论”双语教学初探

双语教学是工科院校学生国际竞争能力培养的重要教学手段之一。本文分析了我校地质工程专业"地球物理勘探概论"双语教学现状及存在问题,探索了将常规教学方法与基于团队学习(TBL)教学方法相结合进行课程双语教学的途径。作者认为,常规方法与TBL教学法的结合可以解决课时与教学内容、专业学习与专业英语学习之间的矛盾,并使得学生在有限的时间内,既能全面学习地球物理相关专业知识,又能掌握相关的英文专业词汇及相关领域的国外研究进展,进而激发学生的学习兴趣,提高学生未来参与国际竞争的能力。

测绘工程专业的计算机实践能力培养模式探索

测绘领域进入信息化时代后,提高测绘专业学生的计算机实践技能迫在眉睫。本文从数据量、时效性、学科交叉和自动化程度四个方面分析了测绘专业学生计算机实践能力培养的必要性,在此基础上探讨了面向测绘工程专业的计算机实践能力的具体内涵,并针对测绘领域的特点与需求,提出了几点改革计算机实践能力培养模式的建议,以满足信息化测绘的要求。

测绘工程专业培养模式研究

人才培养模式是指在教育活动中,在特定的教育思想、教育理论和教育方针指导下,为实现培养目标而采取的组织形式及运行机制。测绘工程专业的培养模式要适应时代的要求和科学的发展。文章主要探讨测绘工程专业的培养目标和培养模式,并提出粗浅的认识。

高校转型下测绘工程专业《控制测量学》教学改革探讨

《控制测量学》是测绘工程专业的核心专业课之一,在学科体系中占有十分重要的地位。作为即将转型职业教育的师范院校的非师范专业的核心课程,作者从教材的选取、教学课程、教学内容、考核方式等方面对该课程的教学方法进行了探讨。

地球科学的灵魂教育——评《地质学奠基者》

英国地质学家盖基爵士在《地质学奠基者》一书里为读者讲述了地质科学的奠基和进展历程,以及为此作出卓绝贡献的人物。他们的音容笑貌、坚忍不拔的执着精神、不屈的斗志、乐观而质朴的人格魅力,永不懈怠地追逐未知的事实和现象,并试图揭开在表象下隐藏的谜底,正是我们地球科学教育中不可缺少的一环—地学灵魂的教育。

矿业类院校测绘工程专业《计算机地图制图》教学大纲修订

本文结合矿业类院校测绘工程专业培养目标、办学特色和课程定位,对《计算机地图制图》教学大纲进行了修订,确定了教学目标与教学内容,设置了教学模块,为该课程的顺利开设打下了基础。

基于工程教育认证的能源高校地质工程专业人才培养模式探究与实践

基于工程教育认证,中国矿业大学(北京)地质工程专业开展了一系列本科人才培养模式探究与实践,从优化理论教学体系、注重实验教学与操作、强化课程设计、创新专业综合设计、丰富教学方式和融入课程思政6个方面搭建了人才培养课程教学体系,从加强实验室建设、重视校外实习和实践基地建设2个方面构建了人才培养实践教学平台,以期为我国高校地质工程专业创新人才的培养提供借鉴。

矿业高校地质工程专业教学优化——基于学生质量的实证分析

新形势下如何坚守自身行业特色、提高行业服务能力,是矿业类高校面临的普遍问题。本文以中国矿业大学(北京)为例,介绍了在立足于自身办学特色的基础上达到工程教育认证的地质工程专业教学优化的经验做法,提出在利用“三制一化”“四位一体”指导体系推动地质教育保留自身传统特色的同时对标国际。以学生为中心,增加学校与学生之间的联系,提升学生的专业自信和专业认同感;以成果为导向,划分学生质量评价指标,推动地质工程专业良性发展。结合中国矿业大学(北京)地质工程专业学生的实际情况,对矿业类高校如何优化特色专业教学进行了探讨。

项目式教学在地球物理学专业中的探索与应用

通过实施一个完整的项目而对学生传授知识的教学活动称之为项目式教学,目的是加强学生对课堂基础知识的理解、培养学生解决实际问题的能力、提高学生的科研素质。结合地球物理学“数字信号处理”和“地球物理勘探仪器”等主干课程,探索项目式教学的可行性和效果,通过项目促使学生对物探仪器的使用、采集方法设计以及资料处理、解释等理论知识的掌握,提高学生解决实际问题的能力。针对城市浅地表微动面波成像研究方向实施“城市微动信号采集及处理”相关的项目教学,提出了项目式教学在本科生培养中的实践方案,并对项目式教学方法和教学效果进行了探讨。