王 佟，赵 欣，林中月，孙 杰

(1.中国煤炭地质总局，北京 100038；2.中国煤炭地质总局勘查研究总院，北京 100039)

党的十九大把生态文明建设提升到前所未有的高度，纳入新时代中国特色社会主义建设的“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局，对地质工作提出了新的更高要求。今后地质工作要统筹考虑地上与地下、国土陆域与海域、多门类自然资源数量和质量的综合调查评价；树立人与山水林田湖草是生命共同体的整体系统观；依靠科技创新，积极驱动地质工作向绿色发展、向智能化信息化方向发展。对照新时代国家对地质工作的要求，煤炭地质工作需要进一步加大创新驱动，推动地质勘查产业技术升级，以保障国家对能源与矿产资源的新需求，助力美丽中国环境和生态建设发展。为此，中国煤炭地质总局从煤炭地质勘查工作高质量发展的角度，提出“三个地球”建设的战略愿景，以推动地质工作指导理论和工作理念的大变革、大调整、大转变，推进煤炭地质勘查工作向精准、绿色、信息化方向发展，以保障我国能源和粮食矿产资源供给安全、促进生态文明建设、提升地质勘查技术信息智能化，为打造具有核心竞争力的世界一流地质与生态文明建设勘查队伍而奋斗。

1 煤炭地质勘查工作“三个地球”建设理念提出的背景和意义

2018年12月中国煤炭地质总局赵平在参加第十六届中国企业家发展论坛会议上提出了共建“透明、美丽、数字地球”的畅想。2019年初中国煤炭地质总局将“三个地球”明确为今后煤炭地质勘查工作的发展方向，即以地质勘查技术为依托，全面加强地下空间探测，投身“透明地球”建设；以地灾治理、环境修复技术为依托，做生态文明建设的先行者，奉献“美丽地球”建设；以地理信息技术为依托，全面打造地质信息化产业平台，参与“数字地球”建设。

近年来针对煤炭资源勘查工作量逐年减少和生态文明建设对地质勘查工作提出的新要求，煤炭地质勘查队伍未来发展走向何处，既是当前需要讨论的热点话题，更是今后需要解决的关键问题。“三个地球”建设的提出，对破解煤炭地质工作和煤炭地质队伍发展的难题，指明了今后发展的重点方向，如果说我们以往从资源勘查为主的地质勘查工作是打开了探索地球奥妙的一扇大门，那么投身“三个地球”建设是为煤炭地质勘查工作打开了探索地球奥妙的另一扇门，意义重大，同时也明确了组建一支具有国际影响力的煤炭地质勘查队伍是我们今后的发展目标。煤炭地质勘查工作与“三个地球”建设联系十分紧密，当前和今后地质工作的开展都是透明地球、数字地球和美丽地球建设的具体体现和贯彻，只有通过局部勘查的透明认知和生态环境的美丽建设，以及和地理信息技术的有机融合，逐步实现将局部扩大到全国乃至走向世界，才能形成横纵联合贯穿矿产资源勘查、开发全过程的“地质+”产业链。

2 煤炭地质勘查行业“三个地球”建设的内涵

2.1 “透明地球”、“数字地球”和“美丽地球”的由来

“美丽地球”是2019年4月28日国家主席习近平在北京出席世界园艺博览会开幕式，发表题为《共谋绿色生活，共建美丽家园》的重要讲话，首次提出了“美丽地球”的理念，立足美丽地球家园阐释的五个“追求”——追求人与自然和谐、追求绿色繁荣发展、追求热爱自然情怀、追求科学治理精神、追求携手合作应对。

“透明地球”是早先由澳大利亚地质学家Carr等提出“玻璃地球”的概念发展而来，其含义是利用地质信息技术建立一个横向分区或连片的、多尺度的、数字化的、透明的地壳浅层模型，其中凝聚了所能采集的全部地质空间信息和属性信息[1-3]。

“数字地球”是1998年美国副总统戈尔在一次演说中，首次提出了“数字地球”的概念[4]。2009年9月，国际数字地球学会和中国科学院联合主办的第六届国际数字地球会议，建议加快“数字地球”从理论研讨到实际应用的进程，特别是在全球变化研究、自然灾害防治、新能源探测等方面发挥重要作用。

2.2 “三个地球”建设的内涵和基本要求

“透明地球”建设：是指通过综合运用多种先进地质勘查技术手段，借助地球大数据和地质信息技术，建立一个多尺度的、数字化的、透明的地质框架模型，凝聚所能采集的全部地质空间信息和属性信息，全面掌握地质体及内部蕴含各类资源的分布情况，充分反映地质框架的成藏条件、成矿条件、水文条件等多种属性，实现对地质体特征的全解析。

“透明地球”的实质是基于地球大数据，将同一地质体的海量多源、异构、异质勘查数据，通过多学科深度交叉深度融合、建立起遥感、物探、钻探、化探等各种地球空间数据间的有效联系，更加详细的展示研究对象的地质、地球物理属性、地下结构等信息，提高对地质现象、地质资源和地质环境的认知能力，实现地质结构分析三维可视化、地质过程模拟三维可视化，最终达到三维可视化虚拟地壳。

“美丽地球”建设：核心就是要开展生态地质勘查工作。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要，在进行地质勘查的同时，使用多种勘查技术手段，有目的地开展生态环境地质的评估、调查、监测、治理、利用、修复，提出生态保护修复地质解决方案并参与修复治理，服务于人类主动改造、修复、重塑生态地质环境，将矿山勘查开发阶段和后矿山时代对环境的影响和破坏降到最低，实现资源与生态环境的科学合理利用。

在国家倡导生态文明建设和生态保护修复的新要求背景下，提出“美丽地球”建设，就是要在地质勘查过程中实现人类活动、地质效应与生态系统的动态平衡。将“美丽地球”建设作为地质工作的一项重要任务，转型升级为地质勘查工作的一个重要阶段，开展生态地质勘查，减轻人类活动对环境的破坏和环境污染，服务于国土空间用途管制和生态保护修复的新要求。做生态文明建设的先行者，奉献“美丽地球”建设。

“数字地球”建设：就是数字化的地球，是一个地球的数字模型，利用地理信息系统、遥感、全球卫星定位系统、互联网、基础测绘等各项技术综合起来的信息化手段，将地质资料及地球上一切地质活动和环境的时空变化数据，按地球的坐标加以整理，构成一个全球的地球信息系统，通过定期采集全球与区域资源环境要素数据，开展自然资源调查、地质灾害、生态环境等的综合监测，直观完整地了解地球的变化。

“数字地球”的实现是基于区域性或全球性的数字地图及各种各样的地图数据库管理系统等，通过虚拟技术、定位技术、遥感技术、GIS(地理信息系统)技术等对地观测新技术及其他相关技术有机集成，运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多时空和多种类的三维描述。有了地球大数据平台，就可实现对地壳运动、地质现象、资源调查、地震预报、生态与环境变化、土地利用变化的动态监测，自然灾害预测和防治、环境保护等，最大限度地为人类的可持续发展和社会进步以及国民经济建设提供高质量的服务。

“三个地球”建设的关键是数据与信息技术，通过实施“透明地球”“美丽地球”工程，进而实现“数字地球”目标，三者互为支撑、相互促进，可实现地质数据的采集、归纳、汇总、集成，大数据的一体化存储、组织、管理。不仅为后期的数据挖掘和分析能力的提升，支撑更大区域精细化、定量化的地球三维模型构建，而且为后续开展地质、资源和环境提供决策分析。

“三个地球”建设是对新时代煤炭地质勘查工作的愿景构想，我们从事的各项资源地质勘查、基础地质勘查、生态地质勘查与环境治理等都是“三个地球”建设的一部分。如果将地球比作一个西瓜，切开西瓜能够看到瓜皮、瓜瓤和瓜子的清晰结构。同样我们也能够通过各种探测技术和手段对地球内部结构、各类地质特征和资源达到透明清晰认知的程度，指导我们有目的地开展资源勘查、生态地质勘查、环境监测与修复。

3 煤炭地质勘查工作投身“三个地球”建设的重点发展方向

新时代煤炭地质工作面临的严峻形势，倒逼传统煤炭地质工作重心需要由以资源保障为主向资源保障和安全生产保障并重转变，由以煤为主向煤、水、气、工、环并重转变，由地面地质向地面地质和井下地质并重转变，同时，构建“地质+”平台服务生态文明建设的地质保障体系[5]。提出“三个地球”建设的理念，是传统煤炭地质工作的一场革命，研究内容将得到进一步延伸和扩展，研究方向更加明确。目前，煤炭地质单位投身“三个地球”建设的重点研究内容应包括：煤与煤系共伴生矿产勘探开发、水资源勘查与保护治理、粮食化工矿产与非金属固体矿产勘查与资源开发、新能源勘探与开发、生态地质勘查、民生地质、地下空间探测与基础工程建设、“一带一路”地质勘查服务，并与地理信息技术充分融合，从9个方面共同构成和实现“三个地球”建设的目标，见图1。

图1 煤炭地质勘查工作“三个地球”建设的重点发展方向Figure 1 Key development orientation of coal geological exploration “triple earth” construction

煤与煤系共伴生矿产勘探开发：目前煤系多能源矿产与共伴生矿产勘探开发由一个或多个勘探单位多次完成。一方面是多单位多次进场勘查，对环境造成多次破坏和伤害，另一方面由于任务和目标不同，无法实现多矿产综合勘查、综合开发利用。对煤与煤系共伴生矿产勘探开发工作，应根据煤系矿产时空分布、成藏(矿)类型、环境约束条件，开展煤系多资源的多目标协同勘查评价，实现综合勘查开发。主要研究工作包括开展绿色煤炭资源勘查评价[6-8]、煤和煤系气资源协同勘查、煤与共伴生固体矿产的协同勘查、煤与金属元素矿产资源的协同勘查、煤与水资源的协同勘查与利用、煤盆地多能源多矿产资源综合评价与协同勘查技术等。

水资源勘查与保护治理：在合理开发利用煤炭及煤系资源的同时，对生态水位、生态关键岩层实施协同勘查、系统评价和有效保护。同时还要做好矿区和更大范围水文地质、地下水资源评价，开展矿山防治水、水环境改造与治理修复、污水处理等技术研究[9-10]。

粮食化工矿产与非金属固体矿产勘查与资源开发：化工矿产资源与国家粮食安全和战略性新兴产业密切相关，围绕新能源和新材料对化工矿产的需求和发展趋势，重点做好化工地质找矿、化工矿产资源开发、矿肥矿化结合、粮食化工矿产以及研究新材料的矿物特征等[11]。

新能源勘探与开发：我国的新能源勘查开发还处于起步和快速发展阶段，与煤炭地质工作或煤盆地地质研究较为密切的包括深、浅层地热能、煤系气、煤系油页岩、煤系砂岩型铀矿等。目前，地热资源被用于发电、疗养-洗浴和取暖等方面，但与丰富的地热能资源总量相比，其开发利用尚未达到规模[12]；在煤系气勘探开发方面，我国已在沁水、鄂尔多斯盆地东缘建成了多个大型煤层气生产基地，在天然气供给中发挥了重要作用。同时，对矿井瓦斯通过抽采等改造技术也实现了煤矿减灾与安全生产提高了瓦斯(煤层气)资源的利用[13]。在陆域天然气水合物勘探开发方面，我国成为了全球第三个成功钻获陆域可燃冰的国家，对其大规模开采技术也在不断探索之中[14-15]。今后，对新能源勘探与开发应重点开展地热、干热岩、浅层地温能资源勘查评价、开发利用技术与示范工程；煤层气、煤系页岩气、煤系砂岩气资源评价、勘查与开发技术；陆域天然气水合物评价、勘查与开发技术等研究工作。

生态地质勘查：重点开展环境地质、矿山环境保护与恢复治理、采煤沉陷区综合治理、煤矸石处理、煤电固废处理、关闭矿山资源综合利用、废物综合利用、西部生态脆弱区、缺水地区的生态保护和资源开发利用等。生态地质勘查工作主要通过生态地质评价技术与绿色协同勘查技术、生态地质监测技术、生态地质修复技术、废弃资源再利用技术等关键技术，实现对生态环境影响评价、生态地质修复与重塑体系建设[16-19]。

民生地质：重点开展与人类活动紧密的城市地质、农业地质、地震地质、地质灾害评估、矿山应急救援、土地整治、土壤污染调查、地质公园、旅游地质等各门类的综合性地质工作。如京津冀、粤港澳大湾区建设等都需要地质勘查作为基础工作。

地下空间探测与基础工程建设：地下空间开发利用是缓解城市资源匮乏、改善环境状况、提升居民生活品质的重要途径[20]。基础工程建设是为社会生产和居民生活提供公共服务的物质工程设施。围绕发展地下空间探测与基础工程建设，重点开展城市地表浅层塌陷、地下空洞与空间探测、地下综合管廊规划与利用、工程勘察、岩土勘查、地基与基础工程、建筑基坑支护、挡土墙、基坑工程、动力机器基础与地基基础抗震等工作。对于实现城市可持续发展、创造城市美好生活具有重大意义[21]。

“一带一路”地质勘查服务：“一带一路”沿线国家矿产资源丰富，地质工作程度低，深入研究“一带一路”沿线国家和地区地质特征，推进我国与沿线国家进行能源和矿产勘探、开采、加工、消费，以及矿业投资、交易方面的合作，并带动测绘、勘查等许多基础性研究与建设项目，服务沿线国家经济发展，共同构建人类命运共同体[22]。

地理信息技术：一方面地理信息技术随着以大数据、云计算为代表的信息技术迅猛发展，煤炭地质工作的信息化与智能化技术研究要以提供地理信息产品服务为主要目标，在集成化、智能化、云计算和三维可视化等方面加快发展[23]，重点做好3S遥感地质、新一代测图系统、多元信息的复合与融合处理技术、数据挖掘技术、虚拟现实、动态模拟、三维建模、基于位置服务的数据增值服务产品、智慧城市系统、智慧管网系统、互联网服务等技术研发。另一方面地理信息技术与地质勘查技术相融合，对于提高地质勘查精度和勘查效率，系统刻画局部地质构造发育和矿产资源赋存特征等勘查成果将会发挥重要作用，对于透明地球建设的意义深远[24]。

上述一个或多个技术与地理信息技术的有机结合，若干个领域或工程的实施，实现对一定空间内一种或多种地质体、矿产资源不同尺度的透明化，一定范围地表及浅层生态环境的美丽化及其与地质大数据融合的信息化构成了“三个地球”建设的基本架构与技术路径。“三个地球”建设理念和内涵必将随着技术进步和地质认识的不断完善和提高。

4 结论

本文根据新时代国民经济和社会发展对地勘工作和地勘行业改革发展的新要求，通过提出“三个地球”建设的发展理念、战略愿景和具体内涵，突出地质勘查工作在新时期国家经济建设、社会安全、人民生活中的地位和基础作用，为新时期煤炭地质勘查工作转型发展和开拓创新提供方向和指导。

(1)“三个地球”即“透明地球”“美丽地球”和“数字地球”。以地质勘查技术为依托，全面加强地下空间探测，实现一定空间范围内“透明化”；通过环境修复和灾害治理技术，实现地面环境的“美丽化”；通过地理信息等技术，全面展示地面和地下的全部信息，实现“数字化”。

(2)针对煤炭地质行业开展“三个地球”建设，具体应从煤与煤系共伴生矿产勘探开发、水资源勘查与保护治理、粮食化工矿产与非金属固体矿产勘查与资源开发、新能源勘探与开发、生态地质勘查、民生地质、地下空间探测与基础工程建设、“一带一路”地质勘查服务、并融合地理信息技术，从9个方面共同构成和实现“三个地球”建设的目标。

(3)“三个地球”建设是一个有机整体，当前和今后地质工作的开展都是透明地球、美丽地球、数字地球建设的具体体现，“三个地球”建设理念和内涵必将随着技术进步和地质认识的不断完善和提高。