“这次成果交流是展示中心2018年度代表性成果，展现职工良好风貌，接受自然资源部、中国地质调查局和专家检阅的重要平台。”在自然资源部中国地质调查局发展研究中心近日召开的2018年度成果交流会上,中心主任徐勇如是说。

记者了解到，这是中国地质调查局发展研究中心连续第10年举办年度成果交流会，已成为该中心业务交流和人才团队建设的重要平台。此次交流共有8项研究成果参加汇报交流并获得了与会领导和专家细致而深入的点评。此次交流会还设置展台展示最新地质图件和成果专著，该中心各项目组向与会代表分享了部分报告、图件和光盘。

陈毓川院士，李廷栋院士、国务院参事张洪涛，中国地质大学（北京）校长邓军，国务院发展研究中心周宏春，以及来自自然资源部相关司局和中国地质调查局发展研究中心的学术顾问、特邀专家及部分职工等200余人参加了交流会。

数据采集、成熟应用，地质填图有了翅膀

据了解，PRB地质数据采集模型最早是基于区调工作规程创建的，基于粒度理论的地质数据采集模型，能够适用于各种比例尺的数字填图工作。PRB模型在区调工作中成熟应用后，成功扩展到矿产调查、探矿工程、化探数据、环境和灾害地质、水文地质、工程地质和地质遗迹调查等领域的数据采集。

据信息化部刘畅介绍：“随着地质调查工作的深入开展，传统的开发与应用模式正面临挑战。主要表现为某些综合性标准内容过多，开发工作量巨大，开发周期长。如矿调数据采集模型，包含273个数据表，8000多个数据项；专业领域标准分类细，更新快；综合地质调查项目增多，用户面临多种标准交叉融合使用等困扰。”

在发展研究中心2018年度成果交流会现场，地质填图数字化、地球系统科学理论研究、非洲矿业投资前景、未来我国地质调查发展、“可燃冰”开发、“地质云”建设等热点问题，有了答案和方向。

该模型实现了扩展表的设计字段创建与编辑、野外数据采集、数据导入与输出等基本操作。并支持对字段属性进行编辑，或者对其关联的多媒体、文件或素描数据进行浏览。在输出方面支持简单二维表单输出和复杂表单输出等多种模式。

据了解，此项成果在2017年完成原型系统开发，并完成DGSInfo（数字地质调查综合数据管理平台）和Rgmap（数字地质调查野外数据采集系统）的集成工作，目前已申报发明专利一项，并进入实审期。

在实际应用方面，目前该项成果与青岛海洋所、北京地质矿产研究院、南京地质调查中心、武汉大学水利工程学院4家单位开展了“海岸带地质调查数据采集”示范、新疆东天山综合地质调查项目开展示范应用、“钦杭成矿带德兴-歙县地区地质矿产调查”二级项目覆盖区区调槽型钻调查等多项合作。

地球系统、科学理论，为自然资源“把把脉”

众所周知，随着工业化、全球化、区域一体化程度日益加深，世界各国经济发展对相互之间的资源环境影响不断加大。全球性与区域性资源、环境、生态、灾害问题相互交织、相互联系、相互作用。资源开发引发环境生态与灾害问题、大气CO2浓度上升呈加剧趋势、区域资源消费引发其他区域资源环境问题。

纵观我国地质调查事业，目前正处在一个大变革、大调整、大转型时期。中国地质调查局领导审时度势，积极谋划，服务方向由过去以支撑服务矿产资源管理为主向支撑服务以清洁能源、关键矿产、水等战略资源为重点的整个自然资源管理转变；指导理论由传统的地质科学向地球系统科学转变；发展动力由主要依靠承担项目向主要依靠科技创新和信息化建设转变。

在交流会上，发展研究中心杨建锋提出，以地球系统科学理论指导地质工作转型发展，需要思考为什么需要新的理论（形势与趋势）；为什么是地球系统科学理论（地球系统科学内涵）；我们准备好了吗（国外探索与国内进展）；应该怎么办（思考与建议）的问题。从这五个问题中他提出了地球系统科学如何发展的问题。

他在报告中论述：“人类活动已成为越来越重要的地质应力，人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化，并正在继续加剧，或有可能产生不可逆转的后果。目前地球正从全新世跨入了新的地质年代——人类世。”

他建议，应统筹规划推进空地观测、地面监测、深地探测网络体系。积极推动部门合作、中央地方合作，逐步形成覆盖资源、环境、空间、灾害等多要素的星-空-地监测体系。要加强地表关键带、海岸带、城市群、深部地壳、大洋和两极调查监测和研究。加强地球表层关键带生态地质调查。实施地壳深部探测工程，解决成油、成矿、致灾机理，推动城市地下空间利用。深化认识海岸带关键地质过程，积极推进大洋资源调查与两极科学考察。

加强基础、互联互通，非洲投资“大有可为”

境外地质调查部的王秋舒在会上表示：“非洲是地球上已知最大的含有太古宙克拉通的大陆，前寒武纪地层特别是早前寒武系广泛发育，占据了非洲大陆约80%以上的地区，构成了非洲地台的核心，并成为非洲大陆最主要的控矿因素。”

独特的地质条件造就了非洲“世界自然资源仓库”之称。已发现近200种矿产资源，而铁矿资源在规模和品位上与巴西和澳大利亚的世界级铁矿相似。锰矿资源同样非常丰富，储量140 亿吨，占全球储量67%。

据了解，2018年，我国在非洲矿业投资额为1.73亿元，占境外总投资的70%，较2017年增加了30%。王秋舒建议，在中非合作论坛框架下，应从国家层面研究制定非洲能源资源合作战略规划，中央财政设立专项加大对非洲地质矿产调查支持力度；加强与非洲各国及相关国际组织的密切联系，建立双边、多边国家合作机制；在资源丰富的国家，帮助非洲国家建立矿产勘查、开发、冶炼、加工、贸易产业链，促进非洲经济发展；在资源丰富的国家或地区派驻资源外交官和派遣维和部队承担国际维和任务，为中非能源资源合作保驾护航。

他还强调，要加强非洲基础设施项目合作力度，提升非洲互联互通水平，为中国在非洲能源资源合作提供有力支撑，建议围绕非洲“三网一化”建设需求，提升非洲国家互联互通水平。加强非洲国家铁路、公路、港口、电站、工业园区等基础设施项目合作力度，建设一批连接能源资源富集区与交通便利地区的大型基础设施，打造非洲能源资源输送大通道。

实施非洲能源资源潜力评价计划，摸清非洲能源资源禀赋，夯实中非矿业合作基础。全面开展与非洲国家地学合作交流与研究，建立“中国-非洲地学合作中心”。

另外，还要充分发挥基础性、战略性地质调查先导性作用，实施非洲能源和其它重要矿产资源潜力评价计划，重点围绕主要含油气盆地和主要成矿区带，开展我国紧缺和战略性新兴产业所需矿产资源潜力评价，圈定一批可供深度勘查的资源富集区，精准对接中资企业“走出去”需求，努力为中资企业提供有力的技术支撑和信息服务，积极推介优质矿产勘查项目，有效降低投资风险，助力中非矿业投资合作取得实效。

夯实基础、提高认知，结构调整“山雨欲来”

发展研究中心规划研究室张万益、方圆、陈骥团队作了我国地质调查规划研究的报告。

据该团队报告：“我国传统地质调查在面临新形势、新挑战时，研究对象过于单一。具体主要表现在以研究地球表面岩石圈和水圈为主，对与之相互关联的大气圈、生物圈涉及较少，更没有把各圈层当作一个整体来平衡人与地球之间的关系。在学科方面，由于设置过细，各专业调查工作相互割裂，各学科之间交叉融合不够，解决重大问题的集成性成果较少。

该团队认为，未来我国地质调查的发展任务应该是夯实基础地质调查，提高地球认知水平。以地球系统科学为指导，解决岩石地层构造古生物等基础地球科学问题及多圈层作用基础地质问题，并且要突出能源矿产调查评价，全力支撑国家能源安全保障以服务国家能源资源安全为核心。

“要聚焦生产方式转变、产业结构调整、能源结构优化、绿色生产生活方式转变，加快推进油气、页岩油气、铀钍、地热等清洁低碳能源调查评价和加强战略性新兴和大宗紧缺矿产调查评价，支撑经济社会高质量发展。”张万益说。

最后他们提出，国际国内形势变化需要我国地质调查进行战略性结构调整。我国经济社会持续高质量快速发展对矿产资源的需求仍处于高位运行，但对矿产资源的需求结构发生了变化，能源资源调查需要进一步调整找矿重点、优化调查布局。

另外，地球系统科学的进步和以大数据、云计算、智能化等为代表的信息技术对地质调查的影响日益广泛而深刻，迫切需要将科技创新和信息化建设作为转型升级的发展动力。

信息共享、无缝对接，如此方可“油然而生”

“截至2018年，中国原油对外依存度已经超过68％，天然气对外依存度升至45.3%。我国应强化油气资源安全保障，加大油气资源勘探与开发力度，但现实情况却是油气勘探开发力度，对油气资料的需求与可提供公开服务的地质资料信息资源，成为了主要矛盾！”地质资料开发服务部张慧军在会上坦言。

张慧军认为，下一步油气地质资料管理工作应高度重视，自上而下需要专人负责，全面梳理工作内容，研究制订工作方案；明确时间节点和要求，组织召开专题会议，全面推进工作进展；落实责任任务，强化工作措施，切实保障资料质量。

另外，还要严格按照《地质资料管理条例》和2017年1号文的要求，执行油气矿权有效期届满汇交，加强油气地质资料汇交监管和委托管理，促进地质资料及时汇交、应交尽交。同时，进一步加大油气地质资料矿权延续保护的力度，提升各油气公司汇交积极性和主动性。

据介绍，2014年，原国土资源部已经组织开展了渤海湾盆地油气钻井数据库试点建设工作。通过清理，全面掌握了油气钻井资料汇交情况，并具备了组织开展全国油气钻井数据库建设的条件，建议在开展补交工作时，一并考虑全国油气钻井数据库建设工作。

“并且，要充分考虑油气公司对于油气地质资料的权责关系，进一步完善油气地质资料共享服务与开发利用机制，发挥市场主体活力，全面提升油气地质资料共享服务的水平。”张慧军表示。

摸清家底、技术突破，“可燃冰”开发任重道远

“海域天然气水合物试采成功，只是万里长征迈出的第一步，后续任务依然艰巨繁重”海洋室张涛在会上坦言。

众所周知，天然气水合物是21世纪公认的可接替煤炭、石油等常规能源的新型绿色能源。它具有分布区域广，在全球已累计发现超过220个水合物矿点；资源规模大，其资源量是全球约20万亿吨油的当量和清洁环保的特点。

但开发可燃冰面临的挑战也不容小觑。据张涛介绍，目前主要集中在：在资源层面勘探程度低，资源储量需进一步明确，相关规范标准有待完善；在技术层面开采方法和开采技术仍在探索，离规模化生产还有差距；在经济层面单井产量低、开发成本高，未能达到商业化开发要求等。

他提出，自从2017年5月18日天然气水合物试采成功后，推动天然气水合物产业化发展成为地调局一项重要工作。天然气水合物产业化发展不仅面临资源、技术、环境、工程、经济等多方面的挑战，而且在国内外无成熟的经验可循，全靠自己去探索。通过分析发现，天然气水合物产业化与美国页岩气在发展路径与发展模式等方面有较多相通之处，其成熟的经验对天然气水合物的产业化发展有一定的借鉴意义。

“通过分析美国页岩气发展的经验，报告提出了我国天然气水合物产业化发展在资源、技术、政策、装备、人才等领域的方向和措施。”张涛说。

点上开发、面上保护，向地球深部“进军”

习近平总书记在全国科技创新大会上指出，向地球深部进军是必须解决的战略科技问题。

据了解，地球内部可利用的成矿空间分布在从地表到地下一万米，目前世界先进水平勘探开采深度已达2500至4000米，而我国大多小于500米。走向深部，向深部要资源应是我国矿产开发的必然选择。

自然资源部矿产勘查技术指导中心薛建玲在会上提出，应改变铺摊子找矿的传统思路，由面上要资源转向向深部要资源，实现“点上开发，面上保护”的开发格局。

她介绍：“深部找矿勘查活动主要集中在地表以下，对地表生态扰动较小；受相同或相似控矿条件的影响，在已有勘查开发基地的深部发现优质资源的概念较大并可以充分利用现有产能和探采选设施，实现多快好省等优势。

数据集成、共享服务，“地质云”让工作更高效

我国地大物博，自然资源丰富，如何将人工智能和信息云计算与我国地质调查数据结合发挥其互联互通、数据共享、智能计算等作用，将会给我国地质调查事业插上智慧的翅膀。

“中国地质调查局历来高度重视地质工作的数字化和信息化，在信息化推进地质调查工作的现代化中，取得了重要进展与成果。”“地质云”建设团队负责人高振记表示，近年来，“地质云”项目组技术团队攻克了一道道难关，跨越了一条条沟壑，历时多年，“地质云2.0”如期上线。

记者了解到，团队目前已完成了局系统29个节点单位数据互联互通和1个省级节点示范接入；建立了多门类自然资源数据库；全面接入地质资料服务；按雄安新区标准建设了城市地质信息平台4个标志性成果。

高振记介绍，下一步这一团队将围绕调查（科研）、管理、共享、服务不同类型用户需求，以地质大数据中心建设为核心，以地质调查“在线化”、“智能化”为目标，三位一体推进地质云、大数据与智能化建设。

资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来，随着人口急剧增长与经济快速发展，世界工业化、城市化进程不断加快，人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下，各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大，人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题，世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策；习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念，为推进全球经济社会发展指明了方向，地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决，亟待深入思考。

11990～2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

地球系统问题的全球性与区域性

20世纪50年代以来，人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化，人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期，地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化，并正在继续加剧，有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上，来自世界各国的科学家发出警告：地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长，发展中国家增长尤为突出

过去的100多年，矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

（1）矿产资源：全球开采总量快速增长，发达国家主导矿产消费，发展中国家开采快速增加

1901年以来，全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较，2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍，其中化石能源增长14.6倍，金属矿石增长41倍，非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况，矿产资源开发可划分为4个阶段：1945年以前，矿产开采量缓慢增长，年均增长0.59亿吨，人均开采量1.73吨；1946～1973年，矿产开采量快速增长，年均增长6.40亿吨，人均开采量增长到5.78吨，年均增长4.0%；1974～1997年，矿产开采增速减缓，年均增长6.15亿吨，人均开采量增至6.34吨，年均增长0.4%；1998～2015年，矿产开采量急剧增长，年均增长16.05亿吨，人均开采量增至9.01吨，年均增长2%。

近几十年来，全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看，20世纪90年代中期之前，OECD国家主导全球，开采量占全球的41.8%，之后开采量占全球比例不断降低，到2015年降至23.0%，并且自2007年开始由增长转变为下降趋势；金砖国家开采量快速增长，在1995年超过OECD，占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看，直到2007年，OECD国家消费量呈不断增长趋势，1990～2007年平均占全球总量的52.1%，2007年之后消费量降中趋稳，近年来稳定在295.42亿吨左右，占全球比例降至2015年的36.4%；金砖国家消费量在2000年之后快速增长，年均增长6.3%，在2010年超过OECD国家，到2015年增至360.57亿吨，占全球总量的44.0%；其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势，年均增长3.1%。

全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990～2015年，OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量，平均高出42.2%，且这一比例有增大的趋势。这表明，发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求，通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量，说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外，有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例，2015年矿产开采量14.6吨/人，消费量11.7吨/人，在满足本国需求的同时，每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应，亟需变革，以促进全球资源优化配置。

（2）水资源：开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年～1950年，全球水资源开采量缓慢增长，由6713亿立方米增至12265亿立方米，年均增长1.3%；1951年～1980年，水资源开采量快速增长，年均增长3.2%；1981年以来，水资源开采量增速趋缓，年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势，近年来稳定在9200亿立方米，占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势，1960年～2000年年均增长2.4%以上，2000年以后增速有所减缓，到2015年增至17500亿立方米，占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展，加上持续的工业化和城市化，用水量有较大幅度的增长；欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食，同时技术进步促使工业与城市用水下降，用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

地下水开采量快速增加，部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米，增长了3倍多。与水资源类似，地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如，美国地下水开采1950年～1980年保持了30年的增长，之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如，埃及1972年～2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家，印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降，引发了严重的生态环境问题，如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

（3）土地资源：城市与农业用地持续扩展，生态空间不断萎缩

1901年～2015年，全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地，开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地，森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年～1955年，全球农业用地面积快速增长，年均增长0.88%，占全球土地面积的比例由20.6%增至33%；1955年～2015年，农业用地面积增速趋缓，年均增长0.23%，约占全球土地面积的38.0%。从区域上看，欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降，而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年～1960年，森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小，1960年以后森林面积缩小速度减缓，年均减少0.1%。

城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明，全球城市面积6587.6万公顷，占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧（2.11%），其次是东亚（0.97%）、北美（0.72%）、东南亚（0.63%）。据统计，1950年～2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个，人口500万～1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织（FAO）估计，目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展，80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小，但是由于城市集聚了全球一半以上的人口，城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

2. 全球生态环境恶化趋势加剧，区域分化明显

在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下，气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

（1）二氧化碳等温室气体浓度不断攀升，全球气候变化加剧

根据观测数据，大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年～1960年，大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm，年均增长0.11%；1960年之后，增长速度逐渐加快，1961年～1997年均增长0.36%，1997年～2015年均增长0.55%，2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳，是1990年的1.6倍。

发展中国家开采了越来越多的化石能源，来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下，很多发展中国家为了获得竞争优势，降低或放松了环境标准要求，推动高耗能、高污染、高碳产业发展；而发达国家对环境标准要求不断提高，以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响，高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移，从而导致碳排放转移。全球碳计划（GCP）对1990年～2015年二氧化碳排放量估算表明：OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放，且差值越来越大；相反，金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放，差值亦越来越大。这说明，发展中国家开发了本国越来越多的化石能源，加工、制造成各种产品出口到发达国家，承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

（2）重大突发性地质灾害呈上升趋势，经济损失快速增加

全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一：造成10人以上死亡；100人以上受到灾害影响；政府宣布应对灾害紧急状态；政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年～2015年，全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次，造成6.5万人死亡，有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢，80年代以后发生频率快速增加，从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加，但是因灾死亡人数没有明显增长，单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的，从1970年～1979年的136人/次下降到近5年的38人/次，说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而，地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加，从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年～2009年地质灾害共造成336人死亡，直接经济损失12.4亿美元（按1960年折算）。1970年以后，美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平，平均年死亡人数在4人以下；1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势，之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动，平均每年发生10次左右，平均每年导致近14人死亡；1998年以来，地质灾害显著增加，平均每年发生的地质灾害增加至86次，平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年～1992年发生地质灾害频次保持稳定，多在19次上下波动；1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动，平均每年发生120次以上，在高发年可达380次以上。

（3）全球水土污染处于上升态势

已有数据研究表明，全球水土污染呈上升趋势，随着部分工业企业（特别是高污染企业）由发达国家向新兴市场国家转移，新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计，全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中，全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家，80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示，全球有8.84亿人缺乏安全饮用水，全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关，大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区，地下水中的氮浓度不断上升，地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下，孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染，影响了3500万～7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展，欧洲土壤污染严重。据欧盟调查，38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险，其中有34.2万个已被确认为污染场地，需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性，土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

地球系统问题解决的理论框架 

不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响，促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理；同时，不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化，与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征，促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下，随着全球观测、信息等技术进步，地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学；在地球系统科学理论指导下，聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

近年来，我国从生态文明建设实践出发，提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系，推动形成新型国际关系和国际新秩序；在生态方面强调生态环境问题无边界，保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律，统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游，进行整体保护、系统修复和综合治理。由此，学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。

1. 地球系统科学：服务构建人类命运共同体

地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统，重点研究各组成部分之间的相互作用，了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为，为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来，地球系统科学以全球气候变化研究为重点，技术方法不断发展，研究内容不断丰富，研究体系日趋完善与成熟。

地球系统问题解决的理论框架

（1）以观测、机理、建模与解决方案为重点，地球系统科学研究取得重大进展

地球系统观测网不断扩展与升级，地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统（EOS），利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测；EOS之后，启动了地球系统任务（ESM），加深对气候系统与气候变化的认识；2017年，启动了下一代联合极轨卫星系统，用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星，用于探测地球资源与环境，包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源，监视农、林、畜牧业和水利资源利用，监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星，进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统（GMES），由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成，2013年更名为“哥白尼计划”，以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

地球系统变化与过程机理研究不断深化，揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等，这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心，全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因，很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响，学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

先后建立了多个地球系统模拟模型，地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来，很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF，包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等，为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今，已经拥有40多个模型，包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络（ENES）计划，包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划，目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划，于2002年研制成功，并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM，集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

应对全球变化提出了系列减缓、适应方案，服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测，开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中，目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变，主动适应地球系统变化；通过土地系统和景观的重新设计，协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系；通过社会-经济-环境可持续性的综合协同，降低地球系统变化的风险。

（2）促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成，成为地球系统科学发展的未来趋势

国际科学理事会（ICSU）于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战：一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性；二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化；三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化；四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径；五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

面临这些重大挑战，地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究，从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面：动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用；全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识；可持续性转型——了解转型过程与选择，评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

中国所提出的构建人类命运共同体理念，得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议，与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

2. 地球关键带理论：服务构建山水林田湖草生命共同体

地球关键带是指异质的近地表环境，岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用，在调控着自然生境的同时，决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架，在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说，地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现，为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

（1）融合地质、水文、土壤、生态等学科，地球关键带科学快速发展

通过探索，地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架：循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行，不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识；在此基础上，通过对图件、数据和成果集成分析，针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品，将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

调查是了解地球关键带组成与结构的基础，也是部署监测和开展建模的基础。2012年，美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略（2013～2023），明确将地球关键带作为其研究的核心靶区，提出针对关键带的结构和过程进行调查，建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题，欧盟委员会发布了土壤保护主题战略，将传统的1～2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究，分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

监测是了解地球关键带随时间变化的基础，为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划，先后建立了10个关键带观测站，以流域为单元，对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目，先后建成了4个陆地环境观测站，为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站，建设关键带观测设施，以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目，选择4个典型地点建立了地球关键带观测站，将土壤监测作为长期观测的重点。

建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用，始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如，美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型，定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类：一类是描述单个过程的数学模型，一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者，目前已建立了较为成熟的模拟模型；而对于后者，是关键带建模的重点和难点，尽管近年来做了很多探索工作，耦合模型还远不成熟，仍在不断发展中。

（2）随着地球关键带科学的形成与发展，或将促使地球表层研究发生科学变革

地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统，为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段，近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革，为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面：开发一个统一的地球关键带演化理论框架；开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务；开发一个集成的数据和测量框架并进行验证；建立多学科集成的地球关键带观测站。

从国内生态文明建设的实践中，我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上，地球关键带与山水林田湖草异曲同工，前者侧重理论，后者侧重实践，目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础，后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架，共同推进区域可持续发展。

对地质调查工作的思考

地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面，围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面，随着全球观测、信息等技术的进步，以问题为导向，地球科学形成了新的分支——地球系统科学，聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此，政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体理念，以地球系统科学理论为指导，以地球关键带为重点，加强调查、监测与机理研究，加强综合评价，服务和支撑生态文明建设。

一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准，开展不同尺度的专业性基础性地质调查，充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性，建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术，加强区域问题综合评价，形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品，服务区域生态治理与自然资源综合管理。

二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要，选择典型地区探索开展生态地质调查，形成生态地质调查技术规范。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，推进不同尺度生态地质调查，提出生态保护修复地质解决方案。

三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手，加快推进矿产资源勘查开发国际合作，加强产能合作，促进全球资源优化配置。立足我国优势，在前沿与关键领域，策划实施地学大科学计划，以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点，推进国际地学大计划合作。

四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术，定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点，形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测，及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要，加强地壳深部探测。

五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据，构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制，实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接，为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型，加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究，建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型，考虑不同社会经济发展情景，对所面临的问题进行综合评价，有针对性地提出地质解决方案。

（作者单位：自然资源部中国地质调查局发展研究中心）

9月10-11日，中国地质学会第二届科技情报专业委员会换届大会暨2018年度学术研讨会在北京召开。国务院参事、首届科技情报专委会主任委员张洪涛，中国地质学会常务副理事长兼常务副秘书长朱立新出席会议。来自国务院发展研究中心、国土资源部信息中心、自然资源部中国地质调查局系统，石油、冶金、有色、核工业、建筑、建材、化工等行业地勘单位，中科院、中国地质大学（北京）、中国石油大学（北京）、东华理工等地质院校和科研单位，以及中国黄金集团等不同行业和部门的50余名代表参会。

在换届大会上，第二届专委会主任委员施俊法研究员总结了第一届专委会的主要工作，并对今后的工作提出四点倡议：一是准确定位，专委会要结合各单位优势，发挥好组织建设和智力支撑作用；二是需求导向，全面对接国家、部、局、行业的需求，先行先导，细化工作，多出成果；三是建好平台，构建行业内的联盟，群策群力、扩大视野，共同提高水平；四是做好服务，通过信息共享、加强合作，提高支撑决策的服务能力。唐金荣秘书长介绍了第二届专委会工作计划草案。委员们进行了认真审议和讨论，对第一届专委会的工作予以高度评价，一致认为专委会在组织建设、学术交流、刊物出版，服务领导决策、科研人员和生产一线等方面成绩显著，对第二届专委会的工作计划提出了加强委员间相互联系、提高情报信息共享平台、扩大情报服务功能、强化情报思维和能力培训、加强重大问题研究、增多学术交流机会等宝贵的建议。

在学术交流会阶段，围绕“地质工作转型升级”的主题，张洪涛研究员做了题为《自然资源治理与地质工作转型》的主题报告，开篇即指出“科技情报就是生产力”，阐释了科技情报研究的重要性和意义。北京矿产地质研究院党委书记付水兴研究员、中国地质调查局发展研究中心副主任吴登定研究员分别向与会代表分享了题为《风险勘查资本市场作用与前瞻》和《地质工作转型与科技新趋势》的报告。会议还就国内外能源资源宏观形势、地质工作转型升级实践、地球系统科学进展、情报监测体系建设、国外海洋地质调查和城市地质调查等专题进行了学术研讨。

本次会议系统总结了科技情报专委会成立十二年来的工作成绩，确定了新一届专委会的工作定位和重点任务，开启了地质科技情报工作的新征程。未来几年，第二届科技情报专委会将继续坚持“依托学会，服务大家”的办会理念，发挥情报工作“准确及时有用，服务方方面面”的功能，为广大地质科技工作者提供一个学习与交流的平台。

为了提高地调局环境监测院业务人员的科技创新能力，把“用科技创新改造、支撑、引领地质调查工作”的指导思想落到实处，近日，环境监测院先后邀请香港大学岳中琦教授、联合国教科文组织水资源学院周仰效教授为业务人员作学术报告，开展学术交流。

10月16日，岳中琦教授以“科技原始创新的思维方法探讨”为题，通过他三十年多来的学习与研究经验和体会，结合实例演示，生动形象地分析、阐明了常规思维法和科技原始创新思维方法的不同，何为原始科技创新，以及怎样才能做到原始科技创新。

10月17日，周仰效教授以“鄂尔多斯地下水与地表水相互联系及植被对地下水的依赖”为题，以定量研究海流兔河流域地下水与地表水之间的相互联系、当地典型农作物和植物对地下水的依赖程度为例，向与会人员展示了如何用科学的态度选择和确定研究目标、研究思路、研究方法、寻求科学答案，并如何利用科学研究成果为当地经济社会发展提供支撑和服务。

环境监测院始终把加强地质科技创新和人才队伍建设放在重要位置，组织学术交流活动是践行科技创新精神、加快人才培养的主要手段之一。2017年，环境监测院已成功举办8次学术交流活动，邀请专家涵盖美国、德国、瑞士、荷兰等国家及香港地区，交流范围涉及地下水监测、水文地质调查、地下水含水层利用、地质灾害风险评估、监测仪器设备应用、国际合作成果等，为科研人员创造了一个良好的国际学术交流平台，极大调动了青年人钻研业务知识、做好地质工作的积极性和主动性。

自然资源部中国地质调查局地学文献中心对“地球的全球框架：将地质科学置于全球环境中”一文进行专题报道，旨在为我国地质调查工作由地质科学向地球系统科学转变提供借鉴。 

“地球系统科学”源自“全球变化”的研究，着眼于将地球作为整体及圈层的相互作用。1986年NASA首次将地球系统科学（Earth System Science）作为一个名词提出，地球系统指由大气圈、水圈、陆圈（岩石圈、地幔、地核）和生物圈（包括人类）组成的有机整体。地球系统科学就是研究组成地球系统的这些子系统之间相互联系、相互作用中运转的机制，地球系统变化的规律和控制这些变化的机理，从而为全球环境变化预测建立科学基础，并为地球系统的科学管理提供依据。

地球系统科学研究的空间跨度可从微米级别（微观尺度）至数千千米级别（宏观尺度），而时间跨度则可从毫秒级别至数百万年。为了将这个巨大系统的各个部分关联起来，人们习惯性地使用多种不同的地质框架、系统和地质环境模型，其中不同的作用和特征或单独运行或相互影响。为对整个地球系统中这些研究要素相关性进行评估，需要一个标准的全球框架，可以系统地将研究置于全球地质背景下，可以将地质过程与其他学科相互渗透，并且适用于任何类型的地球（或行星）环境。这个框架是一个基本的工具，由此可实现地球科学内各分支之间以及与其他相关学科之间的相互渗透。

地学文献中心承担的中国地质调查局“国际地质调查动态跟踪与分析”二级项目，依托中心《国际地学动态》内部刊物，刊发了“地球的全球框架：将地质科学置于全球环境中”一文，文中提出了一个全球框架，并较为详细地介绍了该框架的背景、历史演变等，所提议的框架可通过表格、示意图和系统图三种方式构建，允许将任何规模的地质景观、区域或特征置于全球背景下。文中重点选取了不同环境下的13个遗址，并将它们置于全球地质框架中，这个通用框架可将所有类型的遗址与产生它们的过程相联系，使其具有全球意义。文章的最后提出了结合示意图和系统图使用地质框架的方法和示例（见图）。其目的是提供地球系统的清晰图像，可用于地球科学界内外的交流。

将地质表格、地球示意图和系统图相结合为地质遗址提供了背景的应用实例

2019年4月17日，雄安新区白洋淀湿地首座涡度相关监测塔通过验收并开始运行使用。

自然资源部中国地质调查局地质环境监测院依托“雄安新区资源环境承载能力综合监测和透明雄安数字平台建设”项目在白洋淀湿地首次引进并成功安装了涡度相关监测塔。该塔由美国LI-COR公司研发，由开路式CO2/H2O分析仪及系统、Gill系列三维超声风速仪、Biomet生物气象参数测量系统等组成，高度10米，整套系统采用太阳能供电，采集的数据能够自动远程传输。

涡度相关监测塔的运行，实现了对白洋淀湿地蒸发蒸腾量的长期、连续和非破坏性的定点监测，可以准确测定贯穿于水面-植物-大气系统的湿地蒸发蒸腾量，可以在短期内获取大量高时间分辨率的蒸发蒸腾量与环境变化信息，对于研究白洋淀湿地的水循环及水资源优化管理具有极大帮助。同时，涡度相关技术可以实现对水和二氧化碳的同步监测，把水文学和生态学关注的两个关键元素联系到一起，促进了水碳循环过程的耦合研究。

下一步，项目组将根据制定的白洋淀湿地与水资源监测方案，继续完善湿地周边地下水监测站点、湿地与地下水相互联系监测剖面、蒸发皿监测点等相关建设工作，稳步推进白洋淀湿地与水资源监测系统建设，全力为白洋淀湿地水资源可持续利用及生态环境保护提供基础数据，支撑服务好雄安新区规划建设及运行管理。

涡度相关监测塔安装仪器